专利名称：：煤基清洁节能甲烷工艺的制作方法
技术领域：
：本发明涉及碳氧化物合成甲烷领域，特别涉及生产甲垸过程中的产品及能量回收利用的新工艺。
背景技术：
：甲烷化反应主要有两方面的应用一、在合成氨厂用于气体净化作用，二、制取天然气和城市煤气增加燃气的热值。在这两种应用中，都会产生一些副产品，如C02和水等，它们被直接排放掉，而没有把他们作为产品利用起来，这样既污染了环境又浪费了资源。甲烷化反应是强放热反应，热量回收效率的问题到目前还是个没有完全攻克的难题。目前，由合成气生产甲烷的工艺已经很成熟，但是它们都存在产品单一，破坏环境，能量损失、工艺复杂、成本过高等问题。
发明内容本发明的目的是提供多样化高品质的产品，减轻环境污染，实现零排放，减少能量损失，达到节能目的，以解决现有技术存在的问题。本发明是以煤气化得到的合成气为原料，不经过变换工段，通过补入H2调节H2和CO的比例，经过脱碳工段后，进行合成甲垸反应，在此过程中产生多种产品并循环利用。上述所称煤气化包括煤的地上催化气化、地上直接气化或地下气化中的一种或多种。补入的H2来源渠道广泛，其中之一是由复合能源通过电解水系统制得。3来自地上催化气化合成气各组分含量范围:<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>来自地上直接气化合成气各组分含量范围:地上气化采煤粗煤气组分％(体积百分含量)<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>来自地下气化合成气各组分含量范围:地下气化采煤粗煤气组分％(体积百分含量)<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>本发明的工艺流程叙述如下:利用复合能源制氢技术制得的H2调节合成气的氢碳比，一般H2和CO的比例为3.0/1~3.1/1，经净化压縮机l加压到1.82.0MPa后，常温进入脱碳塔2底部，与从脱碳塔顶部进来的碳酸丙烯酯溶剂逆向接触，C02被溶剂吸收。富含98%以上C02的碳酸丙烯酯溶剂进入闪蒸塔12，压力降到0.45~0.6MPa左右，分离出C02，碳酸丙烯酯溶剂进入溶剂槽中循环使用。分离出的含C0295%以上的气体可以作为气体烟丝膨松剂、植物气肥、超临界萃取剂、饮料添加剂、焊接保护气、生产泡沫板材、果蔬保鲜剂、生产无机化工产品、硼砂、有机化工产品(双氰胺、水杨酸、甲醇、甲酸及其衍生物等)、二氧化碳吞吐、驱替采油或油田助采剂等。脱碳后的净化气经合成压縮机3加压到45.4MPa后，分成两部分，一部分与丙烯进行羰基合成反应，生成丁辛醇，一部分先进入多功能净化器4净化，然后与循环气一起进入甲烷化塔前预热器6，升温到5026(TC，然后进入装填深度甲垸合成催化剂的内取热冷管换热式反应器中，甲烷合成反应在一个反应器内进行。甲垸合成催化剂选用组成为A1203:7080%;NiO:1220%;La:0.55%;Ce:0.15%;Ca:0.13%;Na:0.11%;Ba:0.011%的催化剂。反应系统压力为4.05.4MPa，温度为200700°C，空速为6000~12500h_1，进行甲烷化反应，反应器出口的C0+C02浓度控制在0.5%以下。甲垸合成后产品气体压力为4.05.4MPa。从甲烷化反应器出来的反应气经甲烷化塔前预热器6、蒸汽发生器7、产品冷却器8并进入水分离器9进行气液分离。经过分离后的一部分气体通过循环机作为循环气进入循环系统。另一部分气体经过深度脱水塔10，送往CNG、LNG。分离出来的水经过过滤、蒸馏分离处理后，作为锅炉用水。煤基甲垸工艺产品一在脱碳工段中，吸附了C02的碳酸丙烯酯溶剂经过闪蒸，压力降到0.450.6MPa左右，进行解析再生，产生了纯度高达95%以上的C02气体。C02气体不排放，作为气体烟丝膨松剂、植物气肥、超临界萃取剂、饮料添加剂、焊接保护气、生产泡沫板材、果蔬保鲜剂、生产无机化工产品、硼砂、有机化工产品(双氰胺、水杨酸、甲醇、甲酸及其衍生物等)、二氧化碳吞吐、驱替采油或油田助采剂等。做到了C02的零排放，达到了C02有效利用，实现了C02资源化。煤基甲烷工艺产品二脱碳后的合成气经过压縮机3压縮后，一部分与丙烯进行羰基合成反应，生成丁辛醇。煤基甲垸工艺产品三在合成甲烷过程中，副产大量高品质的水，所谓高品质，就是指此水经过低成本处理后(如过滤、蒸馏分离处理)，作为锅炉用水，做到了水的零排放，达到了水的有效利用，实现了水的资源化。煤基甲烷工艺产品四深度甲垸产品作为清洁能源直接加到CNG钢瓶作为车用燃料，也可以送到天然气液化装置生产LNG，从而产生经济效益。煤基甲垸工艺产品五甲烷化反应是强放热反应，产生了大量的热能，以蒸汽和热水的形式部分回收，可副产和回收0.510MPa不同品位的蒸汽和热水，高温高压的蒸汽膨胀做功，通过连杆、曲柄将活塞的往复运动转变为主轴的旋转运动，带动发电机发电。也可以直接给压縮机提供能量，推动压縮机做功。图1为煤基甲垸工艺流程其中，1——净化压缩机；2——脱碳塔；3——合成压縮机；4——多功能净化器；5——甲烷化反应器；6——甲烷化塔前预热器；7——蒸汽发生器；8~~产品冷却器；9——水分离器；10——深度脱水塔；11——循环机；12——闪蒸塔；13——溶剂槽；14——脱碳泵。具体实施例方式下面结合说明书附图对本发明做进一步的描述，以下仅为本发明的较佳实施例而已，不能以此限定本发明的范围。即凡是依本发明申请专利范围所作的变化与修饰，皆应仍属本发明专利涵盖的范围内。实施例1以来自催化气化的合成气生产3万NmV日规模的甲烷。去往羰基合成工段0.7万NmV日规模的H2/CO为3.0~3.1的合成气；在脱碳工段中可以产生2.64万mV日的C02，作为气体烟丝膨松剂、植物气肥、超临界萃取剂、饮料添加剂、焊接保护气、生产泡沫板材、果蔬保鲜剂、生产无机化工产品、硼砂、有机化工产品(双氰胺、水杨酸、甲醇、甲酸及其衍生物等)、二氧化碳吞吐、驱替采油或油田助采剂等；产生水量为5.62吨/日，作为锅炉用水；产生热量为6.4X107KJ，这些热量以蒸汽和热水的形式部分回收，可副产和回收0.510MPa不同品位的蒸汽和热zK，高温高压的蒸汽膨胀做功，通过连杆、曲柄将活塞的往复运动转变为主轴的旋转运动，带动发电机发电。也可以直接给压縮机提供能量，推动压縮机做功。来自催化气化合成气各组分含量-合成气组分％(体积百分含量)<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>甲烷产品气组成为:产品气体组分％(体积百分含量)<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>实施例2以来自地下气化采煤的合成气生产3万Nm"日规模的甲垸。来自复合能源的H23.99万Nm"日；去往羰基合成工段1.25万Nm"日规模的H2/CO为3.0/l~3.1/l的合成气；在脱碳工段中可以产生2.64万m"日的C02，作为气体烟丝膨松剂、植物气肥、超临界萃取剂、饮料添加剂、焊接保护气、生产泡沫板材、果蔬保鲜剂、生产无机化工产品、硼砂、有机化工产品(双氰胺、水杨酸、甲醇、甲酸及其衍生物等)、二氧化碳吞吐、驱替采油或油田助采剂等；产生水量为21.1吨/日，可以作为锅炉用水；产生热量为2.4X1()SKJ，这些热量以蒸汽和热水的形式部分回收，可副产和回收0.510MPa不同品位的蒸汽和热水，高温高压的蒸汽膨胀做功，通过连杆、曲柄将活塞的往复运动转变为主轴的旋转运动，带动发电机发电。也可以直接给压縮机提供能量，推动压縮机做功。来自地下气化采煤合成气各组分含量范围:合成气组分％(体积百分含量)<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>甲垸产品气组成为:产品气体组分％(体积百分含量)<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>实施例3以来自催化气化和气化采煤的合成气生产3万Nm"日规模的甲烷。来自复合能源的H22.18万Nm3/日；去往羰基合成工段0.69万Nm"日规模的H2/CO为3.0/1-3.1/1的合成气；在脱碳工段中可以产生2.44万mV日的C02，作为气体烟丝膨松剂、植物气肥、超临界萃取剂、饮料添加剂、焊接保护气、生产泡沫板材、果蔬保鲜剂、生产无机化工产品、硼砂、有机化工产品(双氰胺、水杨酸、甲醇、甲酸及其衍生物等)、二氧化碳吞吐、驱替采油或油田助采剂等；产生水量为12.6吨/日，作为锅炉用水；产生热量为1.4X108KJ，这些热量以蒸汽和热水的形式部分回收，可副产和回收0.510MPa不同品位的蒸汽和热水，高温高压的蒸汽膨胀做功，通过连杆、曲柄将活塞的往复运动转变为主轴的旋转运动，带动发电机发电。也可以直接给压縮机提供能量，推动压縮机做功。来自气化采煤和催化气化混合合成气各组分含量范围:合成气组分％(体积百分含量))H2COC02CH4N2o235202816.40.50.1甲垸产品气组成为-产品气体组分％(体积百分含量)H2COco2CH4N2o2H202.6900.0496.061.080.080.05实施例4以来自地上气化采煤的合成气生产3万NmV日规模的甲烷。来自复合能源的H24.7万Nm3/日；去往羰基合成工段0.75万Nm"日规模的H2/CO为3.0/l~3.1/l的合成气;8在脱碳工段中可以产生2.35万m"日的C02，作为气体烟丝膨松剂、植物气肥、超临界萃取剂、饮料添加剂、焊接保护气、生产泡沫板材、果蔬保鲜剂、生产无机化工产品、硼砂、有机化工产品(双氰胺、水杨酸、甲醇、甲酸及其衍生物等)、二氧化碳吞吐、驱替采油或油田助采剂等。产生水量为18.94吨/日，作为锅炉用水；产生热量为2.15X108KJ，这些热量以蒸汽和热水的形式部分回收，可副产和回收0.510MPa不同品位的蒸汽和热水，高温高压的蒸汽膨胀做功，通过连杆、曲柄将活塞的往复运动转变为主轴的旋转运动，带动发电机发电。也可以直接给压縮机提供能量，推动压縮机做功。来自地上气化采煤合成气各组分含量范围:合成气组分％(体积百分含量))<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>甲烷产品气组成为:产品气体组分％(体积百分含量)<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>实施例5以来自地上催化气化、地上直接气化和地下气化采煤的合成气生产3万Nm3/日规模的甲烷。来自复合能源的H21.78万NmV日；去往羰基合成工段0.34万Nm3/日规模的H2/CO为3.0/l~3.1/l的合成气；在脱碳工段中可以产生2.29万1113/日的0:02，作为气体烟丝膨松剂、植物气肥、超临界萃取剂、饮料添加剂、焊接保护气、生产泡沫板材、果蔬保鲜剂、生产无机化工产品、硼砂、有机化工产品(双氰胺、水杨酸、甲醇、甲酸及其衍生物等)、二氧化碳吞吐、驱替采油或油田助釆剂等。产生水量为12.29吨/日，作为锅炉用水；产生热量为1.4X108KJ，这些热量以蒸汽和热水的形式部分回收，可副产和回收0.510MPa不同品位的蒸汽和热水，高温高压的蒸汽膨胀做功，通过连杆、曲柄将活塞的往复运动转变为主轴的旋转运动，带动发电机发电。也可以直接给压縮机提供能量，推动压縮机做功。来自地上催化气化、地上直接气化(气化炉)和地下气化采煤的合成气混合合成气各组分含量范围合成气组分％(体积百分含量))H2COC02CH4N2o236192717.40.50.1甲烷产品气组成为:产品气体组分％(体积百分含量)H2COco2CH4N2o2H203.6900.0495.061.080.080.0510权利要求1、一种煤基清洁节能甲烷工艺，其特征在于以煤气化得到的合成气为原料，不经过变换工艺，通过补入H2调节H2和CO的比例。2、根据权利要求1所述的工艺，其特征在于H2和CO的比例调为3.0/13.1/1。3、根据权利要求1或2所述的工艺，其特征在于合成气来自煤的地上催化气化、地上直接气化或地下气化中的一种或多种组合。4、根据权利要求13所述的任意一种工艺，其特征在于H2来源于复合能源电解水系统。5、根据权利要求14所述的任意一种工艺，其特征在于在甲烷工艺脱碳工段中，吸附了C02的溶剂经过闪蒸，进行解析再生，产生的C02作为气体烟丝膨松剂、植物气肥、超临界萃取剂、饮料添加剂、焊接保护气、生产泡沫板材、果蔬保鲜剂、生产无机化工产品、硼砂、有机化工产品、二氧化碳吞吐、驱替采油或油田助采剂。6、根据权利要求15所述的任意一种工艺，其特征在于，甲烷工艺脱碳后的合成气经过压縮机(3)压縮，一部分与丙烯进行羰基合成反应，生成丁辛醇。7、根据权利要求16所述的任意一种工艺，其特征在于在合成甲烷过程中，副产大量高品质的水经过处理后，作为锅炉用水。8、根据权利要求17所述的任意一种工艺，其特征在于甲烷化反应产生的热能，以蒸汽和热水的形式部分回收。9、根据权利要求8所述的工艺，其特征在于高温高压的蒸汽膨胀做功，带动发电机发电；或者直接给压縮机提供能量，推动压縮机做功。10、根据权利要求19所述的任意一种工艺，其特征在于从甲烷化反应器出来的产品气经甲垸化塔前预热器(6)、蒸汽发生器(7)、产品冷却器(8)进入水分离器(9)进行气液分离，经过分离后的一部分产品气体通过循环机(11)作为循环气进入循环系统。全文摘要本发明提供一种煤基清洁节能甲烷工艺，该技术的特征在于以煤气化得到的合成气为原料，不经过变换工艺，补入H<sub>2</sub>调节H<sub>2</sub>和CO的比例。通过全流程工艺优化，将合成甲烷过程中的多种产品及能量充分回收利用，从而达到节能、降耗、减排的目的。文档编号C07C9/04GK101550048SQ20081024011公开日2009年10月7日申请日期2008年12月18日优先权日2008年12月18日发明者于建涛,刘雪飞,司瑞刚,孟令龙,宋欢芳,常俊石,张建祥,张彦州,张梅香,欢李,李金来,次东辉,田文堂,蒋建明,郭迎秋,超马申请人:新奥新能(北京)科技有限公司;新奥科技发展有限公司