甲醇、合成氨原料气制造方法

专利名称：甲醇、合成氨原料气制造方法
技术领域：
本发明涉及一种甲醇、合成氨原料气制造方法。
背景技术：
生产甲醇、合成氨的原料为煤炭、油类、天然气等含碳物质，目前，全 球的资源面临枯竭，石油、煤炭、天然气等原料价格攀升，已严重威胁着我 们的生产、生活，也使国民经济的可持续发展受到制约，更令以山西无烟煤 为原料的小氮肥行业苦不堪言。
小氮肥大都联产甲醇，绝大多数是采用山西无烟块煤(少数使用焦炭) 作原料，近年来由于块煤价格上涨，企业又采用山西无烟煤沫制造型煤(煤 棒或煤球)，在固定床煤气发生炉内气化来制造甲醇、合成氨的原料气。由于 原料煤中都含有一定的硫，所以原料气要经过脱硫后，进行一氧化碳的变换、 二氧化碳的脱除，最后经原料气的精制，把气体送入甲醇反应器或合成氨反 应器来生产甲醇、合成氨产品。

发明内容
本发明的目的是提供一种成本低、环保效果好的甲醇、合成氨原料气制 造方法。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案是 一种甲醇、合成氨原料 气制造方法，其特点在于首先将生物原料固化成型；成型后的生物原料与 气化剂进行气化反应，气化反应产生含有CO、 C02、 H2、 N2的混合原料煤气； 混合原料煤气即为甲醇、合成氨原料气。生物原料其中包括草、木本等生物原料。
所述成型后的生物原料与气化剂进行气化前，先将成型后的生物原料与 无烟煤混合得到混合原料，混合原料中生物原料与无烟煤按重量份数配比为 1-2: 3;然后混合原料与气化剂进行气化反应。
所述气化剂其中包括空气与水蒸汽。
本发明的优点效果是我国是农业大国有着丰富的农作物秸秆、壳、秧。 光秸秆产量每年达6-7亿吨。林、木业生产中有着丰富的枝梢、皮、沫等薪 柴，也是一个不小的数目，两者合计年产量达10亿吨以上。而年年复生，是
3不含硫的清洁能源，其化学成分都含有甲醇、合成氨原料气中所需的碳、氢、 氧等元素，通过加工、固化成型，在煤气发生炉中气化，产生甲醇、合成氨 原料气来生产液体燃料——甲醇和农作物的粮食——合成氨，同时解决了生 物垃圾的污染，保护环境。也给农民增加收入，是农业的新的经济增长点。
，具体实施方式
下面用具体实施例对本发明做进一步描述
实施例l:
一种甲醇、合成氨原料气制造方法，首先将生物原料固化成型；成型后
的生物原料与气化剂进行气化反应，气化反应产生含有CO、 C02、 H2、 &的混 合原料煤气；混合原料煤气即为甲醇、合成氨原料气；成型后的生物原料与 气化剂进行气化前，先将成型后的生物原料与无烟煤混合得到混合原料，混 合原料中生物原料与无烟煤按重量份数配比为l: 3;然后混合原料与气化剂 进行气化反应;在本实施例中，成型后的生物原料密度达到0.9—1.2克/立 方厘米；在本实施例中，成型后的生物原料强度不小于无烟块煤；在本实施 例中，气化剂其中包括空气与水蒸汽。 实施例2:
一种甲醇、合成氨原料气制造方法，首先将生物原料固化成型；成型后 的生物原料与气化剂进行气化反应，气化反应产生含有CO、 C02、 H2、 &的混 合原料煤气；混合原料煤气即为甲醇、合成氨原料气；成型后的生物原料与 气化剂进行气化前，先将成型后的生物原料与无烟煤混合得到混合原料，混 合原料中生物原料与无烟煤按重量份数配比为2:3;然后混合原料与气化剂 进行气化反应；在本实施例中，成型后的生物原料密度达到0.9—1.2克/立 方厘米；在本实施例中，成型后的生物原料强度大于无烟煤沫制造的型煤； 在本实施例中，气化剂其中包括空气与水蒸汽。
实施例3:
一种甲醇、合成氨原料气制造方法，首先将生物原料固化成型；成型后 的生物原料与气化剂进行气化反应，气化反应产生含有CO、 C02、 H2、 N2的混 合原料煤气；混合原料煤气即为甲醇、合成氨原料气；成型后的生物原料与 气化剂进行气化前，先将成型后的生物原料与无烟煤混合得到混合原料，混 合原料中生物原料与无烟煤按重量份数配比为1.5: 3;然后混合原料与气化剂进行气化反应；在本实施例中，成型后的生物原料密度达到0.9—1.2克/ 立方厘米；在本实施例中，成型后的生物原料强度不小于无烟块煤；在本实 施例中，气化剂其中包括空气与水蒸汽。 实施例4:
一种甲醇、合成氨原料气制造方法，首先将生物原料固化成型；成型后 的生物原料与气化剂进行气化反应，气化反应产生含有CO、 C02、 H2、 N2的混 合原料煤气；混合原料煤气即为甲醇、合成氨原料气；在本实施例中，成型 后的生物原料与气化剂进行气化前，先将成型后的生物原料与焦碳混合得到 混合原料，混合原料中生物原料与焦碳按重量份数配比为1-2: 3;然后混合 原料与气化剂进行气化反应；在本实施例中，成型后的生物原料密度达到0.9
一1.2克/立方厘米；在本实施例中，成型后的生物原料强度不小于无烟块煤； 在本实施例中，成型后的生物原料强度大于无烟煤沫制造的型煤；在本实施 例中，混合原料中生物原料与焦碳按重量份数最佳配比为h 3;在本实施例
中，气化剂其中包括空气与水蒸汽。
在本发明中，草、木本生物原料的固化成型，可利用现有的秸秆成型机 来完成，秸杆成型机可把农作物秸秆、花生壳、稻、麦壳、玉米芯、杂草、 树枝、树皮、锯末、刨花等利用环模或平模技术，使铡短的秸秆等在秸秆成
型机的成型腔内连续受力挤压成型，压縮后体积縮小10—15倍，密度达到0. 9 一1.2克/立方厘米，其强度不小于无烟块煤，大于无烟煤沫制造的型煤。从 而克服了秸秆等重量轻、体积大又难以规模化利用的缺点。若生物原料固化 成型然后入炉气化连续生产，还可利用生物原料出成型机后可达200'C的挤压 热能，就等于入炉生物原料的预热，能量利用更为合理；成型后的生物原料， 由于成模的不同，其形状可以制成C 33 X 50腿的圆柱形生物原料或者32 X46 X50mm的长方体生物原料，生物原料的粒度大小是固定床煤气炉的最佳要求。 生物原料的热值为3700—4700Kcal/kg,生物原料中碳元素的含量随生物原料 的种类而变化， 一般在50%左右，因此2kg左右的生物原料与lkg的山西无烟 煤的碳元素相当。
生物原料成型后在固定床煤气炉中气化，可以单独烧用也可以和无烟块 煤、无烟型煤、焦碳分别混烧使用。为了利用现有煤气生产系统，以便于气
5化时工艺条件的调整、掌握， 一般以与无烟煤按重量小于2/3的比例混用。 生物原料在煤气发生炉中的气化原理与煤焦的气化原理大致相同，都是与气 化剂间歇多循环反应生产CO、 C02、 H2，气化剂其中包括空气与水蒸汽，由本 发明制造出的甲醇、合成氨原料气中还含有N2 。那么CO和H 2作为生产甲 醇的原料气，而H2和^则是生产合成氨的原料气。 其反应式C+02—C0+Q
C+02—C02+Q
C+H20—C0+H2-Q
C+H20—C02+H2-Q
在固定床煤气炉中每150秒一个制气循环，每个循环由吹风——上吹 制气——下吹制气——二次上吹——空气吹净五个阶段组成，各阶段 的交换由油压站提供的油压动力来带动各阀门的开闭完成。在C2600咖的煤 气发生炉生产时， 一般吹风时的空气流量为400mV分，风压〈180mmHg，制气 时，水蒸气温度要大于或等于2(XrC，流量3-5为吨/小时，压力小于0, 05MPa， 微机控制，自动化生产。
由本发明制造出甲醇、合成氨原料气，然后对甲醇、合成氨原料气首先 进行静电除焦油得到无焦油原料煤气；无焦油原料煤气经过脱硫后，进行一 氧化碳的变换、二氧化碳的脱除，最后经原料气的精制，把气体送入甲醇反 应器、合成氨反应器来生产甲醇、合成氨产品。从甲醇反应器中得到甲醇产 品，从氨反应器中得到氨产品。
生物原料气化与天然煤焦气化的比较
(1) 由于生物块煤的比重较山西无烟煤轻，燃烧速度较天然煤焦快。因 而入煤气炉气化剂的流速及压力要较单烧煤焦来的低。
(2) 由于生物原料燃烧速度快，整个煤气炉中床层通气性强，因而整个 气化速度加快，注意生物原料与无烟煤混烧时要掺混均匀，并且注意燃料层 高度的控制，既防止燃料层过低形成风洞，又防止过高使原料带出煤气炉外。
(3) 生物原料的挥发分较高，煤气中焦油含量高，煤气静电除焦油的 能力要加大，同时也要注意煤气中副反应产物甲烷含量的变化。
(4) 生物原料的灰量小且强度低，生物原料与无烟煤混烧有利于提高 反应温度，减少煤焦结疤的程度，对气化反应有利；且整个气化过程中下灰
6量少。煤气中硫含量低，减轻了煤气脱硫负荷，减少了硫对大气的污染，当 然也可用高硫煤与生物原料混用，以降低无烟煤的平均成本。
(5)生物原料气化生产甲醇、合成氨在技术上可靠，在经济上更为可 行原料收购约200元/吨，每吨加工电耗60元/吨，铡切费用50元/吨，
人工费15元/吨，合计325元/吨，成本低，投资省，见效快。
据国际可再生能源组织预测，地下石油、天然气及煤的储量按目前的利 用速率，只够使用50多年。草、木本生物原料作为可再生资源，固化成型作 为燃料，特别是作为煤化工产业的原料，其高品位利用是未来能源开发的方 向。
我国小氮肥行业分布广，规模小，几乎县县都有小化肥厂，这正是发展 秸秆等生物原料气化的优势，既为举步维艰的小化肥找到了出路，又为生物 原料的高品位利用提供了条件，布点加工，布点气化，方便运输，运来生物 原料后生产出甲醇、合成氨产品，也极方便地返回农田和农业机械化生产。
生物原料、燃料的利用转化符合国家的能源政策，符合建设新农村有关 秸秆综合利用的战略，也是增加农民收入的途径，每亩的秸秆收入可达近百 元，也可鼓励有条件的地方利用荒山、荒地发展生物原料的作物种植，让农 民拥有一个属于自己的取之不尽用之不竭的绿色银行，国家拥有了一个年复 --年不断再生的绿色煤田。
生物原料生产甲醇、合成氨是变废为宝、保护环境的重大举措。秸秆和 生物垃圾已成为了一个重大的社会课题，成了社会顽疾，也严重地影响着城 乡的面貌，有的农村是在田间焚烧污染大气，而把它固化成型、气化后转化 为农作物及机动机车的粮食，使之造福人类，符合科学发展观的宗旨；同时， 利用草、木本生物原料加工成氨，取之于农再利用于农这本身就是一个经济 循环。
权利要求
1、一种甲醇、合成氨原料气制造方法，其特征在于首先将生物原料固化成型；成型后的生物原料与气化剂进行气化反应，气化反应产生含有CO、CO2、H2、N2的混合原料煤气；混合原料煤气即为甲醇、合成氨原料气。
2、 根据权利要求1所述的甲醇、合成氨原料气制造方法，其特征在于:所述成型后的生物原料与气化剂进行气化前，先将成型后的生物原料与无烟煤混合得到混合原料，混合原料中生物原料与无烟煤按重量份数配比为l-2: 3;然后混合原料与气化剂进行气化反应。
3、 根据权利要求1所述的甲醇、合成氨原料气制造方法，其特征在于: 所述成型后的生物原料与气化剂进行气化前，先将成型后的生物原料与焦碳 混合得到混合原料，混合原料中生物原料与焦碳按重量份数配比为1-2: 3; 然后混合原料与气化剂进行气化反应。
4、 根据权利要求1所述的甲醇、合成氨原料气制造方法，其特征在于所述成型后的生物原料密度达到0. 9_1. 2克/立方厘米。
5、 根据权利要求4所述的甲醇、合成氨原料气制造方法，其特征在于-所述成型后的生物原料强度不小于无烟块煤。
6、 根据权利要求4所述的甲醇、合成氨原料气制造方法，其特征在于所述成型后的生物原料强度大于无烟煤沫制造的型煤。
7、 根据权利要求2所述的甲醇、合成氨原料气制造方法，其特征在于-所述混合原料中生物原料与无烟煤按重量份数最佳配比为1: 3。
8、 根据权利要求3所述的甲醇、合成氨原料气制造方法，其特征在于-所述混合原料中生物原料与焦碳按重量份数最佳配比为1: 3。
9、 根据权利要求l或2或3或4或5或6或7或8所述的甲醇、合成 氨原料气制造方法，其特征在于所述气化剂其中包括空气与水蒸汽。
全文摘要
一种成本低、环保效果好的甲醇、合成氨原料气制造方法，首先将生物原料固化成型；成型后的生物原料与气化剂进行气化反应，气化反应产生含有CO、CO₂、H₂、N₂的混合原料煤气；混合原料煤气即为甲醇、合成氨原料气；生物原料其中包括草、木本等生物原料；所述成型后的生物原料与气化剂进行气化前，先将成型后的生物原料与无烟煤混合得到混合原料，混合原料中生物原料与无烟煤按重量份数配比为1-2∶3；然后混合原料与气化剂进行气化反应；所述气化剂其中包括空气与水蒸汽。
文档编号C10J3/00GK101486927SQ200910014148
公开日2009年7月22日 申请日期2009年2月11日 优先权日2009年2月11日
发明者孙军友, 王承信 申请人:王承信