制取甲醇合成气的系统和生产甲醇的系统的制作方法

本实用新型属于焦炉气制取甲醇生产技术领域，特别涉及制取甲醇合成气的系统和生产甲醇的系统。

背景技术：

焦炉气制甲醇技术是通过配入蒸汽和氧气在转化催化剂作用下将焦炉气中甲烷转化一氧化碳、二氧化碳和氢气(即合成气)，然后去制取甲醇。在焦炉气量不足情况下，可以在焦炉气中配入甲烷气来增加合成气量，从而提高甲醇产量。随着焦炉气中甲烷浓度提高，当焦炉气中甲烷含量超过40％后，焦炉气中甲烷在转化催化剂床层出现析炭，从而增加催化剂床层阻力，同时影响后续系统的正常操作。通常焦炉气配入甲烷气后甲烷浓度不超过 35％，甲醇产量随焦炉气流量增加而增加，当焦化装置由于市场原因，减少供给甲醇用焦炉气时，甲醇产量将降低，当焦炉气流量减少到正常生产流量的35％以下后，焦炉气纯氧转化系统因总进气量低，容易引发安全事故，焦炉气纯氧转化系统不能运行，从而导致整个甲醇装置处于停产。

不管是以焦炉气为原料制取甲醇，还是以天然气为原料制取甲醇，均有甲醇驰放气排放，大部分均减压到低压作为燃料气使用，焦炉气为原料制取甲醇的驰放气大部分为氢气，其次为氮气，剩余为一氧化碳、二氧化碳和甲烷；天然气为原料制取甲醇的驰放气大部分为氢气，其次为甲烷，剩余为一氧化碳、二氧化碳和少量氮气，煤为原料制甲醇的驰放气大部分为氢气，剩余为一氧化碳、二氧化碳和少量甲烷和氮气。各种原料的甲醇装置的驰放气均净化干净、压力高，其中均含有甲醇合成所需的氢气、一氧化碳、二氧化碳，减压到低压作为燃料气使用，非常不经济。尤其是以天然气为原料采用蒸汽转化制取合成气来制取甲醇，其驰放气通常含氢气82％、甲烷10.5％、一氧化碳2.5％、二氧化碳3.5％、氮气 0.9％、甲醇0.55％，除氮气外，其余均可作为原料制取甲醇。

技术实现要素：

针对以上两种现实情况存在的不足，本实用新型的目的是提供一种制取甲醇合成气的系统，以及生产甲醇的系统，该系统将甲醇驰放气添加到焦炉气纯氧转化系统，确保焦炉气不足甚至没有的情况下，焦炉气纯氧转化系统照常运行，同时充分利用驰放气中有效组分，降低甲醇生产成本。

本实用新型的上述目的是通过以下技术方案实现的：

一种制取甲醇合成气的系统，包括，焦炉气提供装置、甲烷气提供装置、净化装置、加热炉和纯氧转化炉，还包括甲醇驰放气提供装置，所述焦炉气提供装置和甲烷气提供装置通过管道与净化装置连接后，依次与加热炉和纯氧转化炉连接，所述甲醇驰放气提供装置通过管道与所述加热炉连接；所述焦炉气提供装置和甲烷气提供装置输出的气体通过净化装置净化，然后与甲醇驰放气提供装置输出的甲醇驰放气，以及外加蒸汽一起输送到加热炉，加热到一定温度后输出到纯氧转化炉，在纯氧转化炉中与配入的纯氧+蒸汽反应，转化并输出甲醇合成气。

本实用新型所述的连接，在未特殊说明的情况下，均包括直接连接和间接连接两种方式。直接连接是指两个装置之间无其他装置或设备仅通过连接件，如管道，进行连接；间接连接是指两个装置之间还有其他装置或设备通过连接件，如管道，进行连接。

上述系统中，混合气中的甲烷、乙烷等烃类在纯氧转化炉内转化为一氧化碳、二氧化碳和氢气，即甲醇合成所需的合成气，合成气经过净化处理后去甲醇合成系统制取甲醇。

作为优选的技术方案，上述制取甲醇合成气的系统，所述甲醇驰放气提供装置包括甲醇驰放气收集系统。

所述甲醇驰放气收集系统可以与本系统后续的甲醇合成系统连接，也可以与其他系统的甲醇合成系统连接，也可以与包括或不包括本系统在内的多个系统共同连接，用于收集单种甲醇驰放气，或者多种甲醇驰放气的混合气体。

因此，所述甲醇驰放气收集系统收集的驰放气来自天然气为原料制甲醇装置的甲醇驰放气、或者本系统的后续甲醇合成系统的甲醇驰放气、或者以煤为原料制甲醇装置的甲醇驰放气或者多个原料制甲醇装置的甲醇驰放气的组合。

进一步地，所述甲醇驰放气提供装置还包括与甲醇驰放气收集系统相连的甲醇驰放气分离系统，甲醇驰放气收集系统收集甲醇合成系统的驰放气并输入到甲醇驰放气分离系统中进行分离，然后输出部分分离气体到前述加热炉中。

进一步地，所述甲醇驰放气分离系统为膜分离系统或变压吸附分离系统，驰放气在分离系统中被分离为两部分，一部分与焦炉气和甲烷气混合制取合成气，另一部分根据其组分输送到其他地方。

上述甲醇驰放气分离系统是可选的系统，因此也可以将收集系统收集到的甲醇驰放气直接输出到加热炉中。

当所述驰放气分离系统为膜分离系统时，穿过膜(渗透气)的为富含氢气的气体(富氢气)，未穿过膜的气体(非渗透气)为含氢气少的气体，需要根据甲醇驰放气组成来确定是渗透气或者非渗透气作为原料进入纯氧转化系统制取合成气。当驰放气中氮气含量高时，如焦炉气制甲醇的甲醇驰放气，渗透气(富氢气)作为原料进入纯氧转化系统制取合成气；当驰放气中氮气含量低时，如甲烷气或煤制甲醇的甲醇驰放气，渗透气(富氢气) 或非渗透气均可作为原料进入纯氧转化系统制取合成气。

当所述驰放气分离系统为变压吸附(PSA)分离系统时，穿过吸附剂未被吸附的为富含氢气的气体(富氢气)，其余组分被吸附剂吸附，然后通过降压解析出来形成解析气，需要根据甲醇驰放气组成来确定是富氢气或者解析气作为原料进入纯氧转化系统制取合成气。当驰放气中氮气含量高时，如焦炉气制甲醇的甲醇驰放气，富氢气作为原料进入纯氧转化系统制取合成气；当驰放气中氮气含量低时，如甲烷气或煤制甲醇的甲醇驰放气，富氢气或解析气均可作为原料进入纯氧转化系统制取合成气。

甲醇驰放气可以先与焦炉气和甲烷气的混合气混合，进入净化装置净化后，然后与蒸汽混合进入加热炉加热，也可与经过净化装置净化后的焦炉气和甲烷气的混合气以及蒸汽混合，然后与蒸汽混合进入加热炉加热。

优选上述制取甲醇合成气的系统，所述甲醇驰放气提供装置先与所述净化装置连接后再与加热炉相连。

进一步地，上述制取甲醇合成气的系统，在甲醇驰放气提供装置与加热炉之间还连接有加热器。优选将甲醇驰放气加热后再输入到加热炉中。

所述加热器的加热热源优选为甲醇合成装置中需要降温的物流或富裕蒸汽。

采用本实用新型的系统，可以随着添加甲醇驰放气量增加，焦炉气流量随之减少，当添加甲醇驰放气量到一定量后，可以不加入焦炉气。

本实用新型还提供了一种生产甲醇的系统，该系统在前述制取甲醇合成气的系统基础上，还还包括依次连接的合成气净化设备、压缩设备和甲醇合成系统，所述合成气净化设备与所述纯氧转化炉的输出管路连接，纯氧转化炉输出的合成气经合成气净化设备净化，然后输入压缩设备压缩，最后在甲醇合成系统中合成甲醇。

本实用新型的制取甲醇合成气的系统具有以下有益效果：

(1)利用甲醇驰放气添加到焦炉气配甲烷气中，可以增加配入的甲烷气量，从而增加甲醇产量，特别是当焦炉气流量低于正常生产气量的35％时，仍能保证纯氧转化系统正常运行，避免甲醇装置停产。

(2)在焦炉气量一定的情况下，加入压力高且干净的驰放气量，增加甲醇产量，大大降低甲醇产品的成本。

附图说明

图1为实施例1采用的制取合成气的系统连接示意图；

图2为实施例2采用的制取合成气的系统连接示意图，其中，用变压吸附分离系统对甲醇驰放气进行分离；

图3为实施例3采用的制取合成气的系统连接示意图，其中，用膜分离系统对甲醇驰放气进行分离。

具体实施方式

本实用新型提供一种焦炉气配甲烷气添加甲醇驰放气再纯氧转化制取合成气的系统，将甲醇驰放气添加到焦炉气纯氧转化系统，确保焦炉气不足的情况下，焦炉气纯氧转化系统照常运行，同时充分利用驰放气中有效组分，降低甲醇生产成本。

下面结合具体实施方式对本实用新型作进一步的详细描述，但不应将此理解为本实用新型上述主题的范围仅限于下述实施例，凡基于本实用新型上述内容所实现的技术均属于本实用新型保护的范围。

实施例1

本实施例的一种焦炉气配甲烷气添加甲醇驰放气再纯氧转化制取合成气的系统，其连接方式及工艺流程如图1所示，其中，加热器可以选择性使用：

以天然气为原料年产20万吨甲醇为例，其甲醇驰放气流量约为18000Nm³/h，组成为：氢气82％、甲烷10.5％、一氧化碳2.5％、二氧化碳3.5％、氮气0.9％、甲醇0.55％、水0.05％。温度40℃，压力6.5MPa(A)。

以焦炉气配甲烷气原料年产20万吨甲醇装置为例，满负荷时，需要焦炉气气量约为： 34000Nm³/h，组成(干基)：氢气53.78％、甲烷25.9％、多碳烃3.11％、一氧化碳8.79％、二氧化碳3％、氮气5.16％；配入甲烷量为：5000Nm³/h，组成(干基)：氢气0.02％、甲烷 97.06％、多碳烃0.2％、二氧化碳2.02％、氮气0.7％。

如图1所示，本实施例以焦炉气配甲烷气原料年产20万吨甲醇装置为例，焦炉气流量取满负荷气量的50％，即17000Nm³/h，添加天然气为原料年产20万吨甲醇的驰放气18000 Nm³/h，配入甲烷气约9380Nm³/h，配入甲烷气后混合气甲烷浓度35％。从天然气为原料年产20万吨甲醇装置来的驰放气减压到1.9MPa(A)后进入加热器中，由装置富裕蒸汽加热到一定温度，然后与经过净化装置处理后的焦炉气和甲烷气混合气及转化所需蒸汽混合，然后进入加热炉加热到一定温度进入纯氧转化炉与配入的纯氧反应，在纯氧转化炉内混合气中甲烷、乙烷等烃类转化为一氧化碳、二氧化碳和氢气，即甲醇合成所需的合成气，合成气经过净化处理后去甲醇合成系统制取甲醇，得到的甲醇产量约为20万吨/年。

该实施例中添加天然气为原料年产20万吨甲醇的驰放气与不添加甲醇驰放气相比，甲醇产量由年产10万吨增加为年产20万吨，甲醇成本降低20％，经济效益显著。

实施例2

本实施例的一种焦炉气配甲烷气添加甲醇驰放气再纯氧转化制取合成气的系统及工艺流程如图2：

以焦炉气配甲烷气原料年产20万吨甲醇装置为例，满负荷时，需要焦炉气气量约为： 34000Nm³/h，组成(干基)：氢气53.78％、甲烷25.9％、多碳烃3.11％、一氧化碳8.79％、二氧化碳3％、氮气5.16％；配入甲烷量为：5000Nm³/h，组成(干基)：氢气0.02％、甲烷 97.06％、多碳烃0.2％、二氧化碳2.02％、氮气0.7％。

如图2所示，本实施例以焦炉气配甲烷气原料年产20万吨甲醇装置为例，焦炉气流量取满负荷气量的50％，即17000Nm³/h，本系统的后续甲醇合成系统的甲醇驰放气约12000 Nm³/h，主要组成为：氢气80.38％、甲烷5.56％、一氧化碳2.56％、二氧化碳2.68％、氮气 8.18％、甲醇0.55％、水0.05％，经减压到2.0MPa(A)后进入驰放气分离系统，分离系统采用变压吸附工艺，通过变压吸附分离得到富氢气约7500Nm³/h，主要组成为：氢气99％、甲烷0.2％、一氧化碳0.1％、二氧化碳0.1％、氮气0.6％，根据富氢气和焦炉气的流量和组成，配入甲烷气约6470Nm³/h，配入甲烷气后混合气甲烷浓度35％。富氢气进入加热器中，由装置富裕蒸汽加热到一定温度，然后与经过净化装置处理后的焦炉气和甲烷气混合气及转化所需蒸汽混合，然后进入加热炉加热到一定温度进入纯氧转化炉与配入的纯氧反应，在纯氧转化炉内混合气中甲烷、乙烷等烃类转化为一氧化碳、二氧化碳和氢气，即甲醇合成所需的合成气，合成气进入合成气净化系统净化处理后，经过压缩进入甲醇合成系统制取甲醇，驰放气进入驰放气分离系统循环使用，得到的甲醇产量约为14万吨/年。

该实施例中添加后续甲醇合成系统的甲醇驰放气与不添加甲醇驰放气相比，甲醇产量由年产10万吨增加为年产14万吨，甲醇成本降低8％，经济效益显著。

实施例3

本实施例的一种焦炉气配甲烷气添加甲醇驰放气再纯氧转化制取合成气的系统及工艺流程如图3所示：

以天然气为原料年产14万吨甲醇为例，其甲醇驰放气流量约为12600Nm³/h，组成为：氢气82％、甲烷10.5％、一氧化碳2.5％、二氧化碳3.5％、氮气0.9％、甲醇0.55％、水0.05％。温度40℃，压力6.5MPa(A)。

以焦炉气配甲烷气原料年产20万吨甲醇为例，满负荷时，需要焦炉气气量约为：34000 Nm³/h，组成(干基)：氢气53.78％、甲烷25.9％、多碳烃3.11％、一氧化碳8.79％、二氧化碳3％、氮气5.16％；配入甲烷量为：5000Nm³/h，组成(干基)：氢气0.02％、甲烷97.06％、多碳烃0.2％、二氧化碳2.02％、氮气0.7％。

流程如图3所示，本实施例以焦炉气配甲烷气原料年产20万吨甲醇装置为例，焦炉气流量取满负荷气量的35％，即11900Nm³/h，添加天然气为原料年产14万吨甲醇的驰放气 12600Nm³/h，本系统的后续甲醇合成系统的甲醇驰放气约21000Nm³/h，主要组成为：氢气87.57％、甲烷3.31％、一氧化碳2.06％、二氧化碳1.88％、氮气4.55％、甲醇0.55％、水 0.05％，进入驰放气分离系统，分离系统采用膜分离工艺，通过膜分离分离得到富氢气约 12000Nm³/h，压力约1.9MPa(A)，主要组成为：氢气97％、甲烷1％、一氧化碳0.5％、二氧化碳0.5％、氮气1％，根据天然气为原料年产14万吨甲醇来的驰放气、膜分离得到的富氢气和焦炉气的流量及组成，配入甲烷气约13000Nm³/h，配入甲烷气后混合气甲烷浓度 35％。天然气为原料制甲醇来的驰放气先与焦炉气和配入的甲烷气混合，然后进入净化装置处理，从膜分离出来的富氢气进入加热器中，由装置富裕蒸汽加热到一定温度，然后与经过净化装置处理后的焦炉气、甲烷气和天然气为原料制甲醇来的驰放气的混合气及转化所需蒸汽混合，然后进入加热炉加热到一定温度进入纯氧转化炉与配入的纯氧反应，在纯氧转化炉内混合气中甲烷、乙烷等烃类转化为一氧化碳、二氧化碳和氢气，即甲醇合成所需的合成气，合成气进入合成气净化系统净化处理后，经过压缩进入甲醇合成系统制取甲醇，驰放气进入驰放气分离系统循环使用，得到的甲醇产量约为21万吨/年。

该实施例中添加天然气制甲醇的甲醇驰放气和后续甲醇合成系统的甲醇驰放气与不添加甲醇驰放气相比，甲醇产量由年产7万吨增加为年产21万吨，甲醇成本降低20％，经济效益显著。