专利名称：利用冶金过程副产煤气合成甲醇的工艺方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明属于甲醇合成技术技术领域，尤其涉及的一种利用冶金过程副产煤气合成甲醇的工艺方法及系统。
本发明的技术方案如下一种利用冶金过程副产煤气合成甲醇的工艺方法，其特征在于利用冶金过程副产煤气合成甲醇的工艺方法是以冶金过程副产煤气为原料，经脱硫、水煤气变换、脱碳、变压吸附制氢、变压吸附制CO、脱氧等过程制得适合于浆态床甲醇合成过程用合成气(H2、CO、CO2)；于甲醇合成装置内在甲醇合成催化剂的作用下，使其发生合成甲醇的反应；反应后的气体经冷却、气液分离以及甲醇精馏后可以得到试剂级甲醇，其具体工艺流程包括如下步骤1.一种利用冶金过程副产煤气合成甲醇的工艺方法，其特征在于该方法包括如下步骤(1).将富含CO的冶金过程副产煤气，经脱硫装置脱硫至气体中硫的总含量为0.1ppm以下；(2).将脱硫后的气体分为两路，其中占50-80％的气体经水煤气变换反应后，与其余气体混合，用以调节气体中H2/CO比值，再进入脱碳装置脱除大部分CO2，CO2脱除率为85～97％；(3).将上述部分脱除CO2的气体依次送至变压吸附制H2装置和变压吸附制CO装置分别提取其中的H2和CO，其中所提取的H2含量至少为90％，所提取的CO含量至少90％；(4).将分离出的H2和CO混合，送至合成气贮罐，其合成气中CO2的含量控制在2～10％，经压缩机、热交换器和脱氧装置处理后制成甲醇合成用合成气，送入甲醇合成装置，在甲醇合成催化剂作用下进行甲醇合成反应；(5).从甲醇合成装置出来的气体经水冷却器冷却后进入甲醇分离器，将分离出的H2、CO、CO2气体返回压缩机与新鲜合成气混合重新利用，液相甲醇经甲醇精馏装置精馏后获得试剂级甲醇产品。
本发明所述冶金过程副产煤气，可以是转炉煤气或高炉煤气，主要组成为15～60％CO，10～25％CO2，1～5％H2，15～60％N2，1～3％O2。
本发明所述工艺流程中脱碳过程可以采用湿法脱碳法和变压吸附脱碳法。
本发明所述工艺流程中第(4)步中甲醇合成用合成气中H2/(CO+CO2)摩尔比为1～4；1，其中CO2含量为2～10％。
本发明所述甲醇合成可以采用固定床工艺或浆态床工艺。
本发明还提供了一种实现上述工艺方法的系统，该系统包括(a)一个将富含CO的冶金过程副产煤气进行脱硫的脱硫装置；(b)一个与所述脱硫装置相连的水煤气变换装置；(c)一个脱CO2装置，该装置的入口分别与所述的水煤气变换装置和脱硫装置连接；(d)一个依次与脱硫装置相连的变压吸附制H2装置和一个变压吸附制CO装置；(e)一个分别与变压吸附制H2装置和一个变压吸附制CO出口相连的合成气贮罐，该合成气贮罐通过压缩机、热交换器、脱氧装置与一个浆态床甲醇合成装置连接；(f)一个甲醇分离器，该分离器的入口与一水冷器相连，其气体出口分别与压缩机相连，液体出口与一个甲醇精馏装置相连。
本发明的有益效果是利用冶金过程副产煤气为原料，经脱硫、水煤气变换、脱碳、变压吸附制氢、变压吸附制CO、脱氧等过程制得适合于甲醇合成过程用合成气(H2、CO、CO2)；于甲醇合成装置内在甲醇合成催化剂的作用下，使其发生合成甲醇的反应；反应后的气体经冷却、气液分离以及甲醇精馏后可以得到试剂级甲醇。其将冶金与甲醇合成工艺相结合，具有投资少，能更有效地提高能源利用率，大大降低产品能耗和生产成本，降低有害物质向环境的排放，有利环保。
浆态床甲醇合成反应主要产物为甲醇和微量的甲烷，CO单程转化率可达41％，甲醇选择性大于94％。
实施例2与实例1基本相同，差别为过程副产煤气及其经组分调节后的合成气组成不同，如表2所示。浆态床甲醇合成反应主要产物为甲醇和微量的甲烷，CO单程转化率可达56.5％，甲醇选择性大于97％。
实施例3与实例1基本相同，差别为过程副产煤气及其经组分调节后的合成气组成不同(如表3所示)以及甲醇合成采用固定床工艺(反应条件为5MPa，250℃，10000h-1)。固定床甲醇合成反应主要产物为甲醇和微量的甲烷，CO单程转化率可达35％，甲醇选择性大于95％。
表1气体 组成(％)COCO2H2N2O2冶金过程副产煤气I 25.0 15.6 2.3 56.0 0.1甲醇合成用合成气I 32.19 3.22 64.370.23 -
表2气体 组成(％)CO CO2H2N2O2冶金过程副产煤气II 50.8 18.0 1.5 29.5 1.2甲醇合成用合成气II 24.710.99 74.130.17 -表3气体组成(％)COCO2H2N2O2冶金过程副产煤气III45.0 20.22.0 31.5 1.3甲醇合成用合成气III19.54 2.1 78.160.2 -
权利要求
1.一种利用冶金过程副产煤气合成甲醇的工艺方法，其特征在于该方法包括如下步骤(1).将富含CO的冶金过程副产煤气，经脱硫装置脱硫至气体中硫的总含量为0.1ppm以下；(2).将脱硫后的气体分为两路，其中占50-80％的气体经水煤气变换反应后，与其余气体混合，用以调节气体中H2/CO比值，再进入脱碳装置脱除大部分CO2，CO2脱除率为85～97％(3).将上述部分脱除CO2的气体依次送至变压吸附制H2装置和变压吸附制CO装置分别提取其中的H2和CO，其中所提取的H2含量至少为90％，所提取的CO含量至少90％；(4).将分离出的H2和CO混合，送至合成气贮罐，其合成气中CO2的含量控制在2～10％，经压缩机、热交换器和脱氧装置处理后制成甲醇合成用合成气，送入甲醇合成装置，在甲醇合成催化剂作用下进行甲醇合成反应；(5).从甲醇合成装置出来的气体经水冷却器冷却后进入甲醇分离器，将分离出的H2、CO、CO2气体返回压缩机与新鲜合成气混合重新利用，液相甲醇经甲醇精馏装置精馏后获得试剂级甲醇产品。
2.根据权利要求1所述利用冶金过程副产煤气合成甲醇的工艺方法，其特点在于所述冶金过程副产煤气采用转炉煤气或高炉煤气，主要组成为15～60％CO，10～25％CO2，1～5％H2，15～60％N2，1～3％O2。
3.根据权利要求1所述利用冶金过程副产煤气合成甲醇的工艺方法，其特点在于所述步骤(2)中的脱碳工艺可以采用湿法脱碳法或变压吸附脱碳法。
4.根据权利要求1所述利用冶金过程副产煤气合成甲醇的工艺方法，其特点在于所述工艺流程第(4)步中甲醇合成用合成气中H2/(CO+CO2)摩尔比为1～4∶1，其中CO2含量为2～10％。
5.根据权利要求1所述利用冶金过程副产煤气合成甲醇的工艺方法，其特点在于所述甲醇合成工艺可以采用固定床工艺或浆态床工艺。
6.一种实现如权利要求1所述利用冶金过程副产煤气合成甲醇工艺方法的系统，其特征在于该系统包括(a)一个将富含CO的冶金过程副产煤气进行脱硫的脱硫装置(2)；(b)一个与所述脱硫装置相连的水煤气变换装置(3)；(c)一个脱CO2装置(4)，该装置的入口分别与所述的水煤气变换装置(3)和脱硫装置连接；(d)一个依次与脱硫装置相连的变压吸附制H2装置(5)和一个变压吸附制CO装置(6)；(e)一个分别与变压吸附制H2装置(5)和一个变压吸附制CO出口相连的合成气贮罐(7)，该合成气贮罐通过压缩机(8)、热交换器(9)、脱氧装置(10)与一个甲醇合成装置(11)连接；(f)一个甲醇分离器(13)，该分离器的入口与一水冷器(12)相连，其气体出口分别与压缩机相连，液体出口与一个甲醇精馏装置(14)相连。
全文摘要
利用冶金过程副产煤气合成甲醇的工艺方法及系统，其技术方案是以冶金过程副产煤气为原料，通过脱硫、脱碳、变压吸附制H
文档编号C07C29/00GK1405132SQ02148868
公开日2003年3月26日 申请日期2002年11月22日 优先权日2002年11月22日
发明者王金福, 黎汉生, 韩明汉, 王德峥, 金涌 申请人:清华大学