一种由炭质材料生产甲烷联产低碳醇的方法技术

本发明专利技术提供了一种由炭质材料生产甲烷联产低碳醇的方法，其中，该方法包括：将炭质材料气化后得到的粗合成气进行净化以脱除所述粗合成气中的杂质，得到净合成气；将至少部分所述净合成气与将合成气转化为低碳醇的催化剂接触，并将接触后得到的产物进行气液分离，得到气体产物和液体产物；将甲烷化气体原料与甲烷化催化剂接触，所述甲烷化气体原料含有所述气体产物或者含有所述气体产物经水气变换后的水气变换气，所述甲烷化气体原料中的H2/CO的摩尔比为2.8-3.5。按照本发明专利技术的方法能够生产甲烷并联产低碳醇，并且有效降低了过程中的水气变换的负荷，节约了能耗，提高了碳的利用效率。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供了，其中，该方法包括：将炭质材料气化后得到的粗合成气进行净化以脱除所述粗合成气中的杂质，得到净合成气；将至少部分所述净合成气与将合成气转化为低碳醇的催化剂接触，并将接触后得到的产物进行气液分离，得到气体产物和液体产物；将甲烷化气体原料与甲烷化催化剂接触，所述甲烷化气体原料含有所述气体产物或者含有所述气体产物经水气变换后的水气变换气，所述甲烷化气体原料中的H2/CO的摩尔比为2.8-3.5。按照本专利技术的方法能够生产甲烷并联产低碳醇，并且有效降低了过程中的水气变换的负荷，节约了能耗，提高了碳的利用效率。【专利说明】
本专利技术涉及一种炭质材料间接转化的方法，更具体的说，涉及一种炭质材料气化 为合成气，合成气转化为甲烷气体并联产低碳醇的方法。
技术介绍
基于能源禀赋和国家能源安全考虑，中国正积极推进"煤代石油"战略，将煤炭转 化为民用燃气、交通运输燃料、基础化工原料等。其中，煤制天然气技术，是运用低阶褐煤经 过气化制合成气，然后转化为甲烷，用作替代传统天然气的气体燃料的过程。 煤制天然气过程能效高、水耗低、技术相对成熟，对于开发中国西部偏远地区的煤 炭、提高人民的生活水平、减少污染气体排放有重要意义。 煤制天然气工艺过程的技术经济性是影响该技术开展的重要因素。美国大平原煤 制甲烷工艺以褐煤为原料，在褐煤热值为4000kcal/kg，煤价为150元/t时，加上产品输送 和城市管理费，甲烷成本价格在2. 50元/Nm3左右，目前，美国大平原工程主要依靠销售氨、 硫磺、石脑油、焦油、酚类等副产品来降低甲烷的成本，但是并不能从根本上消除经济因素 对企业运营的困扰。 此外，我国城市燃气的用气非常不均衡，北方地区冬季用气量大，非采暖季节用气 少，调峰问题非常严重。目前，主要采用地下储气库、燃气调峰发电或LNG等调峰手段，此 夕卜，也可以用煤制天然气工厂进行调峰，也就是说煤制天然气工厂冬季生产天然气，其他季 节可以联产一部分液体燃料、化工品等。 为解决调峰问题，中国科学院大连化学物理研究所提出了一系列用于合成气转化 制取甲烷并联产低碳醇的催化剂如CN102553600A、CN102553613A等公开的催化剂，指出当 将这些催化剂用于合成气生产甲烷时能够联产低碳醇，因此可以依据需要，通过调节反应 条件从而获得以甲烷为主的反应产物或者以低碳醇为主的反应产物。采用这种双功能的催 化剂虽然有效解决了调峰问题，但是由于合成气进行甲烷化反应之前，均需经过水气变换 调节H 2/C0摩尔比，以适宜发生甲烷化反应，由此增加了能耗，同时有大量的C02排放，降低 了碳的使用效率。此外，生成低碳醇的反应所需H 2/C0摩尔比与甲烷化反应所需H2/C0摩尔 比不同，使得多联产催化剂无法在其最优的H 2/C0摩尔比操作条件下进行，导致催化剂效率 较低。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术的上述不足，提供一种能耗低、二氧化碳排放 量少且操作便捷的由炭质材料生产甲烷联产低碳醇的方法。 本专利技术的专利技术人研究分析发现，以煤炭等富碳材料为原料经过气化、净化得到的 净合成气中的H 2/C0摩尔比较低，在0. 5-2. 0之间。而净合成气制备天然气，要求净合成气 的H2/C0摩尔比在3. 0-3. 1之间为宜。因此，为调整净合成气的H2/C0摩尔比以适宜于甲烷 化反应制备天然气，净合成气必须经过水气变换工序进行H 2/C0摩尔比调整，而由H2/C0摩 尔比在0. 5-2. 0的净合成气水气变换为H2/CO摩尔比在3. 0-3. 1的气体的水气变换工序的 工作负荷非常大，能耗非常高，经济性很低。 而本专利技术的专利技术人研究发现，合成气制备低碳醇的尾气中的H2/CO摩尔比一般高 于原料合成气，在2. 0-4. 0之间。因此，本专利技术的专利技术人设想，对于炭质材料经过气化、净化 生产的净合成气，在发生甲烷化反应之前若首先与将合成气转化为低碳醇的催化剂接触， 不仅能够生产一部分低碳醇，丰富产品种类，实现多种煤基产品优势互补，有效提高煤制天 然气项目的经济效益和整体抵抗风险的能力，并且，能够实现对净合成气H 2/CO摩尔比的调 整，从而减小水气变换工序的负荷。基于上述研究发现，完成了本专利技术。 基于上述发现，为实现本专利技术的前述目的，本专利技术提供了一种由炭质材料生产甲 烷联产低碳醇的方法，其中，该方法包括：（1)将炭质材料气化后得到的粗合成气进行净化 以脱除所述粗合成气中的杂质，得到净合成气；（2)在将合成气转化为低碳醇的条件下，将 至少部分所述净合成气与将合成气转化为低碳醇的催化剂接触，并将接触后得到的产物进 行气液分离，得到气体产物和液体产物；（3)在甲烷化反应条件下，将甲烷化气体原料与甲 烷化催化剂接触，所述甲烷化气体原料含有所述气体产物或者含有所述气体产物经水气变 换后的水气变换气，所述甲烷化气体原料中的H 2/CO的摩尔比为2. 8-3. 5。 按照本专利技术的方法能够生产甲烷并联产低碳醇，并且有效降低了过程中的水气变 换的负荷，节约了能耗，减少了水气变换过程中co2的生成，提高了碳的利用率。由于其能 够在联产低碳醇的同时有效节能，使得其将特别适合于我国的冬季由于采暖用气量大，而 非采暖季节用气少的国情，例如将其用于作为调峰手段，相比于传统的为避免非采暖季节 天然气用气低谷时采取直接停工降负荷的传统硬调峰手段，本专利技术的方法不会产生设备损 害大、设备利用率低、操作波动大等缺陷。 更具体地，与现有技术相比，本专利技术的有益效果主要体现在以下几个方面： 首先，本专利技术提供的方法，能够实现在同一个工艺流程中由炭质材料经过合成气 制甲烷气体和低碳醇(一般为低碳混合醇)，丰富了煤制天然气产品种类，可以有效规避煤 制天然气产品单一存在的市场风险，同时能够根据产品市场需求情况，通过调节工艺条件， 实现两种产品的联产，而且能够使二者选择性在较大范围内可调，而不影响生产装置的平 稳运转，且低碳混合醇，无论作为高性能燃料还是作为基础化工原料，都具有广阔的市场， 因此可以在一定程度上提高过程的经济效益。 其次，本专利技术提供的方法，通过在合成气制甲烷之前，设置合成低碳醇的反应器辅 助调节煤气的H 2/CO比，减小了水气变换工序和脱酸性气体工序的工作负荷，因此有利于降 低工艺流程的能耗和co2的排放，提高了碳的利用率。 第三，本专利技术提供的方法，是将低碳混合醇与气态产物（甲烷）进行联产，由于低碳 混合醇在常温常压下为液态，密度大，容易存储，与气体进行分离容易实现，从而无需增加 过多的分离设备即可实现该工艺方法，额外投资小。 本专利技术提供的方法可以用于各种炭质材料(包括煤炭但不局限于煤炭）气化制甲 烷的工艺过程，也可以用于有天然气市场需求的炭质材料经合成气制低碳混合醇装置提高 合成尾气的利用。 【具体实施方式】 本专利技术提供了，其中，该方法包括： (1)将炭质材料气化后得到的粗合成气进行净化以脱除所述粗合成气中的杂质，得到净合 成气；（2)在将合成气转化为低碳醇的条件下，将至少部分所述净合成气与将合成气转化 为低碳醇的催化剂接触，并将接触后得到的产物进行气液分离，得到气体产物和液体产物； (本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种由炭质材料生产甲烷联产低碳醇的方法，其特征在于，该方法包括：（1）将炭质材料气化后得到的粗合成气进行净化以脱除所述粗合成气中的杂质，得到净合成气；（2）在将合成气转化为低碳醇的条件下，将至少部分所述净合成气与将合成气转化为低碳醇的催化剂接触，并将接触后得到的产物进行气液分离，得到气体产物和液体产物；（3）在甲烷化反应条件下，将甲烷化气体原料与甲烷化催化剂接触，所述甲烷化气体原料含有所述气体产物或者含有所述气体产物经水气变换后的水气变换气，所述甲烷化气体原料中的H2/CO的摩尔比为2.8‑3.5。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：崔德春，门秀杰，徐庆虎，刘倩，熊亮，于广欣，
申请(专利权)人：中国海洋石油总公司，中海油新能源投资有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京;11