用于合成甲醇的工艺制造技术

本发明专利技术描述了一种用于合成甲醇的工艺，该工艺包括以下步骤：(i)在重整单元中由烃原料形成包含氢气、一氧化碳和二氧化碳的合成气体，该重整单元包括串联的换热式重整装置和自热式重整装置；(ii)在该换热式重整装置和一个或多个另外的热交换阶段中冷却该合成气体，并且从该已冷却的合成气体回收工艺冷凝液以形成补充气体；(iii)将包含该补充气体的进给气体通入包括一个或多个甲醇合成反应装置的甲醇合成回路；(iv)从该甲醇合成回路回收包含甲醇的产物气体混合物，将该产物气体混合物冷却至露点以下以冷凝粗甲醇，并且将该粗甲醇与未反应的气体混合物分离；以及(v)使该未反应的气体混合物的一部分再循环至该甲醇合成回路，并且回收该未反应的气体混合物的一部分作为吹扫气体流，其中将富氢流和富碳流与该吹扫气体分离，将该富氢流的一部分进给至该甲醇合成回路，并且将该富碳流的一部分进给至该重整装置单元。置单元。置单元。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于合成甲醇的工艺
[0001]本专利技术涉及用于合成甲醇的工艺。
[0002]甲醇合成通常通过在升高的温度和压力下将包含氢气和一氧化碳和/或二氧化碳的合成气体在合成反应装置中传送通过一个或多个甲醇合成催化剂床来进行，所述甲醇合成催化剂通常为含铜组合物。通常通过将产物气体流冷却到露点以下并且以液体形式分离出产物来回收粗甲醇。粗甲醇通常通过蒸馏来纯化。所述工艺通常在回路中操作：因此未反应的气体可作为进给气体的一部分经由循环装置而再循环到合成反应装置。将新鲜合成气体(称为补充气体)加入到再循环的未反应气体以形成进给气体流。通常从循环气体流中提出吹扫流以避免惰性气体在回路中的积聚。
[0003]甲醇合成可通过以下两个公式来描述：
[0004][0005][0006]存在两个化学计量值，它们通常用于描述进给到甲醇合成反应装置的反应物的比例。这些是R和Z，并且可如下由合成气体中各组分的摩尔浓度来确定；
[0007]R＝([H2]‑
[CO2])/([CO]+[CO2])
[0008]Z＝[H2]/(2[CO]+3[CO2])
[0009]此外，对于甲醇合成，通常有用的是确定值S；其为合成气体中H2(Nm3/h)+CO(Nm3/h)之和。然后，S、Z和R可通过以下公式关联：
[0010]对于Z≤1，最大甲醇制备量(Nm3/h)＝Z.S/(R+1)
[0011]对于Z>1，最大甲醇制备量(Nm3/h)＝S/(R+1)
[0012]当存在足够的氢气以将全部氧化碳转化成甲醇时，产生理想的化学计量混合物。这是当R＝2并且Z＝1时。然而，不同的合成气体生成技术产生具有不同反应物比例的不同合成气体。
[0013]合成气体通常使用燃烧式蒸汽重整装置生成，该燃烧式蒸汽重整装置重整烃原料(诸如天然气和蒸汽)的混合物。在此类装置中，将几乎30％的天然气用于燃料目的，其余70％用作原料。燃料的燃烧会从该工艺中产生大量的二氧化碳排放。
[0014]US 6191174公开了一种用于由烃原料生产甲醇的工艺，该工艺包括：将蒸汽重整区中包含该原料和蒸汽的蒸气混合物与有效催化至少一种重整反应的催化剂接触；从重整区回收包含碳氧化物、氢气和甲烷的合成气体混合物；将合成气体混合物的材料供给至甲醇合成区，该甲醇合成区填充有甲醇合成催化剂并保持在甲醇合成条件下；从该甲醇合成区回收产物气体混合物，该产物气体混合物包含甲醇和该合成气体混合物的未反应的材料；将产物气体混合物的材料供给至保持在甲醇回收条件下的甲醇回收区；从该甲醇回收区回收粗甲醇产物流和包含该合成气体混合物的未反应的材料的蒸气流；将该合成气体混合物的材料分离成第一富氢流和包含碳氧化物和甲烷的第二富碳氧化物流；将该第一富氢流的至少一部分作为燃料供给至蒸汽重整区；以及将该第二富碳氧化物流的至少一部分再循环至该蒸汽重整区以形成包含原料和蒸汽的蒸气混合物的一部分。蒸汽重整区包括紧凑型燃烧式重整装置。
[0015]如在本公开中显而易见的，甲醇装置通常还包括若干大型压缩机，该甲醇装置传统上由蒸汽驱动，该蒸汽由从该工艺回收的热量产生并且由来自一个或多个燃烧式锅炉和加热器的蒸汽补充。
[0016]申请人已经意识到在通过串联的换热式重整装置和自热式重整装置的组合生成合成气体的情况下，该工艺不需要产生用于动力的蒸汽。虽然仍然需要生成合成气体，但回路吹扫气体的燃烧值对于这个工艺而言绰绰有余。因此，在换热式重整装置
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自热式重整装置流程中从吹扫气体回收的富碳气体的燃料值可以超过装置上燃烧式加热器和锅炉的燃料需求，特别当使用电动机来驱动压缩机时。通过消除对蒸汽到动力的需要，与等同形式的燃烧式重整装置流程相比，该工艺总体上使用较少的烃作为燃料，从而减少了其二氧化碳排放。
[0017]因此，本专利技术提供了一种用于合成甲醇的工艺，该工艺包括以下步骤：(i)在重整单元中由烃原料形成包含氢、一氧化碳和二氧化碳的合成气体，该重整单元包括串联的换热式重整装置和自热式重整装置；(ii)在该换热式重整装置和一个或多个另外的热交换阶段中冷却该合成气体，并且从该已冷却的合成气体回收工艺冷凝液以形成补充气体；(iii)将包含该补充气体的进给气体通入包括一个或多个甲醇合成反应装置的甲醇合成回路；(iv)从该甲醇合成回路回收包含甲醇的产物气体混合物，将该产物气体混合物冷却至露点以下以冷凝粗甲醇，并且将该粗甲醇与未反应的气体混合物分离；以及(v)使该未反应的气体混合物的一部分再循环至该甲醇合成回路，并且回收该未反应的气体混合物的一部分作为吹扫气体流，其中将富氢流和富碳流与该吹扫气体分离，将该富氢流的一部分进给至该甲醇合成回路，并且将该富碳流的一部分进给至该重整装置单元。
[0018]“富碳流”是指含碳化合物(一氧化碳、二氧化碳和甲烷)的比例高于吹扫气体的气体流。虽然单独的组分可具有与吹扫气体中的组分相同或甚至更低的比例，但在富碳流中所有含碳化合物的总量将更高。
[0019]甲烷在甲醇合成反应中是惰性的，但对于用于制备合成气体的重整工艺是有价值的原料，并且富碳流用作燃料或原料。
[0020]在本专利技术的工艺中，烃原料可以是任何气态或低沸点烃原料，诸如天然气、伴生气、LPG、石油馏出物或石脑油。优选地是甲烷、伴生气或包含相当大比例甲烷的天然气，例如超过85％v/v的甲烷。天然气是特别优选的原料。原料通常被压缩至10至100巴绝对范围内的压力。
[0021]如果烃原料包含硫化合物，在压缩之前或之后，优选地对该原料进行脱硫，例如，使用Co或Ni催化剂进行加氢脱硫，以及使用合适的吸收剂例如氧化锌床吸收硫化氢。为了有利于这一点和/或降低重整工艺中碳沉积的风险，优选地将氢气添加至烃原料中。所得混合气体流中氢气的量可在1至20体积％的范围内，但优选地在1至10％的范围内，更优选地在1至5％的范围内。在一个优选的实施方案中，富氢流的一部分与烃原料流混合。氢气流可与任何加氢脱硫阶段的上游和/或下游的烃混合。
[0022]在蒸汽重整中，将烃原料与蒸汽混合：该蒸汽引入可通过直接注入蒸汽和/或通过使原料与饱和装置中的热水流接触而使原料饱和来进行。可使用一个或多个饱和装置。如果需要，烃流的一部分可绕过蒸汽添加，例如饱和装置。引入的蒸汽的量可使得蒸汽与碳的比率为1至3，优选地1至2，即原料中每克原子烃碳1至2摩尔蒸汽。优选地最小化蒸汽的量，
因为这使得更低成本、更有效的工艺。
[0023]然后在重整之前将烃/蒸汽混合物有利地预热。这可通过使用进给
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流出物换热器来实现，其中混合物由部分经冷却的重整气体混合物加热。有利地，将混合流加热至400℃至500℃。
[0024]富碳流也被进给至重整单元。这可通过使用任何已知的方法将烃或烃和蒸汽混合物与富碳流混合来便利地实现。较不优选地，富碳流可与进给至自热式重整装置的经重整的气体混合物混合。
[0025]然后，在重整单元中在串联的两个阶段中对所得原料/蒸汽混合物进行重整，这可被称为初级蒸汽本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于合成甲醇的工艺，所述工艺包括以下步骤：(i)在重整单元中由烃原料形成包含氢气、一氧化碳和二氧化碳的合成气体，所述重整单元包括串联的换热式重整装置和自热式重整装置；(ii)在所述换热式重整装置和一个或多个另外的热交换阶段中冷却所述合成气体，并且从所述已冷却的合成气体回收工艺冷凝液以形成补充气体；(iii)将包含所述补充气体的进给气体通入包括一个或多个甲醇合成反应装置的甲醇合成回路；(iv)从所述甲醇合成回路回收包含甲醇的产物气体混合物，将所述产物气体混合物冷却至露点以下以冷凝粗甲醇，并且将所述粗甲醇与未反应的气体混合物分离；以及(v)使所述未反应的气体混合物的一部分再循环至所述甲醇合成回路，并且回收所述未反应的气体混合物的一部分作为吹扫气体流，其中将富氢流和富碳流与所述吹扫气体分离，将所述富氢流的一部分进给至所述甲醇合成回路，并且将所述富碳流的一部分进给至所述重整装置单元。2.根据权利要求1所述的工艺，其中所述烃原料为天然气。3.根据权利要求2所述的工艺，其中使用饱和装置提供用于重整所述天然气的蒸汽。4.根据权利要求1至3中任一项所述的工艺，其中所述换热式重整装置包括设置在管中的蒸汽重整催化剂，所述管延伸通过上管板和下管板之间形成的热交换区，所述合成气体作为热交换介质被进给至所述热交换区。5.根据权利要求1至4中任一项所述的工艺，其中所述自热式重整装置包括设置在所述重整装置的顶部附近的燃烧器，来自所述换热式重整装置的重整气体和含氧气体被进给至所述燃烧器，火焰延伸通过位于所述燃烧器下方的燃烧区，位于颗粒状蒸汽重整催化剂固定床的上方。6.根据权利要求5所述的工艺，其中所述含氧气体包含≥95体积％的O2。7.根据权利要求1至6中任一项所述的工...

【专利技术属性】
技术研发人员：西蒙，
申请(专利权)人：庄信万丰戴维科技有限公司，
类型：发明
国别省市：