用于甲醇生产的方法和装置制造方法及图纸

一种用于由经调节的补充气生产甲醇的方法，包括：用从主料流分离的少量补充气中回收的第一氢气流和从回路吹扫中回收的第二氢气流调节进料至甲醇回路的补充气的化学计量数的步骤；该方法还包括将富含甲烷的尾气的至少一部分进料至重整阶段以用作生产补充气的原料的步骤。料的步骤。料的步骤。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于甲醇生产的方法和装置


[0001]本专利技术涉及一种用于合成甲醇的方法和装置。

技术介绍

[0002]甲醇的工业制备包括合成气制备、甲醇合成和甲醇纯化。
[0003]在前端工段通过对合适的烃原料进行包括部分氧化的重整工序以产生碳氧化物和氢气的气体混合物来制备合成气。此类混合物通常被称为合成气或补充气。
[0004]将冷却和压缩至甲醇合成条件后的合成气进料至甲醇合成回路，其中在气
‑
固催化反应器中在铜基催化剂CuO/ZnO/Al2O3上合成粗甲醇。合成反应器的典型操作温度和压力为250℃至300℃和50bar至100bar。
[0005]甲醇合成回路通常产生粗甲醇流和从回路中去除的吹扫气体。吹扫气体包含未反应的氢气和惰性化合物，例如甲烷、氩气和氮气。已知例如通过氢气回收单元(HRU)从吹扫气体中回收未反应的氢气。HRU通常通过膜分离或变压吸附(PSA)操作。
[0006]进料至甲醇反应器的合成气的组成特征在于以下化学计量数：
[0007]R＝(H2‑
CO2)/(CO+CO2)。
[0008]对于甲醇合成中使用的大多数催化剂，通常认为约2.02至2.1的化学计量数是最佳的。
[0009]根据所采用的技术，前端中产生的合成气可能具有亚化学计量的氢气含量。该术语表示补充气所含氢气少于用于甲醇合成的目标化学计量的量。在大多数情况下，例如化学计量数R低于2的合成气料流被认为是亚化学计量的。
[0010]通常，具有此类氢气缺乏的补充气是通过用氧气或富氧空气燃烧并以相对低的蒸汽/碳比率运行的独立自热重整产生的。这种生产补充气的技术因其燃料消耗低而收到关注，然而必须解决氢气不足的缺点。
[0011]氢气的缺乏可能导致低效率和大量生成不希望的副产物，例如高级醇和酮。因此，需要在将补充气引入甲醇反应器中之前调节补充气的氢气含量。
[0012]如上所述，从合成回路的吹扫气体中分离的氢气可用于此目的。不幸的是，由于吹扫气体的量低(即不大于5％)，可以从回路吹扫中回收的氢气可能不足以在进料中达到所需的化学计量数。
[0013]在现有技术中已经进行了各种尝试来解决这个问题。US6797252公开了一种用于生产合成气的方法，其中通过多个二级反应器调节补充气的组成，其中所述二级反应器中的至少一个是低温水煤气变换反应器，另一个是高温水煤气变换反应器。在现有技术中，在高温水煤气变换反应器之后提供串联布置的低温水煤气变换反应器被认为对于回收调节进料至甲醇反应器的补充气的化学计量数所需的氢气量是至关重要的。
[0014]水煤气变换反应器将一氧化碳和水转化为氢气和二氧化碳。通过CO2去除单元将氢气从二氧化碳中分离，然后将其进料至甲醇反应器以调节化学计量数。
[0015]然而，这种技术需要安装两个昂贵的水煤气变换单元；另一个缺点是，由于催化剂
随着时间的推移部分失活，在WGS单元中回收的氢气的量在装置的使用寿命期间不是恒定的，并且化学计量数逐渐偏离最佳值。目前，没有可用的方法或工艺允许在整个生产循环期间将进料至甲醇反应器的合成气的化学计量数调节并保持在最佳值。
[0016]此外，当自热重整器在低蒸汽/碳摩尔比率(S/C)下操作并且当采用相对高的压力(例如低于1.5的S/C和约35bar至50bar的压力)时，传统的甲醇合成工艺会遭受额外的缺点，因为在这些操作条件下，合成气中保留了相对高含量的未转化甲烷。
[0017]此类未转化的料流通常作为吹扫气体被从甲醇转化器中提取，并且在与氢气分离后，它可以作为燃料被再循环到燃烧式加热器中。然而，在大量的此类废气被作为燃料限价的情况下，该工艺所需的加热负荷可能仅由废气饱和，从而导致燃烧式加热器的可操作性问题。因此，并非所有的含甲烷废气都能有利地燃烧。因此，希望找到一种更有效的方式来开采甲烷流。
[0018]因此，鉴于上述缺点，希望设计如下一种甲醇工艺：该工艺能够以更有效的方式利用未转化的甲烷流，同时允许调节进料至甲醇反应器的合成气的化学计量数。

技术实现思路

[0019]本专利技术面临的问题是如何处理从甲醇合成回路提取的吹扫气流中保留的高含量甲烷。此外，本专利技术面临的问题是，当在亚化学计量条件下产生补充气时，如何调节用于合成甲醇的补充气中的氢气含量。更具体地，本专利技术旨在提供一种方法，其中当在前端中产生的合成气具有亚化学计量的氢气含量和显著的甲烷含量时，合成回路可以有效地运行。
[0020]另一个目的是提供一种方法，其中可以以灵活的方式控制原料气中氢气含量的调节，以适应不同的操作条件，特别地适应HTS催化剂随时间的老化和功效损失以及用作烃源的原料的可变性。进一步的目的是开发一种具有低资本支出(CAPEX)和低天然气消耗的甲醇装置。又进一步的目的是开发一种在经济上有吸引力的条件下可扩展到甲醇的大产能(例如10000吨/天)的方法和装置。进一步的目的是减少排放，使得大型装置在环境上也是可接受的。
[0021]上述目的通过根据权利要求的方法和装置来达成。
[0022]在本专利技术的方法中，将通过重整获得的补充气的一部分在冷却工序期间且在冷却工序完成之前被分离，使得其仍然含有大量的水。对该分离的经部分冷却的补充气进行水煤气变换和氢气回收，从而获得第一氢气流。将补充气的剩余部分进一步冷却，获得完全冷却的补充气的主料流。
[0023]从甲醇合成回路吹扫中获得第二氢气流。将第一氢气流和第二氢气流添加到补充气的主料流中以调节其氢气含量。第一氢气流和第二氢气流的添加可以在相同的位置或不同的位置进行。
[0024]此外，还从回路吹扫中获得富含甲烷的料流，将该料流作为原料再循环到重整工序中以生产补充气。
[0025]补充气的被分离的部分是一小部分。特别优选地，该部分可以不多于可从重整工序获得的补充气的15％(以体积计)，例如为可从重整工序获得的补充气的1％至10％。
[0026]本专利技术提供了通过对补充气的被分离的部分进行变换和氢气纯化以及在合成回路吹扫流上进行氢气回收，提供了氢气的双重回收。这种双重回收允许更灵活地控制补充
气的主料流的氢气含量。
[0027]新鲜补充气的被分离的料流代表了额外的自由度，其可以有利地过大以应对进料组成的变化，从而赋予HTS催化剂良好的进料灵活性以及从运行开始(SOR)到运行结束(EOR)条件的灵活性。
[0028]特别地，本专利技术的优点是所述氢气的双重回收与从合成回路吹扫获得的富含甲烷的料流的再循环相结合。
[0029]新鲜补充气的被分离的部分的变换由于所述料流的高温而允许有利的热回收。
[0030]特别地当采用膜分离时，从回路吹扫中回收的富含甲烷的料流可以在与合成气生成工段兼容的压力水平下获得。因此，富含甲烷的料流可以在不经再压缩的情况下再循环。
[0031]优选地，第一氢气流通过PSA工艺获得，第二氢气流通过膜分离获得。用PSA工艺获得第一氢气流具有另外的优点。PSA工艺回收保本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于生产甲醇的方法，包括以下步骤：a.将含烃源重整为包含氢气、碳氧化物和水的补充气(3)；b.对步骤(a)中产生的所述补充气(3)进行冷却工序；c.在步骤b)的所述冷却工序期间且在所述冷却工序完成之前分离补充气的一部分(26)，并对补充气的剩余部分(7)进行完全冷却，获得补充气的主料流(9)，被分离的气体(26)与所述主料流(9)相比处于更高的温度；d.对所述分离的补充气(26)进行至少一个水煤气变换(WGS)转化步骤(27)，获得富含氢气的经变换的气体(28)；e.冷却所述经变换的气体(28)并将冷却后的经变换的气体(32)进料至第一氢气回收工段(33)，获得第一氢气流(34)；f.将补充气的所述主料流(9)与所述第一氢气流(34)和在步骤(i)中获得的第二氢气流(20)一起添加，从而获得具有经调节的氢气含量的经调节的补充气(11)；g.将经调节的补充气(11)进料至甲醇合成回路(14)，其中在甲醇合成条件下进行碳氧化物到甲醇的催化转化，获得冷凝粗甲醇流(15)；h.优选地在蒸馏工段(49)中纯化所述冷凝粗甲醇流(15)，获得甲醇产物(56)；i.将从所述甲醇合成回路排出的吹扫流(16)进料至第二氢气回收工段(19)，获得含有从所述吹扫流中去除的氢气的第二氢气流(20)和含有甲烷的尾气(21)；j.根据步骤(f)将所述第二氢气流(20)添加到补充气的所述主料流(9)中；k.使用所述尾气(21)的至少一部分作为用于生产步骤(a)的所述补充气(3)的原料。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述补充气的被分离的部分(26)是一小部分。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述补充气的被分离的部分(26)的体积流速不大于所述补充气(3)的总体积流速的15％，优选为总体积流速的1％至10％。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中步骤c)的所述冷却工序在冷却工段(60)中进行，所述冷却工段(60)包括串联布置的多个换热器，并且所述补充气的被分离的部分(26)在通过所述换热器中的至少一个后被分离。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中步骤a)的所述重整包括自热重整，任选地在所述自热重整之前进行预重整。6.根据权利要求5所述的方法，其中所述自热重整在0.5至1.5之间的蒸汽/碳比率(S/C)下进行，优选地在0.8至1.2之间的蒸汽/碳比率(S/C)下进行。7.根据权利要求5或6所述的方法，其中所述自热重整在25至60abs bar之间的压力下进行，优选地在35abs bar至50abs bar之间的压力下进行。8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中步骤d)的所述水煤气变换转化包括优选在300℃至500℃下、更优选在350℃至450℃下的高温变换。9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述第一氢气回收工段(27)包括变压吸附单元。10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述第二氢气回收工段(19)包括基于膜的氢气回收单元。11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述第一氢气流(34)的一部分用作满足所述方法的能量需求的燃料和/或用作用于联合生产氨的原料。
12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述含烃气体通过加氢...

【专利技术属性】
技术研发人员：G，
申请(专利权)人：卡萨尔公司，
类型：发明
国别省市：