一种催化重整耦合煤基甲醇的系统及方法与流程

本发明属于能源化工，特别是涉及一种催化重整耦合煤基甲醇的系统及方法。

背景技术：

1、现代煤化工以合成气为核心，再将合成气向能源动力、化工产品转变。由煤通过合成气制甲醇是煤炭资源清洁高效利用的重要途径。甲醇是一种重要的有机化工原料，作为煤炭资源通向化工产品的门户可以合成烯烃、二甲醚、甲基叔丁基醚等重要的下游化工产品。同时，甲醇的燃烧性能良好，辛烷值高，抗暴性能好，在开发新燃料的过程中，可以作为新一代的清洁燃料。

2、目前，煤气化是煤制甲醇的重要途径，是现代煤化工的典型代表，煤气化制甲醇系统主要由四个单元组成：水煤浆制备单元，煤气化单元，水煤气变换单元，合成气净化单元，甲醇合成单元。原料煤和水在水煤浆制备单元中经过预处理变成水煤浆，水煤浆进入煤气化单元与氧气在气化炉内反应生成煤气化粗合成气。煤气化粗合成气经过水煤气变换单元，部分co转化为h2，同时生成大量co2。变换后的粗合成气进入合成气净化单元脱除co2和硫化物h2s，得到洁净的甲醇合成气。最后，洁净的甲醇合成气进入甲醇合成单元生成粗甲醇，粗甲醇经过精馏系统得到符合纯度的产品甲醇。

3、催化重整是煤炭资源利用的另一个重要下游工艺，重整装置以外购煤基石脑油、固定床加氢产的石脑油为原料，主要生产芳烃抽提原料及高辛烷值汽油调和组分，同时副产重整氢气和液化石油气等。生产1t石脑油副产400～500nm3重整氢。

4、现有的煤气化制甲醇过程存在的主要问题是co2排放量大导致的煤炭资源利用率低。主要原因是由于合成甲醇的适宜h/c比例为2.0左右，因此煤制甲醇过程中需要适当调整氢碳比。冗余的碳元素将以co2形式被排放到大气中，一方面造成了环境污染，另一方面使大量碳资源损失导致资源利用率低。

技术实现思路

1、为全面解决上述问题，尤其是针对现有技术所存在的不足，本发明提供了一种催化重整耦合煤基甲醇的系统及方法能够全面解决上述问题。

2、为实现上述目的，本发明采用以下技术手段：

3、一种催化重整耦合煤基甲醇的系统，包括水煤浆制备单元、煤气化单元、热回收单元、低温甲醇洗单元、气体混合器、甲醇合成单元、psa单元、催化重整单元、预加氢单元；

4、所述水煤浆制备单元的水煤浆出口与煤气化单元连接，所述煤气化单元的煤气化粗合成气出口与热回收单元连接，所述热回收单元的粗合成气出口与低温甲醇洗单元连接，所述低温甲醇洗单元的净化合成气出口与气体混合器连接，所述气体混合器的混合气出口与甲醇合成单元连接；

5、所述预加氢单元的精制石脑油出口与催化重整单元连接，所述催化重整单元的重整氢出口与psa单元连接，所述psa单元的产品氢出口分别与气体混合器、预加氢单元连接。

6、一种催化重整耦合煤基甲醇的方法，包括以下步骤：

7、第一步、生产净化合成气：

8、用于气化的原料煤与水进入水煤浆制备单元制成水煤浆；

9、所述水煤浆直接进入煤气化单元与氧气高温气化反应制得煤气化粗合成气；

10、所述煤气化粗合成气经过热回收单元回收余热后凝结水送至水煤浆制备单元的水入口，用于制备水煤浆；

11、所述粗合成气通入低温甲醇洗单元脱除硫化物与高浓度的二氧化碳，得到净化合成气，酸性气排出系统外；

12、所述净化合成气进入到气体混合器；

13、第二步、生产产品氢：

14、用于预加氢的原料石脑油，在预加氢单元预处理得到精制石脑油；

15、所述精制石脑油进入催化重整单元反应，产生高辛烷值产品油、液化气和重整氢；

16、所述重整氢经过psa单元后产出产品氢，一部分所述产品氢送至预加氢单元作为预加氢原料气，另一部分所述产品氢进入到气体混合器；

17、第三步、生产产品甲醇：

18、所述气体混合器内的产品氢与净化合成气混合得到甲醇合成气；

19、所述甲醇合成气在气体混合器中调整满足甲醇合成氢碳比要求后送至甲醇合成单元，经甲醇合成单元反应和提纯后得到产品甲醇。

20、本发明进一步的优选方案：所述煤气化粗合成气的水气比为不大于1.2。

21、本发明进一步的优选方案：所述热回收单元回收方式为余热分级回收。

22、本发明进一步的优选方案：所述甲醇合成气氢碳比控制2.0。

23、本发明进一步的优选方案：所述psa单元产品氢浓度不小于99.9％。

24、本发明进一步的优选方案：所述重整氢经过psa单元后产出的解析气与甲醇合成单元的驰放气混合后，一部分作为循环气与重整氢混合送至psa单元循环利用，另一部分作为催化重整单元加热炉的用燃料气。

25、本发明进一步的优选方案：所述循环气经过增压后并入重整氢。

26、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

27、1.本发明通过psa单元，对催化重整氢进行高值利用，生产化工产品，优化了资源配置。

28、2.本发明耦合过程通过将粗合成气降温洗涤转化成净化合成气，将催化重整得到的氢气对净化合成气补氢，直接合成甲醇，避免了煤制甲醇过程中一些不必要的工艺过程，降低了能耗和生产成本。

29、3.煤气化生产甲醇的过程中产生大量的高浓度二氧化碳，这部分二氧化碳往往是直接排放到大气中，造成了温室效应，使气候变暖，因而也大大降低了煤炭资源的利用率。本发明不经过变换工艺，直接将粗煤气与psa产品氢气混合，调整满足甲醇合成氢碳比要求后送至甲醇合成单元，经反应和提纯后得到产品甲醇。化工产品的合成，减少了大量的碳排放，显著提高资源和能源利用率。

30、4.目前的催化重整产氢大多用于煤焦油加氢生产过程，该联供方式存在较大的局限性。本发明避免了这种单一的氢气利用方法，实现煤气化与催化重整耦合生产化工产品，打破了原有技术的局限性。

31、5.本发明提出的耦合新工艺可同时生产甲醇和高辛烷值产品油，提高了系统的灵活性，从而获得更高的经济效益和资源利用效率。

技术特征：

1.一种催化重整耦合煤基甲醇的系统，其特征在于，包括水煤浆制备单元(1)、煤气化单元(2)、热回收单元(3)、低温甲醇洗单元(4)、气体混合器(5)、甲醇合成单元(6)、psa单元(7)、催化重整单元(8)、预加氢单元(9)；

2.一种催化重整耦合煤基甲醇的方法，其特征在于，基于权利要求1所述的一种催化重整耦合煤基甲醇的系统，包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的一种催化重整耦合煤基甲醇的方法，其特征在于，所述煤气化粗合成气的水气比为不大于1.2。

4.根据权利要求2所述的一种催化重整耦合煤基甲醇的方法，其特征在于，所述热回收单元(3)回收方式为余热分级回收。

5.根据权利要求2所述的一种催化重整耦合煤基甲醇的方法，其特征在于，所述甲醇合成气氢碳比控制2.0。

6.根据权利要求2所述的一种催化重整耦合煤基甲醇的方法，其特征在于，所述psa单元(7)产品氢浓度不小于99.9％。

7.根据权利要求2所述的一种催化重整耦合煤基甲醇的方法，其特征在于，所述重整氢经过psa单元(7)后产出的解析气与甲醇合成单元(6)的驰放气混合后，一部分作为循环气与重整氢混合送至psa单元(7)循环利用，另一部分作为催化重整单元(8)加热炉的用燃料气。

8.根据权利要求7所述的一种催化重整耦合煤基甲醇的方法，其特征在于，所述循环气经过增压后并入重整氢。

技术总结
本发明提供一种催化重整耦合煤基甲醇的系统及方法，属于能源化工技术领域，系统包括水煤浆制备单元、煤气化单元、热回收单元、低温甲醇洗单元、气体混合器、甲醇合成单元、PSA单元、催化重整单元、预加氢单元；方法包括以下步骤：第一步、生产净化合成气；第二步、生产产品氢；第三步、生产产品甲醇。有益效果为：优化了资源配置；降低了能耗和生产成本；减少了大量的碳排放，显著提高资源和能源利用率；实现煤气化与催化重整耦合生产化工产品，打破了原有技术的局限性；获得更高的经济效益和资源利用效率。

技术研发人员：常懿,李斌,王志埃,张万春,王茂生
受保护的技术使用者：陕西精益化工有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/5