[发明专利]一种由焦炉气联产液化合成天然气、纯氢和甲醇的新工艺

说明书

技术领域

本发明涉及焦炉气的应用领域，其还包括中间产物，具体为一种由焦炉气联产液化合成天然气、纯氢和甲醇的工艺。

背景技术

中国是世界上钢铁产量最大的国家，目前配套焦炭产能可达4亿多吨，由焦炭行业产生富余的焦炉气可达600亿立方米以上，这部分焦炉气有很大部分被点“火炬”等排放掉。焦炉气的典型成分为（V.）：氢气 55～60%,甲烷 23～27%,一氧化碳 5～8%，二氧化碳1.5～3%，碳二及以上烃类 2～7%，氮气3～7%，氧0.3～0.8%，焦炉气的发热量约17500千焦/立方米，富含氢气、甲烷等适合于一碳化工的原料组分，是一种典型的化工资源和能源燃料，无论从国家的节能减排和倡导低碳经济模式的政策，还是从企业的能源资源经济价值的损失角度而言，都急需对其进行回收利用。

中国专利CN101343580A公开了一种以焦炉气和高炉气制取甲醇合成气的方法，该方法以焦炉气为原料，经过变压吸附提取Ｈ↓［２］；以产量大、热值较低的高炉气为原料，利用可同时吸附CO和CO↓［２］的吸附剂，将高炉气中的CO和CO↓［２］同时提取回收，再将Ｈ↓［２］、CO和CO↓［２］混合配制为甲醇合成气。

中国专利CN1660734A公开了一种以焦炉气为原料生产甲醇的方法，经预处理和初脱硫的焦炉气在压力下通过无催化纯氧部分氧化法，使焦炉气中甲烷转化成有用的氢及CO，并使残留有机硫热解，再经物理吸收进一步脱硫净化以满足甲醇合成需要，然后采用气冷与水冷反应器组合装置合成甲醇。

中国专利CN101280235A介绍了一种以焦炉煤气为原料生产液化天然气的方法，将焦炉煤气首先经预处理，使其所含的焦油、萘、苯等杂质得到深度净化，再经压缩和脱硫后进行甲烷化反应，再通过深冷分离过程得到含ＣＨ↓［４］８５％以上的液化天然气产品，其余不凝气体通过ＰＳＡ分离技术得到纯度为９９％以上的氢气，剩余的解吸气可作为人工燃气。

中国专利CN1876614A提供一种不用转化而直接用焦炉气自身有效成分，先合成甲醇并用其反应热来制备二甲醚的焦炉气非转化联产甲醇二甲醚的生产方法，方案是利用炼焦厂副产的焦炉气来直接加压催化合成甲醇或再催化脱水来生产二甲醚，即 焦炉气经脱焦油、精脱硫后，加压入甲合成塔，在铜基催化剂作用下合成甲 醇后，入二甲醚合成塔，在同样压力和一定温度下用改性氧化铝催化反应生成粗二甲醚，再经换热、冷却、分离出甲醇、二甲醚和水的混合物送精馏塔， 精馏出产品甲醇、二甲醚，未反应的气体送入后工段燃烧发电。

中国专利CN1919985介绍了利用焦炉气制备合成天然气的方法，其特点是利用甲烷化催化反应除去碳氧化物Cox，再利用变压吸附技术进行气体分离，得到氢气和合成天然气，进一步压缩还可以得到压缩天然气；

在以上专利所公布的焦炉气回收利用技术中，如果单纯利用气体分离技术如变压吸附，膜分离等，可以得到较纯的一种或两种气体产品，但势必损失焦炉气中的其它资源，因为焦炉气的主组分为氢气和甲烷，但还有众多其它组分；用转化反应法将焦炉气转化为富氢合成气，适合于主要制氢气、甲醇、合成氨产品等厂，投资较大，并且目前国内的合成氨等产能是严重过剩的；单纯采用甲烷化反应来制取制取合成天然气的技术，则存在甲烷化反应强放热的移出和结碳、氧元素消耗氢气生成水等技术问题。

发明内容

本发明正是针对以上技术问题，提供可有效地控制反应的温度以及CO和CO₂的浓度，获得热值高的合成天然气和氢气，减少反应中氢气等资源损耗，减小了循环量的一种由焦炉气联产液化合成天然气、纯氢和甲醇的工艺。

本发明的具体技术方案如下：

一种由焦炉气联产液化合成天然气、纯氢和甲醇的工艺，包括以下步骤：

（a）   先将焦炉气进行净化、压缩至1～12Mpa，再经换热装置换热后进入甲醇合成塔，进行甲醇合成催化反应，从甲醇合成塔出来的气体再经过换热器换热、冷却器冷却后进入甲醇分离器，得到粗甲醇；

（b）   粗甲醇进入精馏塔进行精制得到精甲醇，气体则进入洗醇器，用水将气体中的微量甲醇洗掉，部分气体经过循环压缩机压缩后返回甲醇合成的换热器，其余气体进入甲烷化的换热器，回收热量后进入预热器，在预热器中加少量水汽，再进入甲烷化反应炉，在甲烷化反应炉中的催化剂层进行甲烷化反应，使气体中的一氧化碳和二氧化碳与氢气反应生成甲烷，将碳氧化物消除至微量，得到含有部分氮气的氢气和甲烷的混合气；