文档介绍：煤制甲醇(清洁生产)
在当前石油资源紧缺以及清洁能源、环保需求的情况下,以煤为原料生产的甲醇有望成为替代石油的清洁燃料、化工原料与二次能源。同时我国有着丰富廉价的煤炭资源,因此以煤为原料生产甲醇将是近期的发展方向。
煤与来自空分的氧气在气化炉内制得高CO含量的粗煤气,经高温变换将CO变换为H2来实现甲醇合成时所需的氢碳比,再经净化工序将多余的CO2和硫化物脱除后得到甲醇合成气。由于煤制甲醇碳多氢少,必需从合成弛放气中回收氢来降低煤耗和能耗。回收的氢气与净化后的气体形成甲醇所需的合成气,即(H2-CO2)/(CO+CO2)=~,经过压缩、合成等工序制得含水粗甲醇,经过精馏工序精制得到产品甲醇。上述八个工序中的气化和合成是二个决定性的工艺;而空分、变换、净化、压缩、氢回收、精馏均为常见工艺,与相关行业(如冶金、合成氨工业)的工艺基本一致。
原料:煤纯氧蒸气;CuO/ZnO/Al2O3;
步骤:
1 壳牌(SHELL)煤气化(SCGP)
属于加压气流床粉煤气化,干煤粉进料,气化剂为纯氧与水蒸气。气化温度约1400~1600℃,气化效率高,碳转化率高达99%,单炉产气能力高,气化反应充分,影响环境的副产物少,属于洁净气化工艺。
SCGP工艺过程概述
原料煤经粉碎及干燥后,由氮气气流输送至粉煤贮仓
干燥的煤粉经锁斗系统加压后,通过几组对称式烧嘴与氧气、蒸气一起被送入气化炉。气化炉由外部压力容器和内置的膜式壁组成。
在气化炉内,煤与氧气和蒸气发生部分氧化反应,操作温度在1400~1600℃,~。高温操作不仅使煤中的灰分熔化并流至底部渣池,水淬后变成炉渣被清除,而且还避免了有毒热解副产物,如苯、酚和环状芳烃的形成。
高温合成气用循环气体激冷,使其中飞灰固化,然后进入合成气冷却器进一步冷却,同时产生高压或中压蒸汽。
从气化炉出来的合成气流中所夹带的灰分颗粒通过旋风分离器和陶瓷过滤器分离清除。
离开气化工序的合成气含80%~83%的原煤能量,称之为冷煤气效率。气化炉和合成气冷却器产生的蒸汽含有此外14%~16%的能量。
经过除尘工序的合成气已基本不含固体颗粒,但仍有从煤中所含的硫化物和氮化物而产生的气态硫、分子态氮以及微量氨及***化氢。氨和卤素经水洗去除。
系统的工艺基本上循环使用。为防止微量元素化合物的积累,将除渣和水洗的一部分工艺水排放去进行初步的处理,经汽提将其中酸性气体脱除;经澄清、增稠、过滤,将其中固体物返回气化系统。
2 酸性气体脱除
主要目的是脱除合成气中的CO2、H2S及有机硫。
低温甲醇洗法采用冷甲醇作吸收剂,利用甲醇在低温下对酸性气体溶解度较大的物理特性,脱除原料气中的酸性气体。
相比较,低温甲醇洗工艺投资高,但物耗和能耗均低,更符合清洁生产的要求。
低温甲醇洗(四塔)工艺
冷区:来自变换工段的40℃原料气经进料气冷却器E1与尾气、CO2气及合成气换热后进入CO2吸收塔C1塔下部脱硫段,H2S和COS在此段被吸收后进入脱碳段,此时气体中(H2S+COS)<1ppm。CO2被来自C1塔顶的低温贫甲醇吸收。净化气从塔顶引出,并在无硫甲醇冷却器E17和进料气冷却器E1中回收冷量后送甲醇合成。通过控制入塔的循环甲醇量和段间引出甲醇的冷却温度,使合成气中的CO2含量满足甲醇生产的要求。脱碳段底排出的富甲醇一部分进入脱硫段;另外一部分与净化气在无硫甲醇冷却器E17中冷却,再经无硫甲醇氨冷器E4进一步冷却,减压后进入无硫甲醇闪蒸罐V3中闪蒸。脱硫段的洗液是来自脱碳段的无硫富甲醇,经吸收H2S和COS后成为含硫富甲醇,从C1塔脱硫段底部引出,经含硫甲醇第二换热器E7及含硫甲醇氨冷器E20被冷却降温,减压后送到含硫富甲醇闪蒸罐V2闪蒸。V2和V3的闪蒸气在V2顶部混合后经循环压缩机K1加压冷却后并入进料气中。
出V3的无硫甲醇在H2S浓缩塔C3塔解吸,解吸出的CO2作为尾气的一部分。解吸后的无硫甲醇用于洗涤C3上升气流中的硫化物而使尾气中含硫<25mg/m3。出V2的含硫甲醇减压后进入C3上段,并在此解吸出CO2,解吸气作为尾气。液相与C3塔顶流下的甲醇混合后,用泵从C3塔上段底部抽出并在第三贫甲醇冷却器E8和循环甲醇冷却器E6中换热,使溶解于甲醇中的气体进一步解吸,经过循环甲醇闪蒸罐V7将汽液两相分离。气相送入C3塔上段,液相再经E7加热后送入C3塔的下段继续解吸,汽液分离后,液相再此下段内用送入的氮气气提,使CO2更进一步解吸,因H2S比CO2的溶液度更大而使H2S在溶液中被提浓了。氮气及气提出的气体经升气板进入C3塔上段,与进到升气板上部的甲醇中解吸出的CO2气体混合,经用塔顶流下的无硫甲醇脱硫后离开C3顶部,即为尾气,经E1回收冷量后排至大气。