[發(fā)明專利]一種由炭質(zhì)材料生產(chǎn)甲烷聯(lián)產(chǎn)低碳醇的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310226609.6
• 申請(qǐng)日: 2013-06-07
• 公開（公告）號(hào): CN104230621A
• 公開（公告）日: 2014-12-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 門秀杰;崔德春;徐慶虎;于廣欣;劉倩;熊亮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)海洋石油總公司;中海油新能源投資有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): C07C9/04
• 分類號(hào): C07C9/04;C07C1/04;C07C31/02;C07C29/151
• 代理公司: 北京潤(rùn)平知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11283
• 代理人: 王崇;劉國(guó)平

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種炭質(zhì)材料間接轉(zhuǎn)化的方法，更具體的說(shuō)，涉及一種炭質(zhì)材料氣化為合成氣，合成氣轉(zhuǎn)化為甲烷氣體并聯(lián)產(chǎn)低碳醇的方法。

背景技術(shù)

基于能源稟賦和國(guó)家能源安全考慮，中國(guó)正積極推進(jìn)“煤代石油”戰(zhàn)略，將煤炭轉(zhuǎn)化為民用燃?xì)狻⒔煌ㄟ\(yùn)輸燃料、基礎(chǔ)化工原料等。其中，煤制天然氣技術(shù)，是運(yùn)用低階褐煤經(jīng)過(guò)氣化制合成氣，然后轉(zhuǎn)化為甲烷，用作替代傳統(tǒng)天然氣的氣體燃料的過(guò)程。

煤制天然氣過(guò)程能效高、水耗低、技術(shù)相對(duì)成熟，對(duì)于開發(fā)中國(guó)西部偏遠(yuǎn)地區(qū)的煤炭、提高人民的生活水平、減少污染氣體排放有重要意義。

煤制天然氣工藝過(guò)程的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性是影響該技術(shù)開展的重要因素。美國(guó)大平原煤制甲烷工藝以褐煤為原料，在褐煤熱值為4000kcal/kg，煤價(jià)為150元/t時(shí)，加上產(chǎn)品輸送和城市管理費(fèi)，甲烷成本價(jià)格在2.50元/Nm³左右，目前，美國(guó)大平原工程主要依靠銷售氨、硫磺、石腦油、焦油、酚類等副產(chǎn)品來(lái)降低甲烷的成本，但是并不能從根本上消除經(jīng)濟(jì)因素對(duì)企業(yè)運(yùn)營(yíng)的困擾。

此外，我國(guó)城市燃?xì)獾挠脷夥浅２痪猓狈降貐^(qū)冬季用氣量大，非采暖季節(jié)用氣少，調(diào)峰問(wèn)題非常嚴(yán)重。目前，主要采用地下儲(chǔ)氣庫(kù)、燃?xì)庹{(diào)峰發(fā)電或LNG等調(diào)峰手段，此外，也可以用煤制天然氣工廠進(jìn)行調(diào)峰，也就是說(shuō)煤制天然氣工廠冬季生產(chǎn)天然氣，其他季節(jié)可以聯(lián)產(chǎn)一部分液體燃料、化工品等。

為解決調(diào)峰問(wèn)題，中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所提出了一系列用于合成氣轉(zhuǎn)化制取甲烷并聯(lián)產(chǎn)低碳醇的催化劑如CN102553600A、CN102553613A等公開的催化劑，指出當(dāng)將這些催化劑用于合成氣生產(chǎn)甲烷時(shí)能夠聯(lián)產(chǎn)液體燃料，可以依據(jù)需要，通過(guò)調(diào)節(jié)反應(yīng)條件從而獲得以甲烷為主的反應(yīng)產(chǎn)物或者以低碳醇為主的反應(yīng)產(chǎn)物。采用這種雙功能的催化劑雖然有效解決了調(diào)峰問(wèn)題，但是由于合成氣進(jìn)行甲烷化反應(yīng)之前，均需經(jīng)過(guò)水氣變換反應(yīng)調(diào)節(jié)H₂/CO摩爾比，以適宜發(fā)生甲烷化反應(yīng)，由此增加了能耗，有大量的CO₂排放，降低了碳的使用效率。此外，合成低碳醇反應(yīng)所需的H₂/CO摩爾比與甲烷化反應(yīng)所需的H₂/CO摩爾比不同，因此雙功能的催化劑無(wú)法在其最優(yōu)的H₂/CO摩爾比操作條件下進(jìn)行工作，導(dǎo)致催化劑效率較低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種能耗低、二氧化碳排放量少且操作便捷的由炭質(zhì)材料生產(chǎn)甲烷聯(lián)產(chǎn)低碳醇的方法。

本發(fā)明的發(fā)明人研究分析發(fā)現(xiàn)，以煤炭等富碳材料為原料經(jīng)過(guò)氣化、凈化得到的凈合成氣中的H₂/CO摩爾比較低，在0.5-2.0之間。而凈合成氣制備天然氣，要求凈合成氣的H₂/CO摩爾比在3.0-3.1之間為宜。因此，為調(diào)整凈合成氣的H₂/CO摩爾比以適宜于甲烷化反應(yīng)制備天然氣，凈合成氣必須經(jīng)過(guò)水氣變換工序進(jìn)行H₂/CO摩爾比調(diào)整，而由H₂/CO摩爾比在0.5-2.0的凈合成氣水氣變換為H₂/CO摩爾比在3.0-3.1的氣體的水氣變換工序的工作負(fù)荷非常大，能耗非常高，經(jīng)濟(jì)性低。

而本發(fā)明的發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn)，合成氣制備低碳醇的尾氣中的H₂/CO摩爾比一般高于原料合成氣，在2.0-3.0之間，且將水氣變換催化劑與將合成氣轉(zhuǎn)化為低碳醇的催化劑混合后得到的混合催化劑既能實(shí)現(xiàn)水氣變換，又能合成低碳醇，即混合催化劑中的水氣變換催化劑仍能保留原始的水氣變換功能，將合成氣轉(zhuǎn)化為低碳醇的催化劑仍能保留原始的將合成氣轉(zhuǎn)化為低碳醇的功能，而不會(huì)造成單一催化劑的功能有明顯消退。因此，本發(fā)明的發(fā)明人設(shè)想，對(duì)于炭質(zhì)材料經(jīng)過(guò)氣化、凈化生產(chǎn)的凈合成氣，在發(fā)生甲烷化反應(yīng)之前若首先將凈合成氣與水氣變換催化劑和將合成氣轉(zhuǎn)化為低碳醇的催化劑混合后得到的混合催化劑接觸，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)合成氣H₂/CO摩爾比的調(diào)整，并且能夠生產(chǎn)一部分低碳醇，豐富產(chǎn)品種類，實(shí)現(xiàn)多種煤基產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，有效提高煤制天然氣項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益和整體抵抗風(fēng)險(xiǎn)的能力。且由于合成低碳醇的尾氣相比于原料合成氣的H₂/CO摩爾比增加，從而相比于現(xiàn)有技術(shù)的將全部合成氣直接進(jìn)行水氣變換然后再與雙功能催化劑接觸生產(chǎn)甲烷聯(lián)產(chǎn)低碳醇的方法，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了水氣變換調(diào)整H₂/CO摩爾比和聯(lián)產(chǎn)低碳醇，從而使甲烷化催化劑在合適的H₂/CO摩爾比下發(fā)生催化反應(yīng)，提高了工作效率。