[發(fā)明專利]一種煤制甲醇、LNG、液體燃料的多聯(lián)產(chǎn)方法及裝置

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710388524.6
• 申請(qǐng)日: 2017-05-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107417495A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-12-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李大鵬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 李大鵬
• 主分類號(hào): C07C29/153
• 分類號(hào): C07C29/153;C07C31/04;C07C9/04;C10B53/04;C10K1/16;C10G1/00;C10G1/06;C10G61/02;F25J3/08
• 代理公司: 西安智大知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所61215
• 代理人: 張震國(guó)

1.一種煤制甲醇、LNG、液體燃料的多聯(lián)產(chǎn)裝置，其特征在于：包括粉煤制備及輸送單元(1)以及與其相連的粉煤熱解與氣化一體化反應(yīng)單元(2)，所述的粉煤熱解與氣化一體化反應(yīng)單元(2)的出口與產(chǎn)物分離與回收單元(3)相連，產(chǎn)物分離與回收單元(3)的氣體出口依次與變換單元(4)、低溫甲醇洗單元(5)、分子篩吸附單元(6)、脫甲烷洗滌單元(7)相連，脫甲烷洗滌單元(7)塔頂?shù)暮铣蓺獬隹谂c甲醇合成反應(yīng)單元(10)相連，經(jīng)甲醇合成反應(yīng)單元(10)轉(zhuǎn)化的甲醇進(jìn)入甲醇分離塔(23)分離后底部輸出的粗甲醇進(jìn)入甲醇精制單元(11)，進(jìn)一步提純得到合格的甲醇產(chǎn)品(16)產(chǎn)品(CH₃OH>99％)，甲醇分離塔(23)頂部輸出的未轉(zhuǎn)化合成氣通過(guò)循環(huán)壓縮機(jī)返回至甲醇合成反應(yīng)單元(10)，脫甲烷洗滌單元(7)塔底的液體出口與甲烷分離精制單元(8)相連實(shí)現(xiàn)液態(tài)CO、CH4混合物的分離，甲烷分離精制單元(8)塔頂輸出的氣態(tài)CO進(jìn)入下游的CO深冷液化單元(24)深度冷凝液化至-175～-185℃后得到液態(tài)CO依次作為脫甲烷洗滌單元(7)和甲烷分離精制單元(8)的回流液；甲烷分離精制單元(8)塔底輸出的產(chǎn)物為液態(tài)CH₄(CH₄>97vol％)進(jìn)入CH4深冷單元(25)冷卻至-160～-165℃后成為合格的LNG產(chǎn)品輸送至產(chǎn)品罐區(qū)的LNG貯槽(17)，CO深冷液化單元(24)、CH₄深冷單元(25)所需的冷量均由循環(huán)制冷系統(tǒng)(9)中的復(fù)合冷媒提供；

所述的產(chǎn)物分離與回收單元(3)的煤焦油出口依次與煤焦油預(yù)處理單元(12)、分餾切割單元(13)、餾分油深度轉(zhuǎn)化單元(14)、氫產(chǎn)物分離與回收單元(15)相連，餾分油深度轉(zhuǎn)化單元(14)中的輕餾分油經(jīng)萃取后得酚產(chǎn)品(18)，液體油化產(chǎn)品經(jīng)氫產(chǎn)物分離與回收單元(15)分餾后分別得到LPG(19)、石腦油(20)、柴油(21)、蠟油(22)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤制甲醇、LNG、液體燃料的多聯(lián)產(chǎn)裝置，其特征在于：所述的粉煤制備及輸送單元(1)輸送的原料煤為低階煤，格金產(chǎn)率>8％。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤制甲醇、LNG、液體燃料的多聯(lián)產(chǎn)裝置，其特征在于，所述的粉煤熱解與氣化一體化反應(yīng)單元(2)由上部的流化床熱解區(qū)、中部過(guò)渡銜接區(qū)、下部流化床氣化區(qū)，以及2～3級(jí)高溫氣固分離器、2～3路循環(huán)返料通道組成。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤制甲醇、LNG、液體燃料的多聯(lián)產(chǎn)裝置，其特征在于，所述的粉煤熱解與氣化一體化反應(yīng)單元(2)的操作壓力為4～6MPa，流化床熱解區(qū)溫度為550～700℃，流化床氣化區(qū)溫度為900～1100℃。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤制甲醇、LNG、液體燃料的多聯(lián)產(chǎn)裝置，其特征在于：所述的循環(huán)制冷單元(9)的復(fù)合冷媒由液氮、乙烯、丙烯、乙二醇、液氨中的一種或多種復(fù)配而成。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤制甲醇、LNG、液體燃料的多聯(lián)產(chǎn)裝置，其特征在于：所述的脫甲烷洗滌單元(7)的操作壓力為3～5MPa。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤制甲醇、LNG、液體燃料的多聯(lián)產(chǎn)裝置，其特征在于：所述的粉煤熱解與氣化一體化反應(yīng)單元(2)煤焦油收率為10％～25％。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤制甲醇、LNG、液體燃料的多聯(lián)產(chǎn)裝置，其特征在于：所述的粉煤熱解與氣化一體化反應(yīng)單元(2)制取的粗合成氣中甲烷含量10％～35％。

9.一種煤制甲醇、LNG、液體燃料的多聯(lián)產(chǎn)方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)由粉煤制備及輸送單元將原煤制備成粒徑為50～300μm的煤粉，通過(guò)氣力輸送至粉煤熱解與氣化一體化反應(yīng)單元(2)中，在4～6MPa壓力下轉(zhuǎn)化成油氣，經(jīng)產(chǎn)物分離與回收單元(3)分離、回收，得到中低溫煤焦油和富含甲烷的粗合成氣，并脫除富含甲烷的粗合成氣中的液體、固體顆粒，灰渣從反應(yīng)器底部間歇排出；

2)富含甲烷的粗合成氣進(jìn)入變換單元(4)在200～350℃下進(jìn)行變換反應(yīng)，將氫碳比調(diào)節(jié)至約2.0～2.3:1，再進(jìn)入低溫甲醇洗單元(5)脫除CO₂、H₂S、COS和H₂O；最后進(jìn)入分子篩吸附單元(6)脫除CH₃OH、H₂O、CO₂等微量雜質(zhì)，得到主要成分為H₂、CO、CH₄的凈化合成氣，其他組分<2％，部分凈化合成氣經(jīng)PSA分離制取氫氣，作為煤焦油深加工系統(tǒng)的氫源；

3)凈化合成氣在3～5MPa壓力下，先進(jìn)入以液態(tài)CO作回流的脫甲烷洗滌單元(7)，實(shí)現(xiàn)凈化合成氣中CO、H2與CH4的分離，脫甲烷洗滌單元(7)塔頂輸出的合成氣出裝置去甲醇合成反應(yīng)單元(10)，塔底輸出的液體繼續(xù)由(液態(tài)CH₄和部分液態(tài)CO組成)泵輸送至甲烷分離精制單元(8)實(shí)現(xiàn)液態(tài)CO、CH₄混合物的分離，甲烷分離精制單元(8)塔頂輸出的氣態(tài)CO進(jìn)入下游的CO深冷液化單元(24)，深度冷凝液化至-175～-185℃后得到液態(tài)CO可依次作為脫甲烷洗滌單元(7)和甲烷精制塔(23)的回流液；甲烷分離精制單元(8)塔底輸出的產(chǎn)物為液態(tài)CH₄，液態(tài)CH4進(jìn)入CH₄深冷單元(25)冷卻至-160～-165℃后成為合格的LNG產(chǎn)品，輸送至產(chǎn)品罐區(qū)的LNG貯槽(17)，此處CO深冷液化單元(24)、CH4深冷單元(25)所需的冷量均由循環(huán)制冷系統(tǒng)(9)中的復(fù)合冷媒提供；

(4)脫甲烷洗滌單元(7)輸出的合成氣經(jīng)換熱升溫、加壓后進(jìn)入甲醇合成反應(yīng)單元(10)于220～280℃、5～9MPa、Cu-Zn系催化劑的條件下轉(zhuǎn)化為甲醇，并進(jìn)入甲醇分離塔(23)分離，甲醇分離塔(23)頂部輸出的未轉(zhuǎn)化合成氣通過(guò)循環(huán)壓縮機(jī)返回至甲醇合成回路；甲醇分離塔(23)底部輸出的粗甲醇進(jìn)入粗甲醇精制單元(11)提純得到合格的甲醇產(chǎn)品(16)；

5)產(chǎn)物分離與回收單元(3)所分離的中低溫煤焦油進(jìn)入煤焦油預(yù)處理單元(12)進(jìn)行脫水、脫鹽后，再進(jìn)入分餾切割單元(13)切割成輕餾分油、中餾分油、重餾分油后送入餾分油深度轉(zhuǎn)化單元(14)輕餾分油經(jīng)萃取用于獲取酚產(chǎn)品(18)，脫酚油與中餾分油一起進(jìn)入加氫產(chǎn)物分離與回收單元(15)的固定床加氫單元，重餾分油進(jìn)入加氫產(chǎn)物分離與回收單元(15)的懸浮床加氫裂化單元轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化得到的液體產(chǎn)物也進(jìn)入固定床加氫單元；固定床深度加氫產(chǎn)物經(jīng)分離后得到LPG(19)、氫氣和液體油，氫氣循環(huán)使用，液體油經(jīng)加氫產(chǎn)物分離與回收單元(15)分餾后分別得到石腦油(20)、柴油(21)和蠟油(22)。