甲醇脫水制烴與重整制氫和二氧化碳的聯產裝置的製作方法

2024-01-27 08:33:15

專利名稱：甲醇脫水制烴與重整制氫和二氧化碳的聯產裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及甲醇脫水制烴、甲醇重整制氫與二氧化碳回收利用技術。
背景技術：
美國Mobile公司於1976年發表了甲醇制汽油技術，其流程是首先以煤或天然氣 作原料生產合成氣，用合成氣合成粗甲醇，最後以粗甲醇脫水生產清潔汽油。1984年在德 國建立了固定床示範裝置。1985年，在紐西蘭建立了以天然氣為原料的甲醇制汽油工業化 裝置。中國科學院山西煤化所提出了一步法甲醇制汽油的專利技術，將甲醇脫水制烴反應 在一個反應器內一步完成，以使工藝流程簡單緊湊。甲醇脫水制烴是放熱反應，放熱量超過 甲醇熱值的15%，依照現有的甲醇脫水制烴的技術設計思路，過多的脫水反應熱是不利因 素，應設法採用冷卻手段儘快移走。合成甲醇本身是放熱反應，甲醇脫水反應制烴的再次放 熱使得煤炭或天然氣經合成氣合成甲醇再由甲醇制烴的制油路線的熱效率進一步降低，並 使得設備投資增大，運行費用增加。甲醇脫水制烴工藝約排放5%的幹氣，幹氣的成分主要 是甲烷、乙烷、乙烯等。現有工藝是將幹氣排放或送回造氣工段造合成氣。在現有技術條件 下，每生產1噸汽油和液化氣，約需2. 5噸甲醇。甲醇價格的波動，將會對裝置的經濟效益 產生較大影響，當甲醇價格低時，會有效益，而甲醇價格高時，虧損的可能性較大，因此，甲 醇制烴既有巨大效益，又有很大風險，儘管甲醇脫水制烴技術早已發明，但未能推廣。
氫氣具有廣泛的用途。與其它制氫技術相比，甲醇重整制氫技術具有投資小、氫氣 質量高，節能、耗電低等特點。甲醇重整制氫是吸熱反應，現有的加熱方法有電加熱、燃燒煤 炭、柴油、甲醇等方法加熱，這使得甲醇重整制氫成本有所增加，現有甲醇重整制氫技術適 合於較小規模， 一般不適合於回收二氧化碳。 二氧化碳用途廣泛，現有的商用二氧化碳產品是以石灰窯氣、發酵氣、二氧化碳礦 等含有二氧化碳的氣體為原料，以專用設備生產滿足食品飲料業、消防、石油開採業等不同 用途所需要的二氧化碳產品。

發明內容
本發明的目的在於通過循環利用的方法，降低現有甲醇重整制氫和甲醇脫水制烴 的成本。 本發明是這樣實現的，將甲醇脫水制烴的反應熱用於甲醇重整，使中低品位的脫 水反應熱轉化為氫氣的高品位化學能，提高了系統的熱效率。並且降低甲醇脫水反應的冷 卻費用和甲醇重整過程的加熱費用。將甲醇脫水過程所生成的水用於甲醇重整過程，有利 於降低脫水過程水處理的費用，也可降低重整過程所需水的費用。將重整過程所產生的二 氧化碳回收利用，可以提高裝置的經濟效益，甲醇重整所得氫氣的熱值高於甲醇，可使裝置 的熱效率增加。本發明用聯產的方法以克服價格了甲醇脫水制烴熱效率低成本高的問題。 回收利用甲醇脫水反應熱和重整過程的二氧化碳，可以使制氫成本降低，可以實現大規模 高效制氫，大量的廉價氫氣可以代替柴油、液化氣等用於熱力裝置，可大幅度降低熱力電力裝置的二氧化碳排放量。甲醇脫水制烴過程所產生的部分幹氣可以代替液化氣或與氫氣混 合用於熱電裝置。甲醇可以在煤炭產地高效率生產，利用本聯產裝置在靠近用戶端高效低 汙染地轉化為市場急需的清潔氫氣、二氧化碳、汽油、液化氣、冷熱電產品，因此本發明對於 煤炭資源的清潔高效利用、替代石油資源、二氧化碳減排均有重要意義。本裝置適合於開發 區、各類城鎮、各類工廠、尤其適合於飲料廠、食品廠、油田等既需要熱電，也需要二氧化碳 的場合。以下結合附圖進行說明。


附圖是甲醇脫水制烴與重整制氫和二氧化碳的聯產裝置流程圖。
如附圖所示，重整甲醇儲罐1中的甲醇被甲醇泵2所加壓至混合器3與自水罐5經 水泵3所加壓的水混合進入換熱系統15冷卻甲醇重整氣並使自身被加熱。然後進入換熱 系統13冷卻甲醇脫水產物並使自身被加熱至重整溫度進入重整反應器14吸熱重整，重整 氣進入換熱系統15換熱冷卻後進入分離系統16分離為氫氣二氧化碳等。氫氣進入氫氣分 離系統18，依據需要進入熱電裝置17生產熱電，或進入其它氫氣用戶19。換熱系統13確 保甲醇重整所需的熱量，並控制脫水系統的溫度。脫水甲醇自甲醇罐6被泵7加壓後進入 換熱系統10冷卻脫水產物自身被預熱溫度進入脫水制烴反應系統12進行脫水制油反應， 反應熱通過換熱系統13輸出。反應產物進入分離換熱系統10被冷卻分離為液化氣進入液 化氣處理系統9，汽油進入汽油處理系統8，水分進入水處理系統5。換熱調控系統11是可 以使用多種燃料的鍋爐系統，在系統啟動時，可以甲醇或液化氣為燃料，提供系統啟動所需 的熱量；當脫水系統熱量不足時，可以幹氣和液化氣為燃料，提供重整所需的熱量，當熱量 多餘時，向外輸出熱量。換熱系統可依據操作條件進行切換。甲醇重整系統和甲醇脫水制 烴系統所需的催化劑技術均為成熟技術，可向有關廠家定購。
具體實施例方式
實施例1 :脫水制烴系統年產1萬噸汽油和液化氣，消耗2. 5萬噸甲醇。約可配套 年消耗2. 5萬噸甲醇的重整系統生產3. 4萬噸食品級二氧化碳，其餘為氫氣，超過5000噸， 用於生產熱電等用途。適合建于于小城鎮或為飲料食品企業配套。 實施例2 :脫水制烴系統年產10萬噸清潔汽油和液化氣，消耗25萬噸甲醇。約可 配套年消耗25萬噸甲醇的重整系統生產34萬噸二氧化碳，部分用於生產食品級二氧化碳 等各種規格用途的二氧化碳產品，部分可運回甲醇廠循環生產甲醇。氫氣超過5萬噸，可用 於生產熱電，也可精製後用於其它用途。適合於為中心城市、開發區配套服務。
權利要求
一種以甲醇為原料的多聯產裝置，其特徵在於該聯產裝置包含有甲醇水蒸氣重整裝置、二氧化碳回收裝置和甲醇脫水制烴裝置。
2. 根據權利要求1所述的聯產裝置，其特徵在於甲醇脫水制烴所產生的熱量被用於甲 醇重整過程。
3. 根據權利要求1所述的聯產裝置，其特徵在於甲醇脫水制烴所產生的水被用於甲醇 重整過程。
全文摘要
本發明甲醇脫水制烴與重整制氫和二氧化碳的聯產裝置是以甲醇為原料聯產汽油、液化氣、氫氣、二氧化碳。其特徵在甲醇脫水制烴所產生的熱量被用於甲醇重整過程；甲醇脫水制烴所產生的水被用於甲醇重整過程；重整所生產氫氣可用於熱電裝置等用途，產生的二氧化碳回收利用；可用於生產食品級二氧化碳等產品。原料甲醇來源豐富。汽油液化氣產品滿足清潔燃料標準，產品市場需求大。甲醇重整裝置所產生的氫氣作為燃料可實現熱電生產過程二氧化碳近零排放。
文檔編號C10G3/00GK101712883SQ20091017750
公開日2010年5月26日 申請日期2009年9月14日 優先權日2009年9月14日
發明者馬延春 申請人:國科瑞德(北京)能源科技發展有限公司