联产甲醇和天然气的方法及其装置与流程

本发明涉及石油化工领域，具体涉及一种联产甲醇和天然气的方法及其装置。

背景技术：

1、随着现代化工的飞速发展，能源和环境已成为全球普遍关注的问题。甲醇作为一种重要的化工原料、车载燃料和清洁能源载体，在能源与化工领域发挥着不可替代的作用。

2、同时，“富煤、贫油、少气”的能源结构与清洁环保之间的矛盾也日益加剧。此外，我国每年产生约1500亿nm3焦炉气，除炼焦自用、民用及商用燃料、发电外，有相当一部分直接排放，浪费了资源，又污染了环境；同时，将co2进行综合利用，也是未来趋势。而利用焦炉气补充co2制备合成天然气不仅可以生产高品位的清洁天然气资源，其还可以用于联产甲醇，实现天然气与甲醇生产的弹性调节，具有巨大的社会效益、环境效益和经济效益。

3、但是，目前联产甲醇和天然气的工艺流程长，能耗高、投资大、反应压力和反应温度都过高，对设备的安全性要求很高，生产风险较大，且天然气产品中ch4含量低，不满足天然气管输送要求(ch4含量大于96％)。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了克服现有技术存在的上述问题，提供一种联产甲醇和天然气的方法及其装置，该方法具有流程短、能耗低、投资较小、反应温度低、得到的天然气中甲烷浓度高的特点。

2、为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种联产甲醇和天然气的方法，该方法包括：

3、(1)将原料气甲醇化，得到甲醇和其他物流；

4、(2)将其他物流甲烷化，得到天然气；

5、其中，所述原料气包括焦炉气(cog)和补充碳源。

6、本发明第二方面提供一种联产甲醇和天然气的装置，该装置包括：

7、甲醇合成反应器，用于转化原料气制备甲醇和其他物流；

8、与所述甲醇合成反应器串联的甲烷合成反应器，用于转化来自所述甲醇合成反应器的其他物料制备天然气；

9、设置于所述甲醇合成反应器和甲烷合成反应器之间的第一分离器以及设置于所述甲烷合成反应器产物物流出口的第二分离器，第一分离器用于分离甲醇化产物得到甲醇与其他物流，第二分离器用于分离甲烷化产物得到天然气；

10、其中，所述甲醇合成反应器为绝热固定床反应器，所述甲烷合成反应器为等温固定床反应器。

11、本发明第三方面提供一种采用第二方面提供装置联产甲醇和天然气的方法，按照第一方面提供的方法进行，其中，该方法包括：

12、催化剂还原：甲醇合成反应器中的甲醇化催化剂在投料前采用还原气进行第一还原，甲烷合成反应器中的甲烷化催化剂在投料前采用还原气进行第二还原；

13、换热系统建立：2～6vt％的原料气在最初投料时采用加热器进行预热后进入甲烷合成反应器中进行反应，锅炉水分为两部分，一部分水由下至上进入甲烷合成反应器列管中对反应进行移热，生成换热蒸汽，换热蒸汽在第一换热器处与原料气进行换热生成低压蒸汽；另一部分水进入第四换热器壳程与甲烷合成反应器出料物料进行换热，生成换热蒸汽，换热蒸汽与第一气液分离器分离出的其他物流在第三换热器处换热生成换热蒸汽，换热蒸汽与甲醇合成反应器出料物料在第二换热器处换热生成低压蒸汽，同时，2～6vt％的原料气投料结束时，关闭加热器；

14、运行：来自甲烷合成反应器管程的换热蒸汽在第一换热器处将原料气预热后进入甲醇合成反应器反应，甲醇合成反应器出料物料与换热蒸汽在第二换热器处进行汽气换热后，在第一气液分离器处分离生成粗甲醇，第一气液分离器分离出的其他物流与换热蒸汽在第三换热器处进行汽气换热后进入甲烷合成反应器反应，甲烷合成反应器出料物料经第四换热器降温、再在第二气液分离器中脱水得到天然气；

15、其中，

16、第一还原的条件包括：第一还原气空速为3000-6000h-1，第一还原压力为0.5-1.0mpa，第一还原时间为10-14h，第一还原温度为180-230℃；

17、第二还原的条件包括：第二还原气空速为3000-6000h-1，第二还原压力为0.5-1.0mpa，第二还原时间为5-10h，第二反应温度为400-450℃。

18、通过上述技术方案，本发明具有如下有益效果：

19、本发明对焦炉气进行补碳后先进行甲醇化再进行甲烷化，实现了甲醇、甲烷联产，显著提高了甲烷单程选择性(天然气中甲烷浓度)，通过采用本发明的装置，能够进一步提高得到的天然气中甲烷浓度。

技术特征：

1.一种联产甲醇和天然气的方法，其特征在于，该方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述补充碳源选自一氧化碳和/或二氧化碳。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的方法，其中，

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的方法，其中，所述甲醇化的催化剂为铜锌基催化剂。

7.根据权利要求1-6中任意一项所述的方法，其中，所述甲烷化的催化剂为镍基催化剂。

8.一种联产甲醇和天然气的装置，其特征在于，该装置包括：

9.根据权利要求8所述的装置，其中，所述装置还包括：

10.一种采用权利要求8或9所述的装置联产甲醇和天然气的方法，其特征在于，按照权利要求1-7中任意一项所述的方法进行，其中，该方法包括：

技术总结本发明涉及石油化工领域，具体涉及一种联产甲醇和天然气的方法及其装置。该方法包括：(1)将原料气甲醇化，得到甲醇和其他物流；(2)将其他物流甲烷化，得到天然气；其中，所述原料气包括焦炉气和补充碳源。本发明对焦炉气进行补碳后先进行甲醇化再进行甲烷化，实现了甲醇、甲烷联产，显著提高了甲烷单程选择性(天然气中甲烷浓度)。技术研发人员：江洋洋,张杰,蔡进,王金利受保护的技术使用者：中国石油化工股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/3/24