一种甲醇制含甲烷混合气的工艺的制作方法

本发明属于甲醇制燃料气，具体为一种甲醇制含甲烷混合气的工艺。

背景技术：

1、目前由于甲醇原料较易获得，运输方便，供应稳定，便于存储，而且随着绿色甲醇的开发和应用，甲醇来源将更加广泛，价格将更具优势。而采用甲醇可通过一定的工艺制得氢气、co、甲烷等各类可燃气体或其混合物，可用于生产各类合成气、煤气、燃料气用于提供化工原料、特种燃气、管网调峰、调节燃料气华白数等用途。

2、例如在一些地区，其煤气典型组成如下(v/v％)：氢气～49％，甲烷～28.5％，二氧化碳～19.5％，一氧化碳及其他～3％，其中的所有组分均可通过甲醇获得。

技术实现思路

1、本发明的目的在于：针对目前现有技术中存在的问题，提供了一种甲醇制含甲烷混合气的工艺。本发明采用甲醇裂解反应和甲烷化反应相配合，可以根据要求灵活调配产品中各气体组分，满足不同场景的需求。

2、为了实现以上发明目的，本发明的具体技术方案如下：

3、一种甲醇制含甲烷混合气工艺，所述工艺由甲醇裂解和甲烷化两部分构成；其中甲醇裂解设有汽化过热、裂解反应、热回收、水洗冷却、冷干工艺步骤；甲烷化设有汽化过热、甲烷化反应、冷却分离、循环气压缩、反应水回收工艺步骤。

4、进一步的，在上述工艺中，同时配套有甲醇储罐、脱盐水罐、导热油炉、成品气缓冲调配、导热油炉。经过以上各步骤配合生产出混合气产品。

5、进一步的，在所述的一种甲醇制含甲烷混合气工艺中，甲醇裂解中原料水醇比w/w在0～1之间调节。

6、进一步的，在所述的一种甲醇制含甲烷混合气工艺中，甲烷化反应原料根据情况，全部或部分采用甲醇，与甲醇裂解配合灵活调配产品气中的ch4等组分的含量。

7、进一步的，在所述的一种甲醇制含甲烷混合气工艺中，甲醇裂解后的裂解气不经过提纯分离直接进入甲烷化进行反应，使其中部分co2经甲烷化生成甲烷。

8、进一步的，在所述的一种甲醇制含甲烷混合气工艺中，甲醇裂解单元同时设置有水洗冷却和冷干步骤，根据原料中水含量选择裂解气降温方式。

9、进一步的，在所述的一种甲醇制含甲烷混合气工艺中，甲醇裂解单元可结合氢气提纯，生产各种规格的氢气产品，有利于增加产品种类。

10、进一步的，在所述的一种甲醇制含甲烷混合气工艺中，为了保证甲烷化反应，采用调节循环气量的方法控制反应温度，其中入口温度为260～320℃，出口温度为480～600℃；采用调节循环利用的反应水量调节原料气c:h摩尔比为2-5。

11、进一步的，在所述的一种甲醇制含甲烷混合气工艺中，甲醇裂解的裂解气选择作为甲烷化反应的原料或调配产品气；裂解气提纯后生产的氢气也作为调节产品气的气源，使操作灵活可调，便于生产各种组分的产品气。

12、一种甲醇制含甲烷混合气工艺中，具体包括以下步骤：

13、步骤1)：

14、甲醇裂解系统进料、换热、汽化过热。

15、甲醇原料进入甲醇储罐，与循环回来的循环液(含甲醇和水)混合(水醇比可以控制水洗塔水加入量进行调节w/w＝0～1:1之间调节)，混合后加压至1.0mpag～2.8mpag进入热回收换热器与裂解气换热回收热量，然后进入汽化过热器通过外加热源完全汽化，并过热至裂解反应温度240℃～280℃。

16、步骤2)：

17、甲醇裂解反应、反应气热回收、冷却、水洗、冷干和气液分离。

18、经过过热至裂解反应温度240℃～280℃的原料混合气，进入裂解反应器发生反应，裂解主反应方程式：ch3oh＝2h2+co，ch3oh+h2o＝co2+3h2。

19、反应后混合气主要为h2、co2、co和未反应完的h2o和甲醇，然后一起进入热回收单元和原料换热回收热量。

20、经热回收换热器换热后进入冷却器，用循环水冷至40℃以下。

21、冷却后的反应气进入水洗塔，用进料脱盐水进行水洗，进一步吸收反应气相中残留的甲醇，当加入脱盐水量较少或不加入脱盐水时，为尽量去除气相中的甲醇则需通过冷干机冷凝分离。经水洗(冷干)后的气相进入气液分离器进一步分离液体和缓冲，得到的裂解气中co的含量在0.5％～25％(v/v％)区间可调。水洗塔底液相和气液分离器分液一同进入循环液收集罐缓存、分液去除杂质后，由泵和进料甲醇一起加压组成混合原料。

22、步骤3)

23、氢气提纯(可选步骤)

24、经过冷却、水洗、分离后的反应气主要为h2、co、co2和少量其它杂质。经过变压吸附或其它方式提纯氢气，经提纯后的氢气可根据需求作为产品或作为调配气去调节成品气。

25、步骤4)

26、甲烷化反应系统的原料气汽化过热

27、来自甲醇储罐的原料甲醇和反应回收水混合作为汽化过热器的液相进料，循环气压缩机加压后的循环气作为一股气相进料，甲醇裂解气作为另一股气相进料气液相进料进入汽化过热器与甲烷化反应后的气相换热回收热量，然后进入过热器外加热量升温至甲烷化反应进口温度250℃～310℃。

28、步骤5)

29、甲烷化反应、反应热回收、冷却分离、循环气压缩和反应水回收

30、过热后的甲烷化混合原料气进入甲烷化反应器，反应器采用绝热床，反应温度控制为490℃～580℃。在甲烷反应器中不同程度发生如下反应：ch3oh＝co+2h2、co+3h2＝ch4+h2o、co+h2o＝co2+h2、co2+4h2＝ch4+2h2o。

31、原料气中甲醇、co、co2转化为甲烷。

32、高温反应气进入汽化过热器与原料气、液换热，回收热量。经过冷却器冷至40℃以下后进入缓冲罐进行气液分离：一部分气相循环回反应器进口用于调节反应温度，另一部分作为产品气送出。由于催化剂特性需控制原料气中水碳比(c:h摩尔比～2-5)，所以采取部分反应水循环回汽化过热器作为原料气的一部分，多余部分排至界外可用作制脱盐水的原水。

33、与现有的技术相比，本发明的有益效果是：

34、(一)本发明可通过调节进入甲醇裂解反应原料甲醇和水的配比控制裂解气组成，经调节的裂解气作为原料气进入甲烷化反应，此操作既对甲烷化反应的操作有利，又可以减少co2的排放，起到降低甲醇消耗和减排的效果；还可燃气体组分的含量，操作灵活，适用面宽，可根据需求生产各种配比的混合气。

35、(二)本发明设有甲烷化反应水回用步骤，有利于节水；

36、(三)本发明在甲醇裂解气后段设有变压吸附提纯氢气系统，还可根据需要生产附加值更高的纯氢气产品，提氢解吸气有一定热值，可混入燃料气管网供导热油炉使用，减少排放。

37、(四)本发明仅使用甲醇和水即可生产含甲烷的煤气、燃料气或合成气，为各种气体的来源提供了新方案。如通过增加分离操作还可生产高纯度h2、co、ch4等，使产品具有更高的附加值。

38、(五)本发明通过甲醇裂解反应和甲烷化反应相互配合将甲醇裂解反应中的co2作为甲烷化反应的原料生产甲烷，可达到减少碳排放的效果。