焦炉气补碳转化制乙醇、乙二醇合成气的系统及方法

摘要

本发明公开了焦炉气补碳转化制乙醇、乙二醇合成气的系统及方法，解决现有技术中焦炉气转化得到CO和H2的比例不满足乙醇、乙二醇合成所需要比例要求的问题。本发明的系统包括焦炉气脱油脱萘单元、焦炉气加热单元、焦炉气加氢脱硫单元、蒸焦混合气加热单元、纯氧转化单元、转化气热回收单元、转化气冷却单元、转化气水分离单元、转化气脱碳单元、PSA‑CO单元和PSA‑H2单元，蒸焦混合气加热单元连接有CO2输送管、PSA‑H2单元连接有第二H2出料管。本发明的方法包括：将焦炉气脱除焦油、萘、硫后，进行氧化及转化反应，生成含H2、CO和CO2的转化气；经回热量后、冷却、水分离、脱碳，利用变压吸附得到CO和H2。

说明书

技术领域

本发明属于焦炉气制合成气技术领域，具体涉及焦炉气补碳转化制乙醇、乙二醇合成气的系统及方法。

背景技术

一般的焦化企业生产冶金焦时，其焦炉气典型组成如下：

其杂质含量为：

焦炉气中含有大量的CH

因此，提供一种焦炉气补碳转化制乙醇、乙二醇合成气的系统，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的之一在于，提供焦炉气补碳转化制乙醇、乙二醇合成气的系统，解决现有技术中焦炉气转化得到CO和H

本发明的目的之二在于，提供焦炉气补碳转化制乙醇、乙二醇合成气的方法，该方法采用上述系统进行。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明的焦炉气补碳转化制乙醇、乙二醇合成气的系统，包括依次连接的焦炉气脱油脱萘单元、焦炉气加热单元、焦炉气加氢脱硫单元、蒸焦混合气加热单元、纯氧转化单元、转化气热回收单元、转化气冷却单元、转化气水分离单元、转化气脱碳单元、PSA-CO单元和PSA-H

本发明的部分实施方案中，还包括有返回CO

本发明的部分实施方案中，焦炉气脱油脱萘单元连接有向其输入焦炉气的原料气输送管；

蒸焦混合气加热单元连接有用于向其输入蒸汽的中压蒸汽输送管；纯氧转化单元连接有向其输入蒸氧混合气的蒸氧混合气输送管。

本发明的部分实施方案中，焦炉气加热单元与焦炉气脱油脱萘单元、焦炉气加氢脱硫单元分别经脱油脱萘气输送管、加热气输送管连接；

蒸焦混合气加热单元与焦炉气加氢脱硫单元、纯氧转化单元、返回CO

转化气热回收单元与纯氧转化单元、转化气冷却单元分别经高温转化气输送管、第一冷却转化气输送管连接；

转化气水分离单元与转化气冷却单元、转化气脱碳单元分别经第二冷却转化气输送管、干燥转化气输送管连接。

本发明的部分实施方案中，转化气脱碳单元与返回CO

PSA-CO单元与TSA净化单元、PSA-H

本发明的部分实施方案中，PSA-CO单元连接有用于向乙醇合成装置或乙二醇合成装置输入合成用CO的CO出料管；

PSA-H

本发明的部分实施方案中，焦炉气脱油脱萘单元包括依次连接的焦炉气预处理装置、焦炉气压缩装置、焦炉气二次脱油脱萘装置；

焦炉气预处理装置连接与原料气输送管连接；

焦炉气二次脱油脱萘装置与焦炉气加热单元经脱油脱萘气输送管连接；

焦炉气压缩装置与焦炉气预处理装置、焦炉气二次脱油脱萘装置分别经预处理气输送管、压缩气输送管连接。

本发明的部分实施方案中，蒸氧混合气输送管的一端与纯氧转化单元连接，另一端分别连接有氧气输送管和过热蒸汽输送管。

本发明的焦炉气补碳转化制乙醇、乙二醇合成气的方法，该方法采用上述的系统进行，包括以下步骤：

步骤1.将焦炉气通入焦炉气脱油脱萘单元，脱除焦油、萘后，进入焦炉气加热单元，经加热后，再进入焦炉气加氢脱硫单元，除去焦炉气中的硫；

步骤2.脱硫焦炉气、中压蒸汽、脱碳再生气或/和界外补入的CO

步骤3.经步骤2加热后的蒸焦混合气进入纯氧转化单元，与界外补入的过热蒸汽与氧气形成蒸氧混合气混合，在转化催化剂的作用下进行氧化及转化反应，生成含H

步骤4.经步骤3生成的转化气进入转化气热回收单元，回收转化气所含热量，加回热量后的转化气进入转化气冷却单元冷却；

步骤5.经步骤4冷却后的转化气进入转化气水分离单元，转化气中的游离水分离掉；

步骤6.经步骤5分离了游离水的转化气进入转化气脱碳单元脱除转化气中的CO

步骤7.脱碳转化气进入PSA-CO单元，利用变压吸附得到CO，所得CO送往乙醇或乙二醇合成装置；

步骤8.脱除CO的转化气进入PSA-H

优选地，通过控制步骤2中脱硫焦炉气、中压蒸汽、脱碳再生气、界外补入的CO

本发明的部分实施方案中，步骤1中，将焦炉气通入焦炉气预处理装置，吸附除去焦炉气中的部分焦油和萘后，再进入焦炉气压缩装置进行气体压缩；压缩气体进入焦炉气二次脱油脱萘装置脱除剩余的焦油和萘，脱除焦油和萘后，进入焦炉气加热单元；

优选地，步骤1中，将焦炉气通入焦炉气预处理装置，采用对焦炉气中焦油和萘具有较强吸附能力的炭基吸附剂吸附焦炉气中的焦油和萘后，每隔一段时间用蒸汽吹扫再生一次，再生废水去焦化处理；焦炉气压缩装置中，可以采用往复压缩机、螺杆压缩机+离心压缩机进行压缩，压缩后的焦炉气压力为0.8～6.0MPa；压缩后的焦炉气仍含有少量萘、油、水等杂质，焦炉气二次脱油脱萘装置中采用炭基复合剂、硅酸盐复合剂等对其进行进一步精脱除，以减少对后续工序的影响。吸附油和萘后的炭基复合剂、硅酸盐复合剂等，视操作工况每隔一段时间用蒸汽吹扫再生一次，再生废水去焦化处理。

压缩并脱油脱萘后的焦炉气进入焦炉气加热单元，在焦炉气加热炉中，用提氢解吸气作燃料，将焦炉气加热到焦炉气加氢脱硫所需的温度。

加热后的焦炉气进入焦炉气加氢脱硫单元，根据焦炉气中的无机硫(H

本发明步骤2中，加氢脱硫后的焦炉气，补入中压蒸汽、返回脱碳再生气、补入界外的CO

本发明步骤3中，过热蒸汽与氧气按一定比例混合形成蒸氧混合气，进入纯氧转化炉烧嘴，与同时进入的高温蒸焦混合气一起，在转化催化剂的作用下进行氧化及转化反应，生成含H

本发明步骤4中，经步骤3生成的1000℃左右转化气回收转化所含热量，具体可以是经过蒸汽发生器产生中压蒸汽、蒸焦加热器加热蒸焦混合气、预热汽包给水、脱碳再生塔再沸器作热源、加热制冷循环热水等回收转化气所含热量的过程；

回收热量后的转化气，通过水冷、或空冷+水冷将其冷却到≤40℃。

本发明步骤5中，冷却到≤40℃的转化气通过两级水分离将转化气中的游离水基本分离掉。

本发明的部分实施方案中，步骤6中，利用变压吸附或再生后的脱碳液将转化气中的CO

优选地，步骤6中，脱碳转化气经TSA净化单元，利用变温吸附脱除脱碳转化气中的水份及少量其它杂质后，再进入PSA-CO单元。

本发明步骤7中，利用变压吸附(PSA)技术，使脱碳转化气中主要是CO被吸附剂吸附下来，然后通过一系列的吸附步骤，被吸附的CO通过逆放、抽空得到解吸，逆放和抽空的气体作为CO产品，经压缩后送往乙醇、乙二醇合成装置；

本发明步骤8中，利用变压吸附(PSA)技术，使提取CO后的气体中除H

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明设计合理，结构简单，操作方便。本发明通过返回脱碳再生气、补充界外CO

附图说明

附图1为本发明的焦炉气补碳转化制乙醇、乙二醇合成气的系统结构图。

其中，附图标记对应的名称为：

1-CO

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

如附图1所示，本实施例提供了本发明的焦炉气补碳转化制乙醇、乙二醇合成气的系统，包括依次连接的焦炉气脱油脱萘单元、焦炉气加热单元、焦炉气加氢脱硫单元、蒸焦混合气加热单元、纯氧转化单元、转化气热回收单元、转化气冷却单元、转化气水分离单元、转化气脱碳单元、PSA-CO单元和PSA-H

所述焦炉气脱油脱萘单元包括依次连接的焦炉气预处理装置、焦炉气压缩装置、焦炉气二次脱油脱萘装置。其中，所述焦炉气预处理装置连接有向其输入焦炉气的原料气输送管2；所述焦炉气二次脱油脱萘装置与焦炉气加热单元经脱油脱萘气输送管5连接；所述焦炉气压缩装置与焦炉气预处理装置、焦炉气二次脱油脱萘装置分别经预处理气输送管3、压缩气输送管4连接。

所述焦炉气加热单元与焦炉气加氢脱硫单元经加热气输送管6连接；

所述蒸焦混合气加热单元连接有用于向其输入蒸汽的中压蒸汽输送管24；所述蒸焦混合气加热单元与焦炉气加氢脱硫单元、纯氧转化单元、返回CO

所述纯氧转化单元与向其输入蒸氧混合气的蒸氧混合气输送管9的一端连接，所述蒸氧混合气输送管9的另一端分别连接有氧气输送管10和过热蒸汽输送管11。

所述转化气热回收单元与纯氧转化单元、转化气冷却单元分别经高温转化气输送管12、第一冷却转化气输送管13连接；

所述转化气水分离单元与转化气冷却单元、转化气脱碳单元分别经第二冷却转化气输送管14、干燥转化气输送管15连接。

所述转化气脱碳单元与返回CO

所述PSA-CO单元与TSA净化单元、PSA-H

所述PSA-CO单元连接有用于向乙醇合成装置或乙二醇合成装置输入合成用CO的CO出料管20；

所述PSA-H

实施例2

本实施例公开了焦炉气转化制乙醇、乙二醇合成气(CO和H

进入系统的焦炉气压力6～7kPa、常温、气量39000Nm

杂质含量如下表所示：

首先经过焦炉气预处理装置，采用炭基吸附剂吸附焦炉气中的焦油和萘，预处理后焦炉气中：焦油+尘≤10mg/Nm

然后进入焦炉气压缩装置，采用两台往复压缩机四级压缩，将预处理后的焦炉气压缩到2.4MPa。压缩后的气体进入焦炉气二次脱油脱萘装置，采用炭基复合剂、硅酸盐复合剂等对其进行进一步的脱油脱萘，脱油脱萘后焦炉气中：焦油+尘≤1mg/Nm

脱油脱萘后的焦炉气进入焦炉气加热单元，在焦炉气加热炉中，用提氢解吸气作燃料，将焦炉气加热到～250℃。

加热后的焦炉气进入焦炉气加氢脱硫单元。本实施例中，焦炉气加氢脱硫单元包括预加氢罐、一级加氢罐、一级精脱硫罐、二级加氢罐及二级精脱硫罐。预加氢罐有两台，可并联或单独使用，主要将焦炉气中的不饱和烃加氢饱和，并反应掉其中的氧，同时有少量有机脱硫加氢转化成为无机硫(H

加氢脱硫后的焦炉气，补入中压蒸汽14.5t/h、返回的脱碳再生气8630Nm

6.2t/h过热蒸汽与7700Nm

转化气气量为：94700Nm

经纯氧转化炉出来的转化气进入转化气热回收单元回收热量。本实施例中的转化气热回收单元由蒸汽发生器、汽包水预热器、蒸焦混合气加热单元的蒸焦加热器、转化气脱碳单元的脱碳再生塔组成。纯氧转化炉出口温度约990℃的转化气，首先经过蒸汽发生器产生约42t/h中压蒸汽，自身降温到470℃；然后进入蒸焦加热器加热蒸焦混合气，自身降温到360℃；再进入汽包水预热器预热汽包给水，自身降温到240℃；进入脱碳再生塔再沸器作热源，自身降温到150℃；加热制冷循环热水，自身降温到90℃。

回收了热量，温度为90℃的转化气进入转化气冷却单元分离游离水，先经过空冷器冷却到60℃，再经过水冷器冷却到40℃以下；通过两级水分离，将转化气中的游离水基本分离掉。

40℃的转化气进入转化气脱碳单元，本实施例中，转化气脱碳单元包括吸收塔和脱碳再生塔。采用湿法脱碳吸收塔用脱碳溶液进行洗涤吸收。转化气经过半贫液洗涤、贫液洗涤后，气体中的CO

从吸收塔底出来的富液，进入脱碳再生塔顶部减压到0.1MPa被来自塔下部的蒸汽汽提。从脱碳再生塔顶部汽提出来的CO

从脱碳再生塔上段底部出来的脱碳半贫液分成两股。大部分的半贫液加压后循环到吸收塔中部；其余的半贫液经预热后送到脱碳再生塔下段继续再生，脱碳再生塔下段底出来的脱碳贫液，经冷却后送到吸收塔的上部循环吸收。脱碳再生塔再沸器的热量由前述的转化气提供。

脱碳转化气组成如下：

脱碳转化气气量为：53900Nm

53900Nm

经过TSA净化处理的脱碳转化气进入PSA-CO单元提取CO。PSA-CO单元由12台吸附器和一系列程序控制阀门构成。在任一时刻总是有吸附器处于吸附步骤的不同阶段，由入口端通入原料气，出口端得到的吸附通过气作为粗氢气进入PSA-H

从PSA-CO单元来的粗氢气进入PSA-H

实施例3

本实施例公开了焦炉气补碳转化制乙醇、乙二醇合成气(CO和H

进入系统的焦炉气压力6～7kPa、常温、气量32300Nm

杂质含量如下表所示：

首先经过焦炉气预处理装置，采用炭基吸附剂吸附焦炉气中的焦油和萘，预处理后焦炉气中：焦油+尘≤10mg/Nm

然后进入焦炉气压缩装置，采用两台往复压缩机四级压缩，将预处理后的焦炉气压缩到2.4MPa。压缩后的气体进入焦炉气二次脱油脱萘装置，采用炭基复合剂、硅酸盐复合剂等对其进行进一步的脱油脱萘，脱油脱萘后焦炉气中：焦油+尘≤1mg/Nm

脱油脱萘后的焦炉气进入焦炉气加热单元，在焦炉气加热炉中，用提氢解吸气作燃料，将焦炉气加热到～250℃。

加热后的焦炉气首先进入焦炉气加氢脱硫单元。焦炉气加氢脱硫单元包括预加氢罐、一级加氢罐、一级精脱硫罐、二级加氢罐及二级精脱硫罐。预加氢罐有两台，可并联或单独使用，主要将焦炉气中的不饱和烃加氢饱和，并反应掉其中的氧，同时有少量有机脱硫加氢转化成为无机硫(H

加氢脱硫后的焦炉气，补入中压蒸汽11.5t/h、返回的脱碳再生气10980Nm

5.5t/h过热蒸汽与6870Nm

转化气气量为：85300Nm

经纯氧转化炉出来的转化气进入转化气热回收单元回收热量。本实施例中的转化气热回收单元由蒸汽发生器、汽包水预热器、蒸焦混合气加热单元的蒸焦加热器、转化气脱碳单元的脱碳再生塔组成。纯氧转化炉出口温度约990℃的转化气，首先经过蒸汽发生器产生约39t/h中压蒸汽，自身降温到470℃；然后进入蒸焦加热器加热蒸焦混合气，自身降温到360℃；再进入汽包水预热器预热汽包给水，自身降温到240℃；进入脱碳再生塔再沸器作热源，自身降温到150℃；加热制冷循环热水，自身降温到90℃。

回收了热量，温度为90℃的转化气进入转化气冷却单元分离游离水，先经过空冷器冷却到60℃，再经过水冷器冷却到40℃以下；通过两级水分离，将转化气中的游离水基本分离掉。

40℃的转化气进入转化气脱碳单元，本实施例中，转化气脱碳单元包括吸收塔和脱碳再生塔。采用湿法脱碳吸收塔用脱碳溶液进行洗涤吸收。转化气经过半贫液洗涤、贫液洗涤后，气体中的CO

从吸收塔底出来的富液，进入脱碳再生塔顶部减压到0.1MPa被来自塔下部的蒸汽汽提。从脱碳再生塔顶部汽提出来的CO

从脱碳再生塔上段底部出来的脱碳半贫液分成两股。大部分的半贫液加压后循环到吸收塔中部；其余的半贫液经预热后送到脱碳再生塔下段继续再生，脱碳再生塔下段底出来的脱碳贫液，经冷却后送到吸收塔的上部循环吸收。脱碳再生塔再沸器的热量由前述的转化气提供。

脱碳转化气组成如下：

脱碳转化气气量为：44140Nm

44140Nm

经过TSA净化处理的脱碳转化气进入PSA-CO单元提取CO。PSA-CO单元由12台吸附器和一系列程序控制阀门构成。在任一时刻总是有吸附器处于吸附步骤的不同阶段，由入口端通入原料气，出口端得到的吸附通过气作为粗氢气进入PSA-H

从PSA-CO单元来的粗氢气进入PSA-H

综上，采用本发明的系统，可以根据需要控制步骤2中的中压蒸汽、CO

上述实施例仅为本发明的优选实施方式之一，不应当用于限制本发明的保护范围，但凡在本发明的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本发明一致的，均应当包含在本发明的保护范围之内。