一種以煤和焦爐氣為原料制烯烴的系統及工藝的製作方法
2023-10-17 12:16:54 5
一種以煤和焦爐氣為原料制烯烴的系統及工藝的製作方法
【專利摘要】本發明屬於能源與化工【技術領域】，公開了一種以煤和焦爐氣為原料制烯烴的系統及工藝。一種以煤和焦爐氣為原料制烯烴的系統，包括水煤漿製備單元、煤氣化單元、合成氣淨化單元、甲醇合成單元和烯烴合成單元；還包括焦爐氣分離單元、甲烷乾重整單元、甲烷水蒸氣重整單元及氣體混合器。採用該系統制烯烴，可將焦爐氣分離單元分離的氫氣、甲烷乾重整合成氣、甲烷水蒸氣重整合成氣及煤氣化單元生成的淨合成氣混合，調整合成氣氫碳比至符合甲醇合成的要求合成甲醇，再合成烯烴。通過採用本發明的裝置及工藝，可降低現有煤制烯過程中的CO2排放量，提高能源利用率，減少工業煤焦化工業廢氣排放。
【專利說明】一種以煤和焦爐氣為原料制烯烴的系統及工藝
【技術領域】
[0001]本發明屬於能源與化工【技術領域】，具體涉及一種以煤和焦爐氣為原料制烯烴的系統及工藝。
【背景技術】
[0002]烯烴是重要的平臺化學品。近年來，世界烯烴的產能和需求快速的增長，尤其是中國增長較快。但是中國乙烯自給率僅50%左右，烯烴供應嚴重不足。烯烴生產工藝主要是烷烴、石腦油和汽油的裂解或者是熱解，所以烯烴生產嚴重依賴石油，用石腦油來生產烯烴的比重佔全世界烯烴生產比重的85%。中國能源結構中石油佔16.2%，而煤炭佔74.7%，因此發展煤替代石油制烯烴技術是未來主要的發展趨勢。目前中國已有176萬噸煤制烯烴投入商業化運行。目前，涉及煤制烯烴工藝的專利有:CN101941880A (2011)。
[0003]煤制烯烴工藝的流程簡圖見圖1。煤制烯烴工藝主要由水煤漿製備單元1，煤氣化單元2，水煤變換單元3，合成氣淨化單元4，甲醇合成單元5以及烯烴合成單元6組成。粗煤經洗選研磨後與水混合製成水煤漿，水煤漿進入煤氣化單元，與空分單元得到的氧氣經高溫氣化爐製成合成氣，粗合成氣進入水煤變換單元調整氫碳比，之後進入合成氣淨化單元脫除合成氣中的硫化物和酸性氣體，潔淨的合成氣經甲醇合成單元被直接合成甲醇，然後經烯烴合成單元合成乙烯和丙烯。
[0004]現有煤制烯烴過程存在兩個主要問題:第一，煤制烯烴過程的能耗是傳統的石油裂解路線的2倍；第二，煤制烯烴過程的CO2排放量是傳統石油路線的5-6倍。煤制烯烴過程CO2排放量大和能效低的主要原因是，煤氣化過程所產生的粗合成氣的氫碳比僅為0.7左右，而合成甲醇所需的氫碳比為2.1左右，因此粗合成氣需進入水煤變換單元，將合成氣中的CO轉化為H2和CO2，這樣就造成了大量的CO2排放和碳元素的浪費，轉化過程同時消耗大量的能量。
[0005]在煤化工過程中，應用碳捕集及封存(CCS)技術可明顯減排C02。但是，應用CCS技術，會降低過程能效，例如，IGCC發電過程增加CCS後，能效降低了 10%左右；同時產品成本也相應增加，例如，煤氣化過程增加CCS後，產品成本增加了約30%。
[0006]聯供過程可以解決煤化工中存在的上述問題。例如，煤和天然氣聯供制甲醇過程，能效比煤單獨生產甲醇過程提高了五個百分點，過程的淨收益提高1.4倍。帶有014乾重整的煤和天然氣聯供過程，可減排CO2約79%。然而，由於我國的天然氣儲量並不豐富。在國家發改委2012年12月發布的《天然氣利用政策》中，提出天然氣主要用於城市清潔燃料和居民家居用氣，以降低日益嚴重的城市大氣汙染。而以天然氣為原料製備甲醇以及甲醇下遊產品，是被明令禁止的。
[0007]目前，尚沒有將焦爐氣與煤進行聯供生產烯烴的相關發明。焦爐氣是焦炭生產過程中煤炭乾餾後產生的氣副產體，主要組成包括H2 (55~60%)，CH4 (23~27%)，⑶(5~8%)，N2 (3~6%)，CO2 ?2%)以及一些烴類。中國每年的焦爐氣產量約為350億標準立方米，然而，除20%被作為燃料直接燃燒外，大部分焦爐氣被直接排放進入大氣，浪費了大量的資源。
【發明內容】
[0008]為了克服現有技術的缺點與不足，本發明的首要目的在於提供一種以煤和焦爐氣為原料制烯烴的系統；
[0009]本發明的另一目的在於提供採用上述系統制烯烴的工藝；
[0010]本發明的目的通過下述技術方案實現:
[0011]一種以煤和焦爐氣為原料制烯烴的系統，包括依次連接的水煤漿製備單元、煤氣化單元、合成氣淨化單元、甲醇合成單元和烯烴合成單元，所述水煤漿製備單元設有可通入煤粉的原料入口，水煤漿製備單元的水煤漿出口與煤氣化單元的水煤漿原料入口直接連接，煤氣化單元的煤氣化粗合成氣出口通過管道直接與合成氣淨化單元的粗合成氣入口連接，合成氣淨化單元設有淨合成氣出口，甲醇合成單元設有甲醇合成用合成氣入口及甲醇出口，甲醇出口通過管道與烯烴合成單元的甲醇原料入口連接；還包括焦爐氣分離單元、甲烷乾重整單元、甲烷水蒸氣重整單元及氣體混合器，所述氣體混合器設置在合成氣淨化單元與甲醇合成單元之間；焦爐氣分離單元的氫氣出口通過管道與氣體混合器的進氣主管連接；焦爐氣分離單元的焦爐氣甲烷出口分兩個通道，通過管道分別與甲烷乾重整單元的乾重整原料甲烷入口及甲烷水蒸氣重整單元的水蒸氣重整原料甲烷入口連接；合成氣淨化單元的淨化尾氣二氧化碳出口通過管道與甲烷乾重整單元的二氧化碳進氣口相連；甲烷水蒸氣重整單元的水蒸氣重整二氧化碳尾氣出口通過管道與甲烷乾重整單元的二氧化碳進氣口相連；甲烷乾重整單元的乾重整合成氣出口通過管道與氣體混合器的進氣主管連接；甲烷水蒸氣重整單元的水蒸氣重整合成氣出口通過管道與氣體混合器的進氣主管連接；合成氣淨化單元的淨合成氣出口與氣體混合器的進氣主管連接；氣體混合器的混合合成氣出口通過管道與甲醇合成單元的甲醇合成用合成氣入口連接。
[0012]所述焦爐氣分離單元包含第一壓縮換熱器、焦爐氣閃蒸塔及氫氣甲烷分離塔；所述甲烷乾重整單元包含乾重整反應器、乾重整氣體閃蒸塔及安裝在乾重整反應器外部的乾重整反應器夾套；所述甲烷水蒸氣重整單元包含水蒸氣重整反應器、第二壓縮換熱器、水蒸氣重整氣體閃蒸塔及安裝在水蒸氣重整反應器外部的水蒸氣重整反應器夾套；
[0013]第一壓縮換熱器設有可通入原料焦爐氣的原料焦爐氣入口，第一壓縮換熱器的原料焦爐氣出口通過管道與焦爐氣閃蒸塔的閃蒸焦爐氣入口連接，焦爐氣閃蒸塔的閃蒸焦爐氣出口通過管道與氫氣甲烷分離塔的分離焦爐氣入口連接，焦爐氣閃蒸塔的焦爐氣二氧化碳尾氣出口通過管道與乾重整反應器的二氧化碳進氣口入口連接；氫氣甲烷分離塔的焦爐氣甲烷出口分兩個通道，通過管道分別與乾重整反應器的乾重整原料甲烷入口及水蒸氣重整反應器的水蒸氣重整原料甲烷入口連接，氫氣甲烷分離塔的氫氣出口通過管道與氣體混合器的進氣主管連接；
[0014]合成氣淨化單元的淨化尾氣二氧化碳出口通過管道與乾重整反應器的二氧化碳進氣口相連，乾重整反應器的乾重整粗合成氣出口通過管道與乾重整氣體閃蒸塔的粗合成氣入口連接，乾重整氣體閃蒸塔的乾重整合成氣出口通過管道與氣體混合器的進氣主管連接；
[0015]水蒸氣重整反應器設有可通入高壓蒸汽的高壓蒸汽入口，水蒸氣重整反應器的水蒸氣重整粗合成氣出口通過管道與第二壓縮換熱器的壓縮氣入口連接，第二壓縮換熱器的壓縮氣出口通過管道與水蒸氣重整氣體閃蒸塔的閃蒸水蒸氣合成氣入口連接，水蒸氣重整氣體閃蒸塔的水蒸氣重整合成氣出口通過管道與氣體混合器的進氣主管連接，水蒸氣重整氣體閃蒸塔的水蒸氣重整二氧化碳尾氣出口通過管道與乾重整反應器的二氧化碳進氣口相連。
[0016]優選的，煤氣化單元的煤氣化粗合成氣出口管道分開成兩條管道，分別與所述乾重整反應器夾套的供熱氣入口及所述水蒸氣重整反應器夾套的供熱氣入口連接；所述乾重整反應器夾套的供熱氣出口管道與所述水蒸氣重整反應器夾套的供熱氣出口管道合併成一條管道與合成氣淨化單元的粗合成氣入口連接。
[0017]一種採用上述的系統製備烯烴的工藝，主要工藝步驟如下:
[0018]粗煤經洗選研磨成煤粉後在水煤漿製備單元與水混合製成水煤漿；所述水煤漿直接進入煤氣化單元與氧氣高溫氣化反應製得煤氣化粗合成氣；所述煤氣化粗合成氣分為兩股，分別為甲烷乾重整單元及甲烷水蒸氣重整單元供熱，再匯合進入合成氣淨化單元，在合成氣淨化單元中脫除煤氣化粗合成氣中的酸性氣體，得到淨合成氣，所述淨合成氣通過管道直接進入氣體混合器；所述酸性氣體包括淨化尾氣二氧化碳和硫化物氣體；
[0019]原料焦爐氣在焦爐氣分離單元中經過第一壓縮換熱器進行換熱過程，再進入焦爐氣閃蒸塔分出焦爐氣二氧化碳尾氣和閃蒸焦爐氣，焦爐氣二氧化碳尾氣排入乾重整反應器作為反應原料，閃蒸焦爐氣進入氫氣甲烷分離塔分離出氫氣與焦爐氣甲烷；所述焦爐氣甲烷分為兩股，其中一股進入甲烷乾重整單元的乾重整反應器作為乾重整原料甲烷與二氧化碳原料反應，再經過乾重整氣體閃蒸塔處理得到乾重整合成氣；另一股進入甲烷水蒸氣重整單元的水蒸氣重整反應器作為水蒸氣重整原料甲烷與高壓蒸汽反應，再經過第二壓縮換熱器換熱過程及水蒸氣重整氣體閃蒸塔處理得到水蒸氣重整合成氣；
[0020] 所述合成氣淨化單元中的淨化尾氣二氧化碳、所述焦爐氣閃蒸塔的焦爐氣二氧化碳尾氣及所述水蒸氣重整氣體閃蒸塔的水蒸氣重整二氧化碳尾氣都通入乾重整反應器作為二氧化碳原料；
[0021]所述淨合成氣、乾重整合成氣、水蒸氣重整合成氣及焦爐氣分離單元分離出的氫氣在氣體混合器中充分混合成甲醇合成用合成氣，再進入甲醇合成單元經過反應合成甲醇；合成的甲醇進入烯烴合成單元合成烯烴。
[0022]優選的，所述原料焦爐氣與煤粉的進料質量比為(1.3~1.6):1 ;所述的進入乾重整反應器的乾重整原料甲烷與進入水蒸氣重整反應器的水蒸氣重整原料甲烷的體積配比為(0.5 ~0.7):1。
[0023]優選的，所述煤氣化單元的反應爐溫度為1200~1500°C，壓力為28~32bar ；
[0024]優選的，氫氣甲烷分離塔的操作溫度為-150~_195°C，壓力為3.4~4.0bar ；
[0025]優選的，所述乾重整反應器的操作溫度為650~900°C，壓力為10~15bar ；
[0026]優選的，所述水蒸氣重整反應器的操作溫度為750~950°C，壓力為20~23bar。
[0027]本發明相對於現有技術具有如下的優點及效果:
[0028](I)通過煤和焦爐氣的元素互補利用，實現了對煤炭資源的有效利用，避免了組分調整操作造成的有效元素浪費和能耗代價。現有煤制烯烴工藝中產生的CO2在本發明中被有效回收利用，本發明可降低現有煤制烯烴過程約95%以上的CO2排放量。
[0029](2)本發明集成不同原料的合成氣製備單元，利用煤氣化單元釋放的顯熱提供甲烷重整單元的反應熱，將氣化煤氣物理煙通過化學煙回收。焦爐氣輔助煤制烯烴過程的能效達到46.5%，比煤單獨制烯烴過程提高了約10個百分點。
[0030](3)焦爐氣作為工業煤焦化工業廢氣，量大且汙染環境。本發明對這種廢氣加以利用，優化了資源配置。
[0031](4)省略了現有煤制烯烴過程中的水煤變換單元；對於相同生產規模的煤制烯烴工藝，本發明的煤氣化和合成氣淨化單元的規模僅為現有工藝的三分之一，在一定程度上簡化了工藝，操作穩定性高。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0032]圖1為目前煤制烯烴工藝示意圖。其中I為水煤漿製備單元，2為煤氣化單元，3為水煤變換單元，4為合成氣淨化單元，5為甲醇合成單元，6為烯烴合成單元；其中7為煤粉，8為水煤漿，9為氧氣，10為煤氣化粗合成氣，11為變換後粗合成氣，12為氮氣，13為二氧化碳，14為硫化物，15為淨合成氣，16為甲醇，17為烯烴。
[0033]圖2為本發明的制烯烴工藝示意圖。其中18為焦爐氣分離單元，19為甲烷乾重整單元，20為甲烷水蒸氣重整單元，30為氣體混合器。其中21為原料焦爐氣，22為焦爐氣甲烷，23為乾重整原料甲烷，24為水蒸氣重整原料甲烷，25為二氧化碳，26為氫氣，27為乾重整合成氣，28為水蒸氣重整合成氣，29為甲醇合成用合成氣。其餘編號與圖1中相同編號表示相同的操作單元或物流。
[0034]圖3為煤和焦爐氣聯供制合成氣工藝工段流程圖。其中39為第一壓縮換熱器，41為焦爐氣閃蒸塔，43為氫氣甲烷分離塔，49為水蒸氣重整反應器，55為乾重整反應器，57為第二壓縮換熱器，59為水 蒸氣重整氣體閃蒸塔，65為乾重整氣體閃蒸塔；其餘為物流編號。
【具體實施方式】
[0035]下面結合實施例和附圖對本發明作進一步詳細的描述，但本發明的實施方式不限於此。
[0036]實施例1
[0037]—種以煤和焦爐氣為原料制烯烴的系統，包括依次連接的水煤漿製備單元1、煤氣化單元2、合成氣淨化單元4、甲醇合成單元5和烯烴合成單元6，所述水煤漿製備單元I設有可通入煤粉的原料入口，水煤漿製備單元I的水煤漿出口與煤氣化單元2的水煤漿原料入口直接連接，煤氣化單元2的煤氣化粗合成氣出口通過管道直接與合成氣淨化單元4的粗合成氣入口連接，合成氣淨化單元4設有淨合成氣出口，甲醇合成單元5設有甲醇合成用合成氣入口及甲醇出口，甲醇出口通過管道與烯烴合成單元6的甲醇原料入口連接；其中，還包括焦爐氣分離單元18、甲烷乾重整單元19、甲烷水蒸氣重整單元20及氣體混合器30，所述氣體混合器30設置在合成氣淨化單元4及甲醇合成單元5之間；焦爐氣分離單元18的氫氣出口通過管道與氣體混合器30的進氣主管連接；焦爐氣分離單元18的焦爐氣甲烷出口分兩個通道，通過管道分別與甲烷乾重整單元19的乾重整原料甲烷入口及甲烷水蒸氣重整單元20的水蒸氣重整原料甲烷入口連接；合成氣淨化單元4的淨化尾氣二氧化碳出口通過管道與甲烷乾重整單元19的二氧化碳進氣口相連；甲烷水蒸氣重整單元20的水蒸氣重整二氧化碳尾氣出口通過管道與甲烷乾重整單元19的二氧化碳進氣口相連；甲烷乾重整單元19的乾重整合成氣出口通過管道與氣體混合器30的進氣主管連接；甲烷水蒸氣重整單元20的水蒸氣重整合成氣出口通過管道與氣體混合器30的進氣主管連接；合成氣淨化單元4的淨合成氣出口與氣體混合器30的進氣主管連接；氣體混合器30的混合合成氣出口通過管道與甲醇合成單元5的甲醇合成用合成氣入口連接。
[0038]所述焦爐氣分離單元18包含第一壓縮換熱器39、焦爐氣閃蒸塔41及氫氣甲烷分離塔43 ;所述甲烷乾重整單元19包含乾重整反應器55、乾重整氣體閃蒸塔65及安裝在乾重整反應器55外部的乾重整反應器夾套；所述甲烷水蒸氣重整單元包含水蒸氣重整反應器49、第二壓縮換熱器57、水蒸氣重整氣體閃蒸塔59及安裝在水蒸氣重整反應器49外部的水蒸氣重整反應器夾套；
[0039]第一壓縮換熱器39設有可通入原料焦爐氣的原料焦爐氣入口，第一壓縮換熱器39的原料焦爐氣出口通過管道與焦爐氣閃蒸塔41的閃蒸焦爐氣入口連接，焦爐氣閃蒸塔41的閃蒸焦爐氣出口通過管道與氫氣甲烷分離塔43的分離焦爐氣入口連接，焦爐氣閃蒸塔41的焦爐氣二氧化碳尾氣出口通過管道與乾重整反應器55的二氧化碳進氣口入口連接；氫氣甲烷分離塔43的焦爐氣甲烷出口分兩個通道，通過管道分別與乾重整反應器55的乾重整原料甲烷入口及水蒸氣重整反應器49的水蒸氣重整原料甲烷入口連接，氫氣甲烷分離塔43的氫氣出口通過管道與氣體混合器30的進氣主管連接；
[0040]合成氣淨化單元4的淨化尾氣二氧化碳出口通過管道與乾重整反應器55的二氧化碳進氣口相連，乾重整反應器55的乾重整粗合成氣出口通過管道與乾重整氣體閃蒸塔41的粗合成氣入口連接，乾重整氣體閃蒸塔65的乾重整合成氣出口通過管道與氣體混合器30的進氣主管連接；
[0041 ] 水蒸氣重整反應器49設有可通入高壓蒸汽的高壓蒸汽入口，水蒸氣重整反應器49的水蒸氣重整粗合成氣出口通過管道與第二壓縮換熱器57的壓縮氣入口連接，第二壓縮換熱器57的壓縮氣出口通過管道與水蒸氣`重整氣體閃蒸塔59的閃蒸水蒸氣合成氣入口連接，水蒸氣重整氣體閃蒸塔59的水蒸氣重整合成氣出口通過管道與氣體混合器30的進氣主管連接，水蒸氣重整氣體閃蒸塔59的水蒸氣重整二氧化碳尾氣出口通過管道與乾重整反應器55的二氧化碳進氣口相連。
[0042]煤氣化單元2的煤氣化粗合成氣出口管道分開成兩條管道，分別與所述乾重整反應器夾套的供熱氣入口及所述水蒸氣重整反應器夾套的供熱氣入口連接；所述乾重整反應器夾套的供熱氣出口管道與所述水蒸氣重整反應器夾套的供熱氣出口管道合併成一條管道與合成氣淨化單元4的粗合成氣入口連接。
[0043]一種採用上述的系統製備烯烴的工藝，主要工藝步驟如下:
[0044]粗煤經洗選研磨成煤粉7後在水煤漿製備單元I與水混合製成水煤漿8 ;所述水煤漿8直接進入煤氣化單元2與氧氣高溫氣化反應製得煤氣化粗合成氣10 ;所述煤氣化粗合成氣10分為兩股，分別為甲烷乾重整單元19及甲烷水蒸氣重整單元20供熱，再匯合進入合成氣淨化單元4，在合成氣淨化單元4中脫除煤氣化粗合成氣10中的酸性氣體，得到淨合成氣15，該淨合成氣15的氫碳比為0.7左右，所述淨合成氣15通過管道直接進入氣體混合器30 ;所述酸性氣體包括淨化尾氣二氧化碳13和硫化物氣體。
[0045]原料焦爐氣21在焦爐氣分離單元18中經過第一壓縮換熱器39進行換熱過程，再進入焦爐氣閃蒸塔41分出焦爐氣二氧化碳尾氣51和閃蒸焦爐氣42，焦爐氣二氧化碳尾氣51排入乾重整反應器55作為反應原料，閃蒸焦爐氣42進入氫氣甲烷分離塔43分離出氫氣26與焦爐氣甲烷22 ;所述焦爐氣甲烷22分為兩股，其中一股進入甲烷乾重整單元的乾重整反應器作為乾重整原料甲烷23與二氧化碳原料反應，再經過乾重整氣體閃蒸塔41處理得到乾重整合成氣27，該乾重整合成氣27的氫碳比為I左右；另一股進入甲烷水蒸氣重整單元20的水蒸氣重整反應器49作為水蒸氣重整原料甲烷24與高壓蒸汽反應，再經過第二壓縮換熱器57換熱過程及水蒸氣重整氣體閃蒸塔59處理得到水蒸氣重整合成氣28，該水蒸氣重整合成氣的氫碳比為3.5~4.0 ;優選的，所述原料焦爐氣21先進行脫硫處理；
[0046]所述合成氣淨化單元中4的淨化尾氣二氧化碳13、所述焦爐氣閃蒸塔的焦爐氣二氧化碳尾氣51及所述水蒸氣重整氣體閃蒸塔的水蒸氣重整二氧化碳尾氣25都通入乾重整反應器55作為二氧化碳原料；
[0047]所述淨合成氣15、乾重整合成氣27、水蒸氣重整合成氣28及焦爐氣分離單元分離出的氫氣26在氣體混合器30中充分混合成甲醇合成用合成氣29，再進入甲醇合成單元5經過反應合成甲醇16 ;合成的甲醇16進入烯烴合成單元6合成烯烴17。
[0048]優選的，所述原料焦爐氣21與煤粉7的進料質量比為(1.3~1.6):1 ;優選的，所述的進入乾重整反應器的乾重整原料甲烷23與進入水蒸氣重整反應器的水蒸氣重整原料甲烷24的體積配比為(0.5~0.7):1。
[0049]優選的，所述煤氣化單元2的反應爐溫度為1200~1500°C，壓力為28~32bar ；優選的，反應溫度為1200°C，壓力為32bar ;或反應溫度為1500°C，壓力為28bar。
[0050]優選的，氫氣甲烷分離塔43的操作溫度為-150~_195°C，壓力為3.4~4.0bar ；
[0051]優選的，所述乾重整反應器55的操作溫度為650~900°C，壓力為10~15bar ;更優選的，操作溫度為650°C，壓力為15bar ;或操作溫度為900°C，壓力為IObar ；
[0052]優選的，所述水蒸氣重整反應器49的操作溫度為750~950°C，壓力為20~23bar ;更優選的，操作溫度為750°C，壓力為23bar ;或操作溫度為950°C，壓力為20bar。
[0053]系統流程圖參見圖2。
[0054]本發明的煤與焦爐氣聯供制烯烴工藝與圖1所示的現有技術的不同之處在於:
[0055](I)本發明的系統中，煤氣化單元2的高溫粗合成氣被用於甲烷重整過程的加熱，而現有過程的煤氣化高溫粗合成氣則用來產生高壓蒸汽。
[0056](2)本發明的系統中，引入工業廢氣焦爐氣來輔助煤生產烯烴，焦爐氣經淨化後被分成甲烷和氫氣。其中甲烷被分成兩部分，一部分用於乾重整以吸收過程排放的CO2，另一部分被用於水蒸氣重整以提高合成氣氫碳比。而氫氣則與直接與煤氣化和甲烷重整後的合成氣進行混合，以調節氫碳比。
[0057](3)本發明的系統中，甲醇合成所需的合成氣由煤氣化合成氣、甲烷乾重整合成氣、甲烷水蒸汽重整合成氣以及由焦爐氣分離得到的氫氣所組成，該合成氣的氫碳比為
.2.1~2.15左右，無需進入水煤變換單元，故在本發明中，無需設置水煤變換單元3。
[0058]實施例2
[0059]利用實施例1所述的系統進行烯烴製備，具體實施如下:
[0060]進入本發明系統的原料煤粉流量為125.85t/h。原料焦爐氣流量為201.4t/h，焦爐氣與煤粉的進料比為1.6。焦爐氣的組成見表1。煤和焦爐氣聯供制烯烴工藝流程總圖參見圖2。[0061]表1焦爐氣的成分
[0062]
【權利要求】
1.一種以煤和焦爐氣為原料制烯烴的系統，包括依次連接的水煤漿製備單元、煤氣化單元、合成氣淨化單元、甲醇合成單元和烯烴合成單元，所述水煤漿製備單元設有可通入煤粉的原料入口，水煤漿製備單元的水煤漿出口與煤氣化單元的水煤漿原料入口直接連接，煤氣化單元的煤氣化粗合成氣出口通過管道直接與合成氣淨化單元的粗合成氣入口連接，合成氣淨化單元設有淨合成氣出口，甲醇合成單元設有甲醇合成用合成氣入口及甲醇出口，甲醇出口通過管道與烯烴合成單元的甲醇原料入口連接；其特徵在於:還包括焦爐氣分離單元、甲烷乾重整單元、甲烷水蒸氣重整單元及氣體混合器，所述氣體混合器設置在合成氣淨化單元與甲醇合成單元之間；焦爐氣分離單元的氫氣出口通過管道與氣體混合器的進氣主管連接；焦爐氣分離單元的焦爐氣甲烷出口分兩個通道，通過管道分別與甲烷乾重整單元的乾重整原料甲烷入口及甲烷水蒸氣重整單元的水蒸氣重整原料甲烷入口連接；合成氣淨化單元的淨化尾氣二氧化碳出口通過管道與甲烷乾重整單元的二氧化碳進氣口相連；甲烷水蒸氣重整單元的水蒸氣重整二氧化碳尾氣出口通過管道與甲烷乾重整單元的二氧化碳進氣口相連；甲烷乾重整單元的乾重整合成氣出口通過管道與氣體混合器的進氣主管連接；甲烷水蒸氣重整單元的水蒸氣重整合成氣出口通過管道與氣體混合器的進氣主管連接；合成氣淨化單元的淨合成氣出口與氣體混合器的進氣主管連接；氣體混合器的混合合成氣出口通過管 道與甲醇合成單元的甲醇合成用合成氣入口連接。
2.根據權利要求1所述的一種以煤和焦爐氣為原料制烯烴的系統，其特徵在於:所述焦爐氣分離單元包含第一壓縮換熱器、焦爐氣閃蒸塔及氫氣甲烷分離塔；所述甲烷乾重整單元包含乾重整反應器、乾重整氣體閃蒸塔及安裝在乾重整反應器外部的乾重整反應器夾套；所述甲烷水蒸氣重整單元包含水蒸氣重整反應器、第二壓縮換熱器、水蒸氣重整氣體閃蒸塔及安裝在水蒸氣重整反應器外部的水蒸氣重整反應器夾套； 第一壓縮換熱器設有可通入原料焦爐氣的原料焦爐氣入口，第一壓縮換熱器的原料焦爐氣出口通過管道與焦爐氣閃蒸塔的閃蒸焦爐氣入口連接，焦爐氣閃蒸塔的閃蒸焦爐氣出口通過管道與氫氣甲烷分離塔的分離焦爐氣入口連接，焦爐氣閃蒸塔的焦爐氣二氧化碳尾氣出口通過管道與乾重整反應器的二氧化碳進氣口入口連接；氫氣甲烷分離塔的焦爐氣甲烷出口分兩個通道，通過管道分別與乾重整反應器的乾重整原料甲烷入口及水蒸氣重整反應器的水蒸氣重整原料甲烷入口連接，氫氣甲烷分離塔的氫氣出口通過管道與氣體混合器的進氣主管連接； 合成氣淨化單元的淨化尾氣二氧化碳出口通過管道與乾重整反應器的二氧化碳進氣口相連，乾重整反應器的乾重整粗合成氣出口通過管道與乾重整氣體閃蒸塔的粗合成氣入口連接，乾重整氣體閃蒸塔的乾重整合成氣出口通過管道與氣體混合器的進氣主管連接； 水蒸氣重整反應器設有可通入高壓蒸汽的高壓蒸汽入口，水蒸氣重整反應器的水蒸氣重整粗合成氣出口通過管道與第二壓縮換熱器的壓縮氣入口連接，第二壓縮換熱器的壓縮氣出口通過管道與水蒸氣重整氣體閃蒸塔的閃蒸水蒸氣合成氣入口連接，水蒸氣重整氣體閃蒸塔的水蒸氣重整合成氣出口通過管道與氣體混合器的進氣主管連接，水蒸氣重整氣體閃蒸塔的水蒸氣重整二氧化碳尾氣出口通過管道與乾重整反應器的二氧化碳進氣口相連。
3.根據權利要求2所述的一種以煤和焦爐氣為原料制烯烴的系統，其特徵在於:煤氣化單元的煤氣化粗合成氣出口管道分開成兩條管道，分別與所述乾重整反應器夾套的供熱氣入口及所述水蒸氣重整反應器夾套的供熱氣入口連接；所述乾重整反應器夾套的供熱氣出口管道與所述水蒸氣重整反應器夾套的供熱氣出口管道合併成一條管道與合成氣淨化單元的粗合成氣入口連接。
4.一種採用根據權利要求1至3任一項所述的系統製備烯烴的工藝，其特徵在於主要工藝步驟如下: 粗煤經洗選研磨成煤粉後在水煤漿製備單元與水混合製成水煤漿；所述水煤漿直接進入煤氣化單元與氧氣高溫氣化反應製得煤氣化粗合成氣；所述煤氣化粗合成氣分為兩股，分別為甲烷乾重整單元及甲烷水蒸氣重整單元供熱，再匯合進入合成氣淨化單元，在合成氣淨化單元中脫除煤氣化粗合成氣中的酸性氣體，得到淨合成氣，所述淨合成氣通過管道直接進入氣體混合器；所述酸性氣體包括淨化尾氣二氧化碳和硫化物氣體； 原料焦爐氣在焦爐氣分離單元中經過第一壓縮換熱器進行換熱過程，再進入焦爐氣閃蒸塔分出焦爐氣二氧化碳尾氣和閃蒸焦爐氣，焦爐氣二氧化碳尾氣排入乾重整反應器作為反應原料，閃蒸焦爐氣進入氫氣甲烷分離塔分離出氫氣與焦爐氣甲烷；所述焦爐氣甲烷分為兩股，其中一股進入甲烷乾重整單元的乾重整反應器作為乾重整原料甲烷與二氧化碳原料反應，再經過乾重整氣體閃蒸塔處理得到乾重整合成氣；另一股進入甲烷水蒸氣重整單元的水蒸氣重整反應器作為水蒸氣重整原料甲烷與高壓蒸汽反應，再經過第二壓縮換熱器換熱過程及水蒸氣重整氣體閃蒸塔處理得到水蒸氣重整合成氣； 所述合成氣淨化單元中的淨化尾氣二氧化碳、所述焦爐氣閃蒸塔的焦爐氣二氧化碳尾氣及所述水蒸氣重整氣體閃蒸塔的水蒸氣重整二氧化碳尾氣都通入乾重整反應器作為二氧化碳原料； 所述淨合成氣、乾重整合成氣、水蒸氣重整合成氣及焦爐氣分離單元分離出的氫氣在氣體混合器中充分混合成甲醇合成用合成氣，再進入甲醇合成單元經過反應合成甲醇；合成的甲醇進入烯烴合成單元合成烯烴。
5.根據權利要求4所述的工藝，其特徵在於:所述原料焦爐氣與煤粉的進料質量比為(1.3~1.6):1 ;所述的進入乾重整反應器的乾重整原料甲烷與進入水蒸氣重整反應器的水蒸氣重整原料甲烷的體積配比為(0.5~0.7):1。
6.根據權利要求4所述的工藝，其特徵在於:所述煤氣化單元的反應爐溫度為1200~ΙδΟΟ?，壓力為 28 ~32bar。
7.根據權利要求4所述的工藝，其特徵在於:氫氣甲烷分離塔的操作溫度為-150~-195°C，壓力為3.4~4.0bar ;所述乾重整反應器的操作溫度為650~900°C，壓力為10~15bar ;所述水蒸氣重整反應器的操作溫度為750~950°C，壓力為20~23bar。
【文檔編號】C07C11/02GK103694074SQ201310714352
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年12月20日 優先權日:2013年12月20日
【發明者】楊思宇, 滿奕, 錢宇 申請人:華南理工大學