煤、天然气联用甲醇制低碳烯烃系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种煤、天然气联用甲醇制低碳烯烃系统及方法。系统包括合成气制甲醇系统、甲醇制低碳烯烃系统、烯烃分离系统、天然气制合成气系统、煤制合成气系统、催化剂再生系统及烟气分离系统；合成气制甲醇系统有合成气进气口和甲醇出料口；甲醇制低碳烯烃系统有甲醇进料口，MTO产品气排气口和待生催化剂出料口；烯烃分离系统有MTO产品气进气口，及与MTO产品气进气口相连的脱甲烷塔；天然气制合成气系统有天然气进气口和第一合成气排气口，天然气进气口与脱甲烷塔顶气出口相连；煤制合成气系统有第二合成气排气口；催化剂再生系统有再生烟气出口；烟气分离系统有再生烟气进气口及一氧化碳排气口。该系统能减少生产烯烃的原料耗量。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种。系统包括合成气制甲醇系统、甲醇制低碳烯烃系统、烯烃分离系统、天然气制合成气系统、煤制合成气系统、催化剂再生系统及烟气分离系统；合成气制甲醇系统有合成气进气口和甲醇出料口；甲醇制低碳烯烃系统有甲醇进料口，MTO产品气排气口和待生催化剂出料口；烯烃分离系统有MTO产品气进气口，及与MTO产品气进气口相连的脱甲烷塔；天然气制合成气系统有天然气进气口和第一合成气排气口，天然气进气口与脱甲烷塔顶气出口相连；煤制合成气系统有第二合成气排气口；催化剂再生系统有再生烟气出口；烟气分离系统有再生烟气进气口及一氧化碳排气口。该系统能减少生产烯烃的原料耗量。【专利说明】
本专利技术涉及化工合成领域，具体而言，涉及一种煤、天然气联用甲醇制低碳烯烃系 统及方法。
技术介绍
乙烯、丙烯等低碳烯烃是重要的石油化工基础原料。生产低碳烯烃的方法主要包 括石脑油、轻柴油和加氢尾油蒸汽裂解，其中以石脑油蒸汽裂解为主。在我国，生产低碳烯 烃的原料主要为石油，乙烯、丙烯等产品的产量不能满足市场需求，不得不长期进口大量乙 烯和丙烯来弥补市场缺口。随着我国经济的快速发展，石油供需矛盾日益突出，原油的对外 依存度逐年增加。 甲醇制烯经技术（Methanol to olefins,ΜΤ0)是通过甲醇制取低碳烯经的新技术。 2010年8月，煤基甲醇制烯烃技术在世界范围内首次实现工业化。我国的化石能源资源结 构特点为富煤、少气、贫油，煤基甲醇制烯烃技术的工业化有利于实现煤对进口石油的部分 替代，保证我国的能源安全。但是，煤基甲醇制烯烃路线存在两个难以解决的缺陷，即二氧 化碳排放高和水资源消耗量大。我国煤炭资源主要分布在中西部（内蒙古、新疆、山西等）， 这些省份正是水资源非常匮乏的地区，在水资源匮乏的情况下发展煤化工产业可能会对当 地的生态造成负面影响。煤炭的氢碳比一般较低，视煤龄的长短介于0. 7?1. 2。合成气制 甲醇时，要求氢气与一氧化碳的摩尔比稍大于2。为使合成气的组成满足要求，需要通过一 氧化碳从水中变换出氢气同时生成二氧化碳，这是煤化工产业二氧化碳排放量高的主要原 因。 国外普遍采用天然气作为原料经合成气生产甲醇。以蒸汽转化法为例，3. OMPa (绝 压）、水碳比为3.0、反应温度为1KKTC的情况下，甲烷的转化率可以达到96%，制得合成气 的平衡组成中氢气/ 一氧化碳比可达7. 1。将煤制合成气与天然气制合成气装置联用，则可 以相互弥补氢气和一氧化碳的余缺，避免煤制合成气时一氧化碳变换进一步造成的二氧化 碳排放。CN202744473 U公开了一种以煤和天然气为原料制烯烃的多联产装置，由煤气化 炉、净化装置、脱硫塔、天然气重整反应器、压缩机、合成气混合器、精脱硫塔，甲醇合成塔、 甲醇精馏塔、燃气轮机联合发电装置、ΜΤ0装置和循环压缩机组成。该装置改善了煤制烯烃 工艺氢碳比严重不平衡的问题，减少了天然气的消耗量、系统的能耗、C0 2排放和降低成本。 由于我国天然气短缺，2007年国家规定气将主要供应城市燃气，不得用于化工用途。但是随 着页岩气革命的深入，国际市场上天然气价格将长期在低位徘徊，这有利于我国从国际市 场上进口低价天然气。另外，我国的富煤省份如新疆临近哈萨克斯坦，内蒙古和黑龙江与俄 罗斯接壤，便于天然气的进口。煤矿开采中副产的煤层气也可以作为天然气的来源。因此， 将煤制合成气与天然气制合成气装置联用是具备可行性的。 在甲醇制低碳烯烃的过程中，催化剂易积碳失活，因此需频繁再生以保持反应器 内的反应活性。甲醇制烯烃催化剂再生时一般保留少量的积碳，这种不完全再生的方式有 助于避免或缩短反应的诱导期，提高低碳烯烃的收率，同时也使再生烟气中的一氧化碳含 量较高。甲醇制烯烃装置再生烟气目前一般采用直接焚烧、回收热量的处理方式。这种处 理方式会增大了碳的排放量，同时将烟气中的粉尘也容易随之排入大气，造成二次污染。再 生烟气中含量较高的一氧化碳是合成气的主要成分之一，可以用作合成气制甲醇的原料， 如能将其回收利用可以进一步降低生产烯烃的原料单耗，节约资源。 此外，在甲醇制烯烃产品气中含有一定的甲烷、氢气、乙烷及丙烷等，现有工艺一 般将这部分气体直接从火炬中燃烧排放，这样不仅经济性差，也会增加大气中的二氧化碳 排放。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种，以解决现有技 术中生产单位质量烯烃的原料消耗量及碳排放量高的问题。 为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种煤、天然气联用甲醇制低 碳烯烃系统，其包括：合成气制甲醇系统，设有合成气进气口和甲醇出料口；甲醇制低碳烯 烃系统，设有与合成气制甲醇系统的甲醇出料口相连的甲醇进料口，以及ΜΤ0产品气排气 口和待生催化剂出料口；烯烃分离系统，与甲醇制低碳烯烃系统相连，设有与ΜΤ0产品气排 气口相连的ΜΤ0产品气进气口，以及与ΜΤ0产品气进气口相连的脱甲烷塔，脱甲烷塔上设有 脱甲烷塔顶气出口与脱甲烷塔底出料口；天然气制合成气系统，设有天然气进气口、第一水 蒸气进气口和第一合成气排气口，天然气进气口与烯烃分离系统中脱甲烷塔的脱甲烷塔顶 气出口相连，第一水蒸气进气口与水蒸气供应装置相连，第一合成气排气口与合成气制甲 醇系统的合成气进气口相连；煤制合成气系统，设有煤粉进口、氧气进气口、第二水蒸气进 气口和第二合成气排气口，第二合成气排气口与第一合成气排气口和合成气制甲醇系统的 合成气进气口之间的流路相连通；催化剂再生系统，与甲醇制低碳烯烃系统的待生催化剂 出料口相连，设有再生烟气出口；烟气分离系统，设有与催化剂再生系统的再生烟气出口相 连的再生烟气进气口，以及与脱甲烷塔的脱甲烷塔顶气出口和天然气制合成气系统的天然 气进气口之间的流路相连通的一氧化碳排气口。 进一步地，烯烃分离系统还包括：脱丙烷塔，设有与ΜΤ0产品气进气口相连的脱丙 烷塔进料口，与脱甲烷塔的脱甲烷塔进气口相连的脱丙烷塔顶排气口，以及与C4+烯烃储 罐相连的脱丙烷塔底出料口；脱乙烷塔，设有与脱甲烷塔的脱甲烷塔底出料口相连的脱乙 烷塔进料口，与乙烯储罐相连的脱乙烷塔顶排气口，以及与丙烯储罐相连的脱乙烷塔底出 料口。 进一步地，烯烃分离系统还包括：乙烯精馏塔，设有与脱乙烷塔顶出料口相连的乙 烯精馏塔进料口，与乙烯储罐相连的乙烯塔顶排气口，以及与乙烷储罐相连的乙烯塔底出 料口；丙烯精馏塔，设有与脱乙烷塔底出料口相连的丙烯精馏塔进料口，与丙烯储罐相连的 丙烯塔顶排气口，以及与丙烷储罐相连的丙烯塔底出料口。 进一步地，在乙烯精馏塔的乙烯塔底出料口的出料流路上，以及丙烯精馏塔的丙 烯塔底出料口的出料流路上设置有脱氢反应器；脱氢反应器上设有与乙烯塔底出料口相连 的脱氢反应器进料口，以及与甲醇制低碳烯烃系统的ΜΤ0产品气排气口和烯烃分离系统的 ΜΤ0产品气进气口之间的流路相连通的脱氢反应器出料口，丙烯塔底出料口与脱氢反应器 进料口和乙烯塔底出料口之间的流路相连通。 进一步地，脱氢反应器的进料流路上设有换热器，换热器设有：第一换热液进料 口，与乙烯塔底出料口相连，丙烯塔底出料口与第一换热液进料口和乙烯塔底出料口之间 的流路相连通；第一换热液出料口，与脱本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种煤、天然气联用甲醇制低碳烯烃系统，其特征在于，所述煤、天然气联用甲醇制低碳烯烃系统包括：合成气制甲醇系统(10)，设有合成气进气口和甲醇出料口；甲醇制低碳烯烃系统(20)，设有与所述合成气制甲醇系统(10)的甲醇出料口相连的甲醇进料口，以及MTO产品气排气口和待生催化剂出料口；烯烃分离系统(30)，与所述甲醇制低碳烯烃系统(20)相连，设有与所述MTO产品气排气口相连的MTO产品气进气口，以及与所述MTO产品气进气口相连的脱甲烷塔(310)，所述脱甲烷塔(310)上设有脱甲烷塔顶气出口与脱甲烷塔底出料口；天然气制合成气系统(40)，设有天然气进气口、第一水蒸气进气口和第一合成气排气口，所述天然气进气口与所述烯烃分离系统(30)中脱甲烷塔(310)的脱甲烷塔顶气出口相连，所述第一水蒸气进气口与水蒸气供应装置相连，所述第一合成气排气口与所述合成气制甲醇系统(10)的合成气进气口相连；煤制合成气系统(50)，设有煤粉进口、氧气进气口、第二水蒸气进气口和第二合成气排气口，所述第二合成气排气口与所述第一合成气排气口和所述合成气制甲醇系统(10)的合成气进气口之间的流路相连通；催化剂再生系统(60)，与所述甲醇制低碳烯烃系统(20)的待生催化剂出料口相连，设有再生烟气出口；烟气分离系统(70)，设有与所述催化剂再生系统(60)的再生烟气出口相连的再生烟气进气口，以及与所述脱甲烷塔(310)的脱甲烷塔顶气出口和所述天然气制合成气系统(40)的天然气进气口之间的流路相连通的一氧化碳排气口。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴秀章，南海明，文尧顺，关丰忠，金海峰，公磊，
申请(专利权)人：神华集团有限责任公司，中国神华煤制油化工有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11