一种合成气制芳烃的系统及方法技术方案

一种合成气制芳烃的系统及方法，该系统包括合成气净化单元(1)、合成气变换单元(2)、合成气制芳烃单元(3)、气液分离单元(4)、液化气分离单元(5)、干气分离单元(6)、干气转化单元(7)、油水分离单元(8)。该方法通过将液化气、干气的分离和干气的水蒸气重整生成一氧化碳和氢气，作为原料返回合成气芳构化反应系统，既解决了副产物的利用问题，也降低了吨芳烃产品的合成气单耗。该系统及方法从循环经济的角度出发，同时解决了副产品干气的利用问题，降低过程中水的消耗，符合绿色化学的概念。

A system and method of aromatics production from Syngas

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】一种合成气制芳烃的系统及方法
本专利技术涉及一种合成气制芳烃的系统及方法，属于石油化工

技术介绍
“三苯”、“三烯”是石油化工领域的基础化工原料。其中，“三苯”是主要的芳烃类物质，传统上主要来源于石油炼制和煤的干馏过程。目前，70％以上的芳烃是依靠石油路径得到，特别是以石脑油为原料，经过芳烃重整和芳烃联合工艺得到的以苯和对二甲苯为主的芳烃原料，是后续加工各种合成纤维和化学新材料的基础化学原料。但随着石油资源的日益短缺，芳烃的供应持续紧张，价格高居不下，极大地影响了后续化纤和新材料行业的原料供给。近年来，一些研究者开发了一条以甲醇和二甲醚作为主要原料的醇醚制芳烃的工艺路线，该过程一般以煤为原料，经过气化、变化、甲醇合成和精制，再由甲醇制芳烃。该方法能够在一定程度上缓解芳烃原料对于石油的依赖性，但是该过程具有产品生产路径长、投资大、能耗大的缺点；同时煤制甲醇的过程中需要耗费大量的水，而甲醇制芳烃的过程中又会生成水，导致大量水资源的浪费。中国专利申请CN1880288A公开了一种甲醇/二甲醚芳构化的技术，该技术采用改性的ZSM-5催化剂，经冷却将产品分离为气相和油相产品，油相产品经萃取分离得到芳烃和非芳烃，考虑到目前煤制甲醇的工艺路线，该过程的加工路径较长，投资大的缺点显现无疑。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术的目的在于提供一种合成气制芳烃的系统及方法，采用合成气一步法合成芳烃，克服了经甲醇制芳烃过程生产路径长、投资大、能耗大的缺点。为达到上述目的，本专利技术首先提供了一种合成气制芳烃的系统，其包括：合成气净化单元、合成气变换单元、合成气制芳烃单元、气液分离单元、液化气分离单元、干气分离单元、干气转化单元、油水分离单元；其中，所述合成气净化单元、合成气变换单元、合成气制芳烃单元、气液分离单元依次连接；所述气液分离单元分别与所述液化气分离单元、油水分离单元连接；所述液化气分离单元与所述干气分离单元连接；所述干气分离单元分别与所述干气转化单元、合成气制芳烃单元连接；所述干气转化单元与所述合成气制芳烃单元连接。在上述系统中，合成气净化单元用于对作为原料的合成气进行净化处理；合成气变换单元用于调整合成气中的氢气与一氧化碳的比例；合成气制芳烃单元用于使气体与催化剂接触反应制备芳烃；气液分离单元用于将制芳烃的产物分离为气相和液相；液化气分离单元用于将气液分离单元分离出的气相分离为液化气和干气，其中，液化气作为产品输出，干气进入干气分离单元；干气分离单元用于将液化气分离单元分离出的干气分离为氢气、一氧化碳以及甲烷、乙烷、乙烯、二氧化碳，其中，甲烷、乙烷可以进入干气转化单元转化成合成气(即氢气和一氧化碳)，也可以使一部分甲烷和一部分乙烷以及全部乙烯采出用作其他用途，其余全部甲烷、全部乙烷进入干气转化单元转化成合成气；干气转化单元用于将来自干气分离单元的气体转化成合成气；油水分离单元用于将气液分离单元分离出的液相分离为油相(例如芳烃)和水相，然后分别进入对应的后系统进行处理。在上述系统中，优选地，液化气分离单元与合成气制芳烃单元连接，用于向合成气制芳烃单元输送液化气、乙烯，使合成气制芳烃单元产出的液化气、乙烯经分离后返回合成气制芳烃单元，进一步增产芳烃。本专利技术还提供了一种合成气制芳烃的方法，其是采用上述系统进行的，该方法包括以下步骤：a、使原料合成气进入合成气净化单元进行净化；b、使经过净化的合成气进入合成气变换单元进行变换；c、使经过变换的合成气、来自干气转化单元的一氧化碳和氢气、来自干气分离单元的一氧化碳和氢气进入合成气制芳烃单元生产芳烃；d、将步骤c得到的反应产物冷却后，进入气液三相分离单元中分离为气相、液相，其中，气相进入液化气分离单元分离为液化气和干气，液相进入油水分离单元分离为油相和水相；e、使步骤d得到的干气进入干气分离单元分离为氢气、一氧化碳以及甲烷、乙烷、乙烯、二氧化碳；f、使步骤e得到的甲烷、乙烷进入干气转化单元转化为合成气，即氢气与一氧化碳。在上述方法中，优选地，在步骤c中，在合成气制芳烃单元中生产芳烃采用的催化剂是复合型催化剂。该复合型催化剂包括载体和第一金属组分、第二金属组分。其中，所采用的载体包括ZSM-5分子筛、ZSM-11分子筛和ZSM-22分子筛中的一种或多种的组合；第一金属组分为锌、银、镓、镧、铈中的一种或多种的组合，第一金属组分的含量占催化剂总质量的0.1-10％，以金属计；第二金属组分为铁、钴、铬、锰、铜中的一种或多种的组合，第二金属组分的含量占催化剂总质量的10-60％，以金属计；作为载体的分子筛的含量占催化剂总质量的30-90％；载体、第一金属组分、第二金属组分的质量之和为100％。在上述方法中，优选地，在步骤d中，液化气分离单元分离出的液化气进入合成气制芳烃单元生产芳烃。在上述方法中，优选地，在步骤e中，干气分离单元分离得到的一部分氢气和二氧化碳进入芳烃加工单元。在上述方法中，优选地，在步骤f中，使一部分甲烷、一部分乙烷和全部乙烯采出，其余全部甲烷和全部乙烷进入干气转化单元转化为合成气，即氢气与一氧化碳。在上述方法中，优选地，在步骤c中，合成气制芳烃单元中的反应温度为300-550℃；优选380-520℃。在上述方法中，优选地，在步骤c中，合成气制芳烃单元中的体积空速为100-100000h-1；优选1000-10000h-1。在上述方法中，优选地，在步骤c中，合成气制芳烃单元中的反应压力为1.0-10.0MPa。在上述方法中，优选地，在步骤c中，在合成气变换单元的出口处，经过变换的合成气中，一氧化碳与氢气的摩尔比为1.0-3.5：1；优选1.5-3.0:1。在上述方法中，优选地，在步骤f中，在干气转化单元中转化生成合成气时，转化压力为1.5-4.0MPa，转化温度为800-1000℃。在上述方法中，气液三相分离单元中分离气相和液相可以采用常规的冷却分离方式；气相进入液化气分离单元分离为液化气和干气可以采用常规的油吸收的分离方式；液相进入油水分离单元分离为油相和水相可以采用常规的油水分离方式；在步骤e中，干气在干气分离单元中的分离采用冷却油吸收和吸附剂吸附结合的分离方式。针对煤经醇醚芳构化过程产品生产路径长、投资大、能耗大的缺点，以及煤制甲醇过程需要耗费大量的水，同时需要浪费大量一氧化碳进行水煤气转化提供甲醇合成所需要的氢气，而在甲醇制芳烃过程中又重新生成水、导致大量水资源的浪费的问题，本专利技术提供的合成气制芳烃的系统及方法采用合成气一步法合成芳烃即克服了经甲醇制芳烃过程生产路径长、投资大、能耗大的缺点，投资降低15％以上，能耗降低20％以上。本专利技术提供一种合成气芳构化过程副产干气的利用方法，通过将干气的分离和干气的水蒸气重整，生成一氧化碳和氢气，作为返回合成气芳构化反应系统，既解决了副产物的利用问题，也降本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种合成气制芳烃的系统，其包括：合成气净化单元(1)、合成气变换单元(2)、合成气制芳烃单元(3)、气液分离单元(4)、液化气分离单元(5)、干气分离单元(6)、干气转化单元(7)、油水分离单元(8)；/n其中，所述合成气净化单元(1)、合成气变换单元(2)、合成气制芳烃单元(3)、气液分离单元(4)依次连接；/n所述气液分离单元(4)分别与所述液化气分离单元(5)、油水分离单元(8)连接；/n所述液化气分离单元(5)与所述干气分离单元(6)连接；/n所述干气分离单元(6)分别与所述干气转化单元(7)、合成气制芳烃单元(3)连接；/n所述干气转化单元(7)与所述合成气制芳烃单元(3)连接。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】一种合成气制芳烃的系统，其包括：合成气净化单元(1)、合成气变换单元(2)、合成气制芳烃单元(3)、气液分离单元(4)、液化气分离单元(5)、干气分离单元(6)、干气转化单元(7)、油水分离单元(8)；
其中，所述合成气净化单元(1)、合成气变换单元(2)、合成气制芳烃单元(3)、气液分离单元(4)依次连接；
所述气液分离单元(4)分别与所述液化气分离单元(5)、油水分离单元(8)连接；
所述液化气分离单元(5)与所述干气分离单元(6)连接；
所述干气分离单元(6)分别与所述干气转化单元(7)、合成气制芳烃单元(3)连接；
所述干气转化单元(7)与所述合成气制芳烃单元(3)连接。


根据权利要求1所述的系统，其中，所述合成气变换单元(2)用于调整合成气中的氢气与一氧化碳的比例。


根据权利要求1所述的系统，其中，所述液化气分离单元(5)与所述合成气制芳烃单元(3)连接。


一种合成气制芳烃的方法，其是采用权利要求1-3任一项所述的系统进行的，该方法包括以下步骤：
a、使原料合成气进入合成气净化单元(1)进行净化；
b、使经过净化的合成气进入合成气变换单元(2)进行变换；
c、使经过变换的合成气、来自干气转化单元(7)的一氧化碳和氢气、来自干气分离单元(6)的一氧化碳和氢气进入合成气制芳烃单元(3)生产芳烃；
d、将步骤c得到的反应产物冷却后，进入气液三相分离单元(4)中分离为气相、液相，其中，气相进入液化气分离单元(5)分离为液化气和干气，液相进入油水分离单元(8)分离为油相和水相；
e、使步骤d得到的干气进入干气分离单元(6)分离为氢气、一氧化碳以及甲烷、乙烷、乙烯、二氧化碳；
f、使步骤e得到的甲烷、乙烷进入干气转化单元(7)转化为合成气，即氢气与一氧化碳。


根据权利要求4所述的方法，其中，在步骤d中，所述液化气分离单元(5)分

离出的液化气、乙烯进入合成气制芳烃单元(3)生产芳烃。


根据权利要求4所述的方法，其中，所述干气分离单元(6)分离得到的一部分氢气和一氧化碳进入芳烃加...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔宇，黄晓凡，汤效平，王彤，骞伟中，魏飞，高长平，王秀林，殷作如，
申请(专利权)人：华电煤业集团有限公司，清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11