合成气制备烯烃的产品分离和副产利用的装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种合成气制备烯烃的产品分离和副产利用的装置和方法，主要解决合成气制备烯烃反应过程转化率低导致产品气中含大量未转化合成气影响后续分离过程、现有分离技术中脱一氧化碳和氢气设备效率低和副产利用的问题，本发明专利技术通过采用合成气制备烯烃的产品分离和副产利用装置，包括：脱碳区；脱丙烷塔；脱氢区；产品分离区的技术方案较好地解决了上述问题，可用于合成气制备烯烃产品的分离过程，具有设备效率高、产品回收率高、产品纯度高、分离过程能耗低、副产利用好的优点。

Device and method for product separation and by-product utilization of olefin from Syngas

【技术实现步骤摘要】
合成气制备烯烃的产品分离和副产利用的装置和方法
本专利技术涉及一种合成气制备烯烃的产品分离和副产利用的装置和方法，特别是一种合成气一步法制备烯烃的产品分离和副产利用的装置和方法。技术背景烯烃，特别是乙烯、丙烯和丁烯是重要的基础化工原料，近年来，其需求量在不断增加。一般地，烯烃主要来自于石油加工过程。随着石油资源的日益匾乏，由石油资源生产乙烯、丙烯的成本不断增加，发展由煤或天然气等非石油资源生产烯烃的技术越来越引起国内外的重视。以煤、天然气等为原料制低碳烯烃的方法，通常是将煤和天然气转化成合成气，然后由合成气制取低碳烯烃。从长远来看，这对我国能源结构的调整以及减少对石油资源的依赖具有重要的战略意义。当前成熟的煤制烯烃技术路线，包括煤气化、合成气净化、甲醇合成及甲醇制烯烃四项核心技术。煤制烯烃首先将煤气化制成合成气，接着将合成气变换，然后将转换后的合成气净化，最后将净化合成气制成粗甲醇并精馏，最终产出合格的甲醇。煤制烯烃主要面问题主要有：技术路线长，设备数量多，装置投资大，原材料及能耗大，水耗高。丙烯主要用于生产PP、异丙苯、丙烯腈、丙烯酸等诸多产品；乙烯是生产聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)和环氧乙烷/乙二醇(EO/EG)等重要有机化工产品的主要原料。作为重要的轻烯烃，丙烯、乙烯的年需求在不断增长。烃类热裂解仍是生产乙烯的主要方法之一，而生产丙烯的工艺一般可概况为副产品工艺和专有工艺。副产品工艺主要是指通过蒸汽裂解和催化裂化制乙烯装置得到的丙烯。专有工艺指专门开发生产丙烯的工艺，目前主要有丙烷脱氢、低碳烯烃歧化、低碳烯烃裂解、甲醇制丙烯等工艺技术。低碳烯烃裂解制丙烯技术，不仅可用于生产丙烯、乙烯，并且可以提高低碳烯烃的附加值，具有很大的发展前景。低碳烯烃催化裂解制丙烯技术的基本原理是利用具有独特择型性和酸性的ZSM-5分子筛催化剂，有选择地把低碳烯烃裂解为丙烯和乙烯。由合成气直接制烯烃避免了中间产物的合成和纯化工序，工艺路线较短，投资成本和操作费用有所降低。但是，合成气直接制烯烃工艺尚没有实现工业化运行，主要研究仍集中于催化剂的开发，而对于工艺流程的开发、产品分离方案的设计等方面研究则十分匮乏。从专利和文献披露的方法来看，合成气直接制烯烃是费托(F-T)合成过程，产物分布在很广的碳数范围，反应出口产品气中含有大量的未转化合成气，低碳烯烃的选择性较低，这不仅增加了分离难度，而且在很大程度上影响了经济效益的提高。CN102666441A公布了从合成气体生产低级烯烃使用的负载型铁基催化剂，通过例如费-托(Fischer-Tropsch)工艺从包括一氧化碳和氢气的原料流生产低级烯烃的方法，反应温度高于270℃且不过500℃的温度下进行，催化剂组合物含铁颗粒具有低于20m优选地低于10nm的平均粒度。CN102971277A公布了由合成气生产轻质烯烃使用铁基催化剂，在250～350℃的温度范围和10～40巴(bar)的压力范围内使合成气与铁基催化剂接触的步骤制备轻质烯烃如C2～4烯烃的方法。合成气的H2：CO的摩尔比在1.5～2.5的范围。CN103664447A公布了一种合成气制烯烃的方法催化剂的组成，以摩尔比为0.8～2.2的CO与H2混合气为原料，在反应温度250～350℃，反应压力0.5～2.5MPa，体积空速1000～4000小时-1的条件下，与催化剂接触反应生成烯烃，其中催化剂以重量份数计包括以下组分：1～20份选自ZSM-5或β沸石中一种的壳和80～99份的内核。CN108017481公布了一种由合成气直接制低碳烯烃的产品气的分离方法，该方法包括将合成气经直接制烯烃反应产品气经冷却干燥后进入产品气净化单元，脱除产品气中的二氧化碳组分，得到净化产品气；净化产品气进入合成气一次回收单元，对其中的未转化合成气进行一次回收；经一次回收后的产品气进入合成气二次回收单元，进行二次回收；二次回收后的塔釜物料进入碳二与碳三及重组分分离单元，使碳二组分与碳三及重组分分离；碳二与碳三及重组分分离单元的塔顶物料进入乙烯精馏单元，得到乙烯产品；塔釜物料进入碳三与重组分分离单元，使碳三组分与碳四及重组分分离；碳三与重组分分离单元的塔顶物料进入丙烯精馏单元，得到丙烯产品，塔釜物料进入脱丁烷单元，得到碳四产品和汽油产品。该方法将所有产品气送入脱二氧化碳区、脱氢气区、脱一氧化碳区，降低了分离设备效率、增加设备尺寸和投资。此外将高温产品气降温后，再送入脱二氧化碳区、脱氢气区和脱一氧化碳区，然后再进行顺序分离能量损失较大。该方法还需将变压吸附产品气降温至零下125℃进行深冷分离，需要采用乙烯制冷剂或者二元制冷剂来进行降温，对于没有乙烯蒸汽裂解装置的厂家，需要新增一套昂贵的制冷设备，在投资上和占地上并不划算。综上所述，为加快合成气直接制烯烃的工业化进程，非常需要提供一种操作方便、流程简单的分离方法，能顺利完成合成气直接制烯烃反应出口产品气中各组分的分离。同时考虑产品气中各组分的组成分布特点，选用合适的分离技术，以保证低碳烯烃产品的品质；此外，需要综合考虑副产物的利用问题，以提高目标产物的收率。从目前已经公布的专利看，大多关注于催化剂生产制备过程以及催化剂的组成，关注于烯烃产品的反应及分离工艺较少，关注副产物利用的几乎没有，本专利技术提出了一种合成气制备烯烃的产品分离和副产物利用的装置，有针对性的解决了该问题。
技术实现思路
本专利技术涉及一种合成气制备烯烃的产品分离和副产利用的装置和方法，主要解决合成气制备烯烃反应过程转化率低导致产品气中含大量未转化合成气影响后续分离过程、现有分离技术中脱一氧化碳和氢气设备效率低和副产利用的问题，可用于合成气制备烯烃产品的分离过程，具有设备效率高、产品回收率高、产品纯度高、分离过程能耗低、副产利用好的优点。为解决上述问题，本专利技术采用的技术方案如下：一种合成气制备烯烃的产品分离和副产利用装置，包括：1)脱碳区；其配置成接收产品气物流，排放二氧化碳物流和脱碳物流；2)脱丙烷塔；其配置成接收所述脱碳物流，塔顶排放C3及以下组分物流，塔釜排放C4及以上组分物流；3)脱氢区；其配置成接收所述C3及以下组分物流，排放循环物流和脱氢物流；4)产品分离区；其配置成接收所述脱氢物流，排放甲烷物流、乙烯产品物流、乙烷物流、丙烯产品物流和丙烷物流。本专利技术的技术方案中，所述装置还包括：5)吸收剂塔；其配置成接收所述C4及以上组分物流，排放吸收剂物流和汽油产品物流。本专利技术的技术方案中，所述装置还包括：6)烯烃裂解反应区：其配置成接收所述吸收剂物流，排放粗丙烯物流。本专利技术的技术方案中，所述装脱丙烷塔接收所述粗丙烯物流。本专利技术的技术方案中，所述装脱碳区包括吸收塔和解析塔。本专利技术的技术方案中，所述装脱氢区包括变压吸附装置、变温吸附装置、膜分离装置中的一种或至少一种。本专利技术还提供一种合成气制备烯烃的产品分离和副产利用的方法，包括如下步骤：a)产品气物流经脱碳区分离为主要含二本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种合成气制备烯烃的产品分离和副产利用装置，包括：/n1)脱碳区；其配置成接收产品气物流，排放二氧化碳物流和脱碳物流；/n2)脱丙烷塔；其配置成接收所述脱碳物流，塔顶排放C3及以下组分物流，塔釜排放C4及以上组分物流；/n3)脱氢区；其配置成接收所述C3及以下组分物流，排放循环物流和脱氢物流；/n4)产品分离区；其配置成接收所述脱氢物流，排放甲烷物流、乙烯产品物流、乙烷物流、丙烯产品物流和丙烷物流。/n

【技术特征摘要】
1.一种合成气制备烯烃的产品分离和副产利用装置，包括：
1)脱碳区；其配置成接收产品气物流，排放二氧化碳物流和脱碳物流；
2)脱丙烷塔；其配置成接收所述脱碳物流，塔顶排放C3及以下组分物流，塔釜排放C4及以上组分物流；
3)脱氢区；其配置成接收所述C3及以下组分物流，排放循环物流和脱氢物流；
4)产品分离区；其配置成接收所述脱氢物流，排放甲烷物流、乙烯产品物流、乙烷物流、丙烯产品物流和丙烷物流。


2.根据权利要求1所述的合成气制备烯烃的产品分离和副产利用装置，其特征在于所述装置还包括：
5)吸收剂塔；其配置成接收所述C4及以上组分物流，排放吸收剂物流和汽油产品物流。


3.根据权利要求2所述的合成气制备烯烃的产品分离和副产利用装置，其特征在于所述装置还包括：
6)烯烃裂解反应区：其配置成接收所述吸收剂物流，排放粗丙烯物流。


4.根据权利要求1所述的合成气制备烯烃的产品分离和副产利用装置，其特征在于脱丙烷塔接收所述粗丙烯物流。


5.根据权利要求1所述的合成气制备烯烃的产品分离和副产利用装置，其特征在于脱碳区包括吸收塔和解析塔。


6.根据权利要求1所述的合成气制备烯烃的产品分离和副产利用装置，其特征在于脱氢区包括变压吸附装置、变温吸附装置、膜分离装置中的一种或至少一种。


7.一种合成气制备烯烃的产品分离和副产利用的方法，包括如下步骤：
a)产品气物流经脱碳区分离为主要含二氧...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡帅，杨卫胜，胡松，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司上海石油化工研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11