【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于烯烃制备，具体涉及一氧化碳和二氧化碳分步耦合加氢制备低碳烯烃的系统和方法。
技术介绍
1、低碳烯烃（c2h4、c3h6和c4h8）是重要的化工基础生产原料，在化学工业和国民经济发展中占有重要的意义。低碳烯烃的传统生产工艺是石油裂解制烯烃工艺，在全球面临石油短缺的形势下，结合我国能源结构现状，开发以煤基合成气为原料制备低碳烯烃的技术具有重要的战略意义和经济效益。
2、由煤基合成气制低碳烯烃的技术路线可归纳为两类：一步法和间接法。其中，一步法是指合成气中的co和h2在双功能催化剂的作用下，一步反应直接生成低碳烯烃。与间接法（co和h2先反应生成甲醇，甲醇再转化为低碳烯烃）相比，直接法可省去变换和甲醇合成过程，而且不需要消耗水进行水汽变换工艺，流程更短、能耗更低，技术发展前景更好。目前，该一步法合成低碳烯烃技术已完成工业中试，具备一定的工业化应用前景。
3、但是，该产物当中还包含了大量的co2。co2的生成不仅造成温室气体的排放，同时还造成大量c资源的浪费，从而影响该技术的经济性。具体解决办法中，除了对现有催化剂进行改进，从而降低co2的产生外，另外一个解决路径就是将产生的co2进行转化。如何将一步法合成气制低碳烯烃和co2高效转化相耦合是本技术的难点。
技术实现思路
1、针对现有技术的缺陷，本专利技术一种一氧化碳和二氧化碳分步耦合加氢制备低碳烯烃的系统和方法，在实现co加氢的同时，将co加氢的产物co2进行进一步加氢，实现了碳资源的高效利用。>
2、一氧化碳和二氧化碳分步耦合加氢制备低碳烯烃的系统，包括依次连接的合成气预热加压系统和co加氢系统，所述co加氢系统包括依次相连的第一固定床反应器和第一冷却装置，所述合成气预热加压系统与第一固定床反应器相连，所述第一冷却装置还通过管路依次连接有co2分离系统、第一气体分离系统、第二气体分离系统、增压系统和co2加氢系统；所述co2分离系统还通过co2输送管路与增压系统相连，所述第二气体分离系统还通过第一回流管路与合成气预热加压系统相连，所述co2加氢系统还通过第二回流管路与co2分离系统相连。
3、优选地，所述co2加氢系统包括依次相连的第二预热器、第二固定床反应器和第二冷却装置，所述第二冷却装置与co2分离系统相连，所述第二预热器与增压系统相连。
4、优选地，所述合成气预热加压系统包括依次相连的气体压缩机和第一预热器，所述第一预热器与第一固定床反应器相连。
5、优选地，所述co2分离系统包括依次相连的co2吸收塔和co2解析塔，其中，所述第一冷却装置与co2吸收塔的进口相连，所述co2吸收塔的进口与还第二冷却装置相连，所述co2吸收塔的出口还与第一气体分离系统相连，所述co2解析塔的出口与所述增压系统相连。在co2吸收塔内，其中的co2被吸收液所富集，然后在解析塔内，吸收液中的co2再被解析出来，得到高纯度的co2进入增压系统。
6、co加氢系统的产物主要为低碳烯烃、低碳烷烃、co2，还有未反应的co和h2；其中，co2在co2分离系统中分离出去；剩余的进入第一气体分离系统。在第一气体分离系统内，将未反应的原料co和h2与其中的产物低碳烯烃、低碳烷烃进行分离，得到产物低碳烯烃、低碳烷烃，可进一步分离提纯得到低碳烯烃产物；分离出来的co和h2进入第二气体分离系统，将其中的一部分h2分离出来参与co2加氢反应。
7、优选地，第一气体分离系统和第二气体分离系统均为变压吸附装置或者膜分离装置；或者第一气体分离系统、第二气体分离系统分别为变压吸附装置和膜分离装置。
8、优选地，所述第一固定床反应器与第二预热器通过换热管路相连。所述换热管路中设置有热媒介。因为co的加氢为放热反应，而co2的加氢为吸热反应，为此可以将co加氢产生的热量，以热媒介（例如熔盐或者导热油）的形式传递到co2加氢系统，从而实现整个反应系统的热量高效利用。
9、优选地，在第二气体分离系统和增压系统之间连接的管路上还连接有h2管路。所述h2管路主要用于补充/驰放h2。
10、优选地，所述气体压缩机的输入端还连接有用于调节h2/co比例的合成气预处理系统，所述合成气预处理系统还与所述增压系统相连。为了保证co加氢系统中原料的充分利用，需调节h2/co的比例，采用合成气预处理系统对原料中h2/co比例进行调节，将原料中多余的h2分离进入增压系统参与co2加氢反应，剩余的h2和co则进入合成气预热加压系统。
11、更优选地，所述合成气预处理系统为膜分离装置。
12、采用上述系统进行一氧化碳和二氧化碳分步耦合加氢制备低碳烯烃的方法，具体如下：
13、（一）将合成气通入合成气预热加压系统，加压至3-8mpa，然后预热至350-450℃后，进入co加氢系统中，在第一固定床反应器中，在co加氢催化剂的作用下，进行co加氢反应；
14、（二）co加氢反应的产物经过第一冷却装置冷却，进入co2分离系统，将产物中的co2分离出来，分离出的co2通过co2输送管路进入增压系统，其他产物进入第一气体分离系统；
15、（三）在第一气体分离系统内，将未反应的原料co和h2与其中的产物低碳烯烃、低碳烷烃进行分离，得到产物低碳烯烃、低碳烷烃，分离出来的co和h2进入第二气体分离系统；
16、（四）在第二气体分离系统中，将其中的一部分h2进一步分离，剩余的co和h2通过第一回流管路进入合成气预热加压系统；分离得到的h2进入增压系统与co2分离系统分离出来的co2混合，增压至0.5-8mpa后进入co2加氢系统，在co2加氢催化剂的作用下进行co2加氢反应，co2加氢反应的产物通过第二回流管路回流至co2分离系统。
17、本专利技术的优点：
18、（1）本专利技术提供的系统及方法，在实现co加氢的同时，将co加氢的产物co2进一步加氢，从而实现了碳资源的高效利用；
19、（2）co加氢和co2加氢在同一系统中进行，工艺简单。
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1.一氧化碳和二氧化碳分步耦合加氢制备低碳烯烃的系统，包括依次连接的合成气预热加压系统（1）和CO加氢系统（2），其特征在于：所述CO加氢系统（2）包括依次相连的第一固定床反应器和第一冷却装置，所述合成气预热加压系统（1）与第一固定床反应器相连，所述第一冷却装置还通过管路依次连接有CO2分离系统（3）、第一气体分离系统（4）、第二气体分离系统（5）、增压系统（6）和CO2加氢系统（7）；所述CO2分离系统（3）还通过CO2输送管路（8）与增压系统（6）相连，所述第二气体分离系统（5）还通过第一回流管路（9）与合成气预热加压系统（1）相连，所述CO2加氢系统（7）还通过第二回流管路（10）与CO2分离系统（3）相连。
2.根据权利要求1所述一氧化碳和二氧化碳分步耦合加氢制备低碳烯烃的系统，其特征在于：所述CO2加氢系统（7）包括依次相连的第二预热器、第二固定床反应器、第二冷却装置，所述第二冷却装置与CO2分离系统（3）相连，所述第二预热器与增压系统（6）相连。
3.根据权利要求2所述一氧化碳和二氧化碳分步耦合加氢制备低碳烯烃的系统，其特征在于：所述合成气预热
4.根据权利要求3所述一氧化碳和二氧化碳分步耦合加氢制备低碳烯烃的系统，其特征在于：所述CO2分离系统（3）包括依次相连的CO2吸收塔和CO2解析塔，其中，所述第一冷却装置与CO2吸收塔的进口相连，所述CO2吸收塔的进口与还第二冷却装置相连，所述CO2吸收塔的出口还与第一气体分离系统（4）相连，所述CO2解析塔的出口与所述增压系统（6）相连。
5.根据权利要求3所述一氧化碳和二氧化碳分步耦合加氢制备低碳烯烃的系统，其特征在于：第一气体分离系统（4）和第二气体分离系统（5）均为变压吸附装置或者膜分离装置；或者第一气体分离系统（4）、第二气体分离系统（5）分别为变压吸附装置和膜分离装置。
6.根据权利要求5所述一氧化碳和二氧化碳分步耦合加氢制备低碳烯烃的系统，其特征在于：所述第一固定床反应器与第二预热器还通过换热管路（11）相连。
7.根据权利要求6所述一氧化碳和二氧化碳分步耦合加氢制备低碳烯烃的系统，其特征在于：在第二气体分离系统（5）和增压系统（6）之间连接的管路上还连接有H2管路（12）。
8.根据权利要求7所述一氧化碳和二氧化碳分步耦合加氢制备低碳烯烃的系统，其特征在于：所述气体压缩机的输入端还连接有用于调节H2/CO比例的合成气预处理系统（13），所述合成气预处理系统（13）还与所述增压系统（6）相连。
9.根据权利要求8所述一氧化碳和二氧化碳分步耦合加氢制备低碳烯烃的系统，其特征在于：所述合成气预处理系统（13）为膜分离装置。
10.一氧化碳和二氧化碳分步耦合加氢制备低碳烯烃的方法，其特征在于：采用权利要求1所述系统进行，具体如下：
...【技术特征摘要】
1.一氧化碳和二氧化碳分步耦合加氢制备低碳烯烃的系统，包括依次连接的合成气预热加压系统（1）和co加氢系统（2），其特征在于：所述co加氢系统（2）包括依次相连的第一固定床反应器和第一冷却装置，所述合成气预热加压系统（1）与第一固定床反应器相连，所述第一冷却装置还通过管路依次连接有co2分离系统（3）、第一气体分离系统（4）、第二气体分离系统（5）、增压系统（6）和co2加氢系统（7）；所述co2分离系统（3）还通过co2输送管路（8）与增压系统（6）相连，所述第二气体分离系统（5）还通过第一回流管路（9）与合成气预热加压系统（1）相连，所述co2加氢系统（7）还通过第二回流管路（10）与co2分离系统（3）相连。
2.根据权利要求1所述一氧化碳和二氧化碳分步耦合加氢制备低碳烯烃的系统，其特征在于：所述co2加氢系统（7）包括依次相连的第二预热器、第二固定床反应器、第二冷却装置，所述第二冷却装置与co2分离系统（3）相连，所述第二预热器与增压系统（6）相连。
3.根据权利要求2所述一氧化碳和二氧化碳分步耦合加氢制备低碳烯烃的系统，其特征在于：所述合成气预热加压系统（1）包括依次相连的气体压缩机和第一预热器，所述第一预热器与第一固定床反应器相连。
4.根据权利要求3所述一氧化碳和二氧化碳分步耦合加氢制备低碳烯烃的系统，其特征在于：所述co2分离系统（3）包括依次相连的co2吸收塔和co2解析塔，其中，所述第一冷却...
【专利技术属性】
技术研发人员：景旭亮，孙育滨，李鸿雄，陈景，李彦男，
申请(专利权)人：陕西延长石油集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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