煤基甲醇制低碳烯烴的系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種煤基甲醇制低碳烯烴系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：合成氣制甲醇系統(tǒng)；甲醇制低碳烯烴系統(tǒng)，與合成氣制甲醇系統(tǒng)的甲醇出料口相連；烯烴分離系統(tǒng)，與甲醇制低碳烯烴系統(tǒng)相連；煤氣化系統(tǒng)，與烯烴分離系統(tǒng)中脫甲烷塔的塔頂氣出口相連；催化劑再生系統(tǒng)，與甲醇制低碳烯烴系統(tǒng)的待生催化劑出料口相連；煙氣分離系統(tǒng)與催化劑再生系統(tǒng)的再生煙氣出口相連，設有一氧化碳出氣口；一氧化碳出氣口與煤氣化系統(tǒng)的合成氣出氣口和合成氣制甲醇系統(tǒng)的合成氣入氣口之間的第一流路相連通。上述系統(tǒng)通過將甲醇制低碳烯烴催化劑再生系統(tǒng)所產(chǎn)生再生煙氣中的一氧化碳經(jīng)過分離后作為原料返回使用，降低了原料單耗，提高了裝置運行的經(jīng)濟性，同時降低了環(huán)境污染。
【專利說明】煤基甲醇制低碳烯烴的系統(tǒng)【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及低碳烯烴生產(chǎn)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種煤基甲醇制低碳烯烴的系統(tǒng)?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]乙烯、丙烯、丁烯等低碳烯烴是重要的石油化工基礎(chǔ)原料。生產(chǎn)低碳烯烴的方法主要包括石腦油、輕柴油和加氫尾油蒸汽裂解，其中以石腦油蒸汽裂解為主。在我國，生產(chǎn)低碳烯烴的原料主要為石油，乙烯、丙烯、丁烯等產(chǎn)品的產(chǎn)量不能滿足市場需求，不得不長期進口大量乙烯和丙烯來彌補市場缺口。隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，石油供需矛盾日益突出，原油的對外依存度逐年增加。
[0003]以煤為原料經(jīng)煤氣化、合成氣制甲醇、再將甲醇轉(zhuǎn)化為乙烯、丙烯和丁烯等低碳烯烴是一條新型的烯烴生產(chǎn)路線。我國煤炭資源相對豐富，采用煤制烯烴工藝可以減少生產(chǎn)低碳烯烴對石油資源的依賴，同時可以明顯降低低碳烯烴的生產(chǎn)成本。這種將甲醇催化轉(zhuǎn)化為低碳烯烴的新工藝還有利于解決目前國內(nèi)所存在的甲醇產(chǎn)能過剩的問題。以煤為基礎(chǔ)原料制取低碳烯烴的裝置包括煤制合成氣、合成氣制甲醇、甲醇制烯烴、烯烴分離與加工等單元。
[0004]在甲醇制低碳烯烴的過程中，催化劑易積碳失活，因此需頻繁再生以保持反應器內(nèi)的反應活性，這使得甲醇制烯烴過程的生焦率較高。甲醇制烯烴催化劑再生時一般保留少量的積碳，這種不完全再生的方式有助于避免或縮短反應的誘導期，提高低碳烯烴的收率，同時也使再生煙氣中的一氧化碳含量較高。甲醇制烯烴裝置再生煙氣目前一般采用直接焚燒、回收熱量的處理方式。這種處理方式會增大了碳的排放量，同時將煙氣中的粉塵也容易隨之排入大氣，造成二次污染。再生煙氣中含量較高的一氧化碳是合成氣的主要成分之一，煤基甲醇制烯烴裝置在 上游建有合成氣制甲醇裝置，如能將其回收利用可以進一步降低生產(chǎn)烯烴的原料單耗，節(jié)約資源。
[0005]甲醇制烯烴產(chǎn)品氣中含有甲烷、氫氣、乙烷及丙烷等，這部分氣體一般用作燃料氣。甲烷和氫氣返回煤氣化單元，可以轉(zhuǎn)化為合成氣；乙烷和丙烷經(jīng)催化脫氫反應可轉(zhuǎn)化為乙烯、丙烯和氫氣，可以在增產(chǎn)低碳烯烴的同時提供一部分的氫氣，進一步增加一氧化碳回收利用的經(jīng)濟性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明旨在提供一種煤基甲醇制低碳烯烴的系統(tǒng)，以降低煤基甲醇制低碳烯烴系統(tǒng)運行過程中的碳排放和生產(chǎn)低碳烯烴的原料消耗。
[0007]為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種煤基甲醇制低碳烯烴系統(tǒng)，其特征在于，煤基甲醇制低碳烯烴系統(tǒng)包括:合成氣制甲醇系統(tǒng)，設有合成氣入氣口和甲醇出料口 ；甲醇制低碳烯烴系統(tǒng)，與合成氣制甲醇系統(tǒng)的甲醇出料口相連，設有待生催化劑出料口和MTO產(chǎn)品氣出氣口；烯烴分離系統(tǒng)，與甲醇制低碳烯烴系統(tǒng)的MTO產(chǎn)品氣出料口相連，設有與MTO產(chǎn)品氣出氣口相連的MTO產(chǎn)品氣入氣口，以及與MTO產(chǎn)品氣入氣口相連的脫甲烷塔，脫甲烷塔設有塔頂氣出口 ；煤氣化系統(tǒng)，與烯烴分離系統(tǒng)中脫甲烷塔的塔頂氣出口相連，設有合成氣出氣口，合成氣出氣口與合成氣制甲醇系統(tǒng)的合成氣入氣口相連；催化劑再生系統(tǒng)，與甲醇制低碳烯烴系統(tǒng)的待生催化劑出料口相連，設有再生煙氣出口 ；煙氣分離系統(tǒng)，與催化劑再生系統(tǒng)的再生煙氣出口相連，設有一氧化碳出氣口 ；一氧化碳出氣口與煤氣化系統(tǒng)的合成氣出氣口和合成氣制甲醇系統(tǒng)的合成氣入氣口之間的第一流路相連通。
[0008]進一步地，上述煤氣化系統(tǒng)與合成氣制甲醇系統(tǒng)之間設有合成氣凈化裝置，煙氣分離系統(tǒng)的一氧化碳出氣口與第二流路或者第三流路相連通，第二流路位于合成氣出氣口和合成氣凈化裝置之間，第三流路位于合成氣凈化裝置合成氣出氣口和合成氣制甲醇裝置的合成氣入氣口之間。
[0009]進一步地，上述煙氣分離系統(tǒng)包括:氣固分離裝置，位于催化劑再生系統(tǒng)與第一流路之間，設有與催化劑再生系統(tǒng)的再生煙氣出氣口相連的再生煙氣入氣口，以及與第一流路相連通的一氧化碳出氣口。
[0010]進一步地，上述一氧化碳出氣口與第三流路相連通時，煙氣分離系統(tǒng)包括:氣固分離裝置，位于催化劑再生系統(tǒng)與第三流路之間，設有與催化劑再生系統(tǒng)的再生煙氣出氣口相連的再生煙氣入氣口，及脫固氣體出口，以及氣體分離裝置，位于在氣固分離裝置與第三流路之間，設有與脫固氣體出口相連的脫固氣體入口及一氧化碳出氣口。
[0011]進一步地，上述氣固分離裝置為旋風分離器和/或急冷塔。
[0012]進一步地，上述氣體分離裝置為分子篩變壓吸附裝置或膜分離裝置。
[0013]進一步地，上述氣體分離裝置為分子篩變壓吸附裝置時，所使用的吸附劑為5A分子篩，優(yōu)選為擔載銅的5A分子篩。
[0014]進一步地，上述煙氣分離系統(tǒng)還包括換熱裝置，換熱裝置設置在催化劑再生系統(tǒng)的再生煙氣出氣口與氣固分離裝置的再生煙氣入氣口之間，優(yōu)選地，換熱裝置用于加熱煤基甲醇制低碳烯烴系統(tǒng)中待加熱流路。
[0015]進一步地，上述煤基甲醇制低碳烯烴的系統(tǒng)還包括:催化脫氫裝置，其上設有乙烷入口和/或丙烷入口，以及含氫產(chǎn)品氣出氣口，含氫產(chǎn)品氣出氣口與MTO產(chǎn)品氣出氣口和MTO產(chǎn)品氣入氣口之間的流路相連通。
[0016]進一步地，上述烯烴分離系統(tǒng)中還包括:脫乙烷塔，與脫甲烷塔的塔底液出液口相連，其上包括C2組分輸出口和C3組分輸出口 ；乙烯精餾塔，與脫乙烷塔的C2組分輸出口相連，包括乙烯出口和乙烷出口 ；丙烯精餾塔，與脫乙烷塔的C3組分輸出口相連，包括丙烯出口和丙烷出口 ；乙烯精餾塔的乙烷出口與催化脫氫裝置的乙烷入口相連；丙烯精餾塔的丙烷出口與催化脫氫裝置的丙烷入口相連。
[0017]本發(fā)明所提供的煤基甲醇制低碳烯烴的系統(tǒng)通過將甲醇制低碳烯烴催化劑再生系統(tǒng)所產(chǎn)生再生煙氣中的一氧化碳經(jīng)過分離后作為原料返回使用，一方面降低了原料單耗，提高了裝置運行的經(jīng)濟性，另一方面避免了再生煙氣的焚燒排放對外部環(huán)境的影響。
[0018]另外，本發(fā)明所提供的煤基甲醇制低碳烯烴的系統(tǒng)還可以進一步包括催化脫氫裝置，通過將乙烷和丙烷脫氫所產(chǎn)生的氫氣以及甲醇制烯烴過程所產(chǎn)生的甲烷、氫氣作為原料氣返回至煤氣化系統(tǒng)進一步提高了再生煙氣中一氧化碳回收利用的經(jīng)濟性。同時通過乙烷、丙烷脫氫生成乙烯和丙烯，提高了乙烯和丙烯的產(chǎn)率?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0019]構(gòu)成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中:
[0020]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明煤基甲醇制低碳烯烴系統(tǒng)的流程示意圖；
[0021]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明一種實施例中煤基甲醇制低碳烯烴系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；以及
[0022]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明另一種實施例中煤基甲醇制低碳烯烴系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖?！揪唧w實施方式】
[0023]需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下 面將參考附圖并結(jié)合實施例來詳細說明本發(fā)明。
[0024]正如【背景技術(shù)】部分所介紹的，甲醇制烯烴裝置催化劑再生產(chǎn)生的煙氣中含有大量的一氧化碳，這部分一氧化碳以及甲醇制烯烴過程產(chǎn)生的氫氣、甲烷和烷烴脫氫反應產(chǎn)生的氫氣可以回收用作制取甲醇的合成氣原料，可達到降低原料消耗及碳排放并增產(chǎn)低碳烯烴的目的。本發(fā)明中提供了一種煤基甲醇制低碳烯烴的系統(tǒng)。如圖1所示，該系統(tǒng)包括合成氣制甲醇系統(tǒng)10、甲醇制低碳烯烴系統(tǒng)20、烯烴分離系統(tǒng)30、煤氣化系統(tǒng)40、催化劑再生系統(tǒng)50、以及煙氣分離系統(tǒng)60。其中合成氣制甲醇系統(tǒng)10設有合成氣入氣口和甲醇出料口 ；甲醇制低碳烯烴系統(tǒng)20與合成氣制甲醇系統(tǒng)的甲醇出料口相連，設有待生催化劑出料口和MTO產(chǎn)品氣出氣口 ；烯烴分離系統(tǒng)30與甲醇制低碳烯烴系統(tǒng)相連，設有與所述MTO產(chǎn)品氣出氣口相連，以及與MTO產(chǎn)品氣入氣口相連的脫甲烷塔312，脫甲烷塔312設有塔頂氣出口 ；煤氣化系統(tǒng)40與烯烴分離系統(tǒng)中脫甲烷塔312的塔頂氣出口相連，設有合成氣出氣口，合成氣出氣口與合成氣制甲醇系統(tǒng)的合成氣入氣口相連；催化劑再生系統(tǒng)50與甲醇制低碳烯烴系統(tǒng)的待生催化劑出料口相連，設有再生煙氣出口 ；煙氣分離系統(tǒng)60與催化劑再生系統(tǒng)50的再生煙氣出口相連，設有一氧化碳出氣口 ；一氧化碳出氣口與煤氣化系統(tǒng)40的合成氣出氣口合合成氣制甲醇系統(tǒng)10的合成氣入氣口之間的第一流路相連通。
[0025]在上述煤基甲醇制低碳烯烴的系統(tǒng)中所使用的合成氣制甲醇系統(tǒng)10、甲醇制低碳烯烴系統(tǒng)20、烯烴分離系統(tǒng)30、煤氣化系統(tǒng)40、催化劑再生系統(tǒng)50均可采用現(xiàn)有設備，只要按照本申請所給出的連接關(guān)系進行連接即可。
[0026]由于甲醇制烯烴催化劑再生煙氣中不含硫氧化物、氮氧化物等，因此不需對其進行脫硫、脫硝處理。在本發(fā)明所提供的煤基甲醇制低碳烯烴的系統(tǒng)中通過把催化劑再生系統(tǒng)50中所產(chǎn)生的一氧化碳經(jīng)分離后返回到煤氣化系統(tǒng)40的合成氣出氣口至合成氣制甲醇系統(tǒng)10的合成氣入氣口之間的反應第一流路中作為合成氣原料使用。
[0027]在本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式中，煤基甲醇制低碳烯烴的系統(tǒng)中還包括設置在煤氣化系統(tǒng)40與合成氣制甲醇系統(tǒng)10之間設有合成氣凈化裝置70。此時，如圖2所示，上述煙氣分離系統(tǒng)60的一氧化碳出氣口可以與合成氣出氣口和合成氣凈化裝置70之間的第二流路相連通?；蛘呷鐖D3所示，上述煙氣分離系統(tǒng)60的一氧化碳出氣口也可以與合成氣凈化裝置70合成氣出氣口和合成氣制甲醇裝置10的合成氣入氣口之間的第三流路相連通。在這種結(jié)構(gòu)中，通過設置合成氣凈化裝置70，能夠凈化由煤氣化裝置15所產(chǎn)生的粗合成氣，并調(diào)節(jié)合成氣中一氧化碳和氫氣的相對含量，進而提高合成氣制甲醇系統(tǒng)10的收率。[0028]在本發(fā)明上述煤基甲醇制低碳烯烴的系統(tǒng)中煙氣分離系統(tǒng)60可以采用多種方式，只要能夠?qū)崿F(xiàn)將再生煙氣中的微量催化劑顆粒去除、再生煙氣降溫及一氧化碳分離的目的即可。在本發(fā)明的一種優(yōu)選方式中，該煙氣分離系統(tǒng)60包括氣固分離裝置61。該氣固分離裝置61位于催化劑再生系統(tǒng)50和上述第一流路之間，設有與催化劑再生系統(tǒng)50的再生煙氣出氣口相連的再生煙氣入氣口，以及與上述第一流路相連通的一氧化碳出氣口。優(yōu)選在這種方案中氣固分離裝置61包括但不限于為急冷塔，以實現(xiàn)降溫并脫除攜帶的催化劑微粒的目的。
[0029]在本發(fā)明上述煤基甲醇制低碳烯烴的系統(tǒng)中，當煙氣分離系統(tǒng)60的一氧化碳出口與反應第二流路連通時，一氧化碳中允許存在一定量的惰性氣體(此處的惰性氣體為非反應性氣體，例如氮氣)，這些惰性氣體可以在后續(xù)的合成氣凈化裝置70中脫除，這就使得再生煙氣經(jīng)氣固分離后，不需要經(jīng)過氣體分離就可以進入到合成氣制甲醇系統(tǒng)10的反應流路中。當煙氣分離系統(tǒng)60的一氧化碳出口與反應第三流路相連通時，由于反應第三流路位于合成氣凈化裝置70和合成氣出氣口之間，此時如果由一氧化碳出口流出的一氧化碳氣體不經(jīng)過凈化就直接被送入到合成氣制甲醇系統(tǒng)10中，由于在一氧化碳氣體可能會存在其他惰性氣體，這有可能會影響合成氣制甲醇系統(tǒng)10的收率。
[0030]在本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式中，當煙氣分離系統(tǒng)40的一氧化碳出氣口與第三流路相連通時，煙氣分離系統(tǒng)60包括氣固分離裝置61和氣體分離裝置63。氣固分離裝置61位于催化劑再生系統(tǒng)50與第三流路之間，設有與催化劑再生系統(tǒng)50的再生煙氣出氣口相連的再生煙氣入氣口，以及脫固氣體出口。該氣固分離裝置61主要用于脫除再生煙氣中所攜帶的固體顆粒，此處將這種脫除固體顆粒后的再生煙氣稱為脫固氣體。氣體分離裝置63位于在氣固分離裝置61與第三流路之間，設有與脫固氣體出口相連的脫固氣體入口及一氧化碳出氣口。 該氣體分離裝置63用于脫出脫固氣體中的雜質(zhì)氣體。在實際操作中，在一氧化碳出氣口與第三流路之間的流路上還可以設置壓力泵以調(diào)整由一氧化碳出氣口輸出的一氧化碳的壓力。優(yōu)選該壓力泵設置在氣固分離裝置61和氣體分離裝置63之間。
[0031]當煙氣分離系統(tǒng)60包括上述結(jié)構(gòu)時，優(yōu)選氣固分離裝置61為旋風分離器和急冷塔的聯(lián)用，以脫除其中攜帶的催化劑顆粒。優(yōu)選氣體分離裝置63為分子篩變壓吸附裝置(應用分子篩變壓吸附技術(shù))或膜分離裝置(應用膜分離技術(shù))，更優(yōu)選氣體分離裝置63為分子篩變壓吸附裝置時，所使用的吸附劑為5A分子篩，尤其優(yōu)選為擔載銅的5A分子篩，擔載銅的5A分子篩作為吸附劑使用能夠提高惰性氣體的分離效率。
[0032]上述煤基甲醇制低碳烯烴的系統(tǒng)中，煙氣分離系統(tǒng)60還可以包括換熱裝置65，該換熱裝置65設置在催化劑再生系統(tǒng)50的再生煙氣出氣口與氣固分離裝置61的再生煙氣入氣口之間。在此處設置換熱裝置65能夠利用再生煙氣所攜帶的熱能并降低再生煙氣的溫度。優(yōu)選地，該換熱裝置65用于加熱系統(tǒng)中待加熱流路，該流路包括但不限于流通甲醇或除氧水的流路。
[0033]上述煤基甲醇制低碳烯烴的系統(tǒng)中還包括催化脫氫裝置80。催化脫氫裝置80上設有乙烷入口和/或丙烷入口，以及含氫產(chǎn)品氣出氣口，含氫產(chǎn)品氣出氣口與MTO產(chǎn)品氣出氣口和MTO產(chǎn)品氣入氣口之間的流路相連通。上述煤基甲醇制低碳烯烴的系統(tǒng)通過添加催化脫氫裝置，不但可以將乙烷和丙烷脫氫所產(chǎn)生的氫氣作為原料氣返回至合成氣制甲醇系統(tǒng)的反應流路，與再生煙氣經(jīng)分離所得一氧化碳一起增產(chǎn)甲醇，同時也可以增產(chǎn)乙烯和丙烯。
[0034]在這種煤基甲醇制低碳烯烴的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，在經(jīng)催化脫氫裝置80中脫氫反應所產(chǎn)生的產(chǎn)品氣為主要包括丙烯、乙烯、丙烷、乙烷及氫氣的含氫混合氣體。將由催化脫氫裝置80產(chǎn)生的含氫混合氣體與MTO反應產(chǎn)品氣匯合后，一起通過烯烴分離系統(tǒng)30，并在烯烴分離系統(tǒng)30中分離丙烯、乙烯、丙烷和乙烷。在烯烴分離系統(tǒng)30中脫甲烷塔的塔頂氣出口輸出氫氣、甲烷及少量一氧化碳。這些氣體加壓后進入煤氣化系統(tǒng)40，在煤氣化系統(tǒng)40中甲燒轉(zhuǎn)化生成一氧化碳和氫氣。
[0035]優(yōu)選地，在MTO產(chǎn)品氣出氣口和MTO產(chǎn)品氣入氣口之間的流路上設有降溫干燥系統(tǒng)90，該降溫干燥系統(tǒng)90用于對MTO產(chǎn)品氣進行急冷、水洗、壓縮、堿洗及干燥處理，并將處理后的MTO產(chǎn)品氣輸送至烯烴分離裝置11，該降溫干燥系統(tǒng)90采用常規(guī)裝置即可。此時，上述催化脫氫裝置80的含氫產(chǎn)品氣出氣口連接在MTO產(chǎn)品氣出氣口與降溫干燥系統(tǒng)90之間的流路上，以便于利用干燥系統(tǒng)90對經(jīng)催化脫氫裝置80中脫氫反應所產(chǎn)生的產(chǎn)品氣進行急冷、水洗、壓縮、堿洗及干燥處理，進而適應于后續(xù)烯烴分離系統(tǒng)30的處理環(huán)境。
[0036]在本發(fā)明上述煤基甲醇制低碳烯烴的系統(tǒng)中烯烴分離系統(tǒng)30可以直接采用已有的設備。在本發(fā)明的一種優(yōu)選方式中，如圖3所示，該烯烴分離系統(tǒng)11包括:脫丙烷塔311、脫甲烷塔312、脫丁烷塔313、脫乙烷塔314。其中脫丙烷塔311包括C3及以下組分輸出口和C4以上組分輸出口用于進行C3及以下組分和C4以上組分分離。脫甲烷塔312與脫丙烷塔311的C3及以下組分輸出口相連，還包括與煤氣化系統(tǒng)40相連的塔頂氣出口(塔頂氣包括甲烷、一氧化碳及氫氣)和C2、C3組分輸出口。脫丁烷塔313與脫丙烷塔311的C4以上組分輸出口相連，包括C4組分輸出口和C5+組分輸出口，用于進行C4組分和C5+組分的分離，脫乙烷塔314與脫甲烷塔312的C2、C3組分輸出口相連，包括C2組分輸出口和C3組分輸出口，用于分尚C2組分和C3組分。
[0037]在本發(fā)明上述烯烴分離系統(tǒng)30中除了上述已經(jīng)描述的結(jié)構(gòu)外，如圖3所示，還包括乙烯精餾塔315和丙烯精餾塔316。此時，該烯烴分離裝置11中脫乙烷塔314與脫甲烷塔312的液相出口相連，其上包括C2組分輸出口和C3組分輸出口 ；乙烯精餾塔315與脫乙烷塔的C2組分輸出口相連，包括乙烯出口和乙烷出口 ；丙烯精餾塔316與脫乙烷塔314的C3組分輸出口相連，包括丙烯出口和丙烷出口 ；乙烯精餾塔315的乙烷出口與催化脫氫裝置80的乙烷入口相連；丙烯精餾塔316的丙烷出口與催化脫氫裝置80的丙烷入口相連。
[0038]本發(fā)明所提供的再生煙氣回收再利用的運行思路不但適用于上述所提及的煤基甲醇制烯烴工業(yè)系統(tǒng)，同時也適用于其他利用再生煙氣作為合成氣原料的情況。如通過將再生煙氣中的一氧化碳先經(jīng)變換反應制取氫氣，然后將氫氣作為合成氣原料返回上游合成氣制甲醇或其他化工產(chǎn)品的裝置等。再生煙氣回收得到的一氧化碳或其變換氣及產(chǎn)品氣得到氫氣等合成氣組分除用于制取甲醇外也適用于通過甲烷化制取天然氣、通過費托合成路線制取液態(tài)油品以及制取低碳混合醇等有機化工產(chǎn)品。
[0039]以下結(jié)合實施例1至3進一步說明本發(fā)明的有益效果
[0040]實施例1 ( 如圖3所示)
[0041]煤基甲醇制低碳烯烴系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)包括:合成氣制甲醇系統(tǒng)10、甲醇制低碳烯烴系統(tǒng)20、烯烴分離系統(tǒng)30、煤氣化系統(tǒng)40、凈化裝置70、催化劑再生系統(tǒng)50、煙氣分離系統(tǒng)60(包括急冷塔)和催化脫氫裝置80。其中煙氣分離系統(tǒng)60的一氧化碳出氣口與合成氣凈化裝置70和合成氣出氣口之間的第三流路相連通。
[0042]煤基甲醇制低碳烯烴系統(tǒng)的操作方法:甲醇制低碳烯烴系統(tǒng)20中積碳失活的待生催化劑經(jīng)汽提后進入催化劑再生系統(tǒng)50，在670°C，0.23MPa (絕壓)的條件下與空氣發(fā)生燒焦反應。再生劑含碳量為1.7wt%，再生煙氣組成為一氧化碳17% ;二氧化碳6%，其余為氮氣。670°C的再生煙氣經(jīng)催化劑再生系統(tǒng)50中三級旋風分離器初步脫除攜帶的微量催化劑顆粒后，進入換熱裝置65與104°C、5MPa的中壓除氧水換熱，再生煙氣的溫度降至300°C。降溫之后的再生煙氣進入急冷塔(氣固分離裝置61)，與急冷水逆向接觸，在實現(xiàn)換熱的同時脫除其中攜帶的微量催化劑。出急冷塔的煙氣溫度降至40°C，然后進入氣體分離裝置63。該氣體分離裝置63為分子篩變壓吸附裝置，煙氣經(jīng)壓縮機加壓至2.4MPa后，進入吸附塔，采用負載銅的分子篩吸附劑通過變壓吸附的方法對煙氣進行分離。當被吸附雜質(zhì)傳質(zhì)前沿達到床層出口預留段時，吸附床轉(zhuǎn)入脫附再生過程，脫附壓力0.02MPa。再生煙氣經(jīng)煙氣分離系統(tǒng)分離得到的一氧化碳經(jīng)加壓至6.5MPa后與來自煤氣化系統(tǒng)40經(jīng)凈化裝置70凈化的凈化氣匯合，一起進入合成氣制甲醇系統(tǒng)10。來自MTO反應器的產(chǎn)品氣進入降溫干燥系統(tǒng)90，經(jīng)急冷、水洗、壓縮、堿洗及干燥后進入烯烴分離裝置30，先進入脫丙烷塔311將C3及以下組分與C4以上組分分離，其中C3及以下組分在脫丙烷塔311的塔頂采出，C4以上組分在脫丙烷塔311的塔底采出。C4以上組分進入脫丁烷塔313，實現(xiàn)C4組分和C5+組分的分離，C3及以下組分進入脫甲烷塔312，在脫甲烷塔312的塔頂，甲烷、一氧化碳及氫氣采出。脫甲烷塔312塔底流出物進入脫乙烷塔實現(xiàn)C2和C3組分的分離。脫乙烷塔314塔頂?shù)腃2組分進入乙烯精餾塔315以得到聚合級的乙烯，乙烯精餾塔315的塔底流出物為乙烷；脫乙烷塔314塔底的C3組分進入丙烯精餾塔316以得到聚合級的丙烯，丙烯精餾塔316的塔底流出物為丙烷。烯烴分離單元脫乙烷塔和脫丙烷塔的塔底分別富集的乙烷和丙烷預熱至250°C后進入催化脫氫裝置80，在350°C、0.3MPa、以氧化鎳為主要成分的催化劑作用下，發(fā)生催化脫氫反 應，產(chǎn)品氣主要包括丙烯、乙烯、丙烷、乙烷及氫氣。脫氫反應的產(chǎn)品氣出催化脫氫裝置80后與MTO反應產(chǎn)品氣匯合進入降溫干燥系統(tǒng)90，經(jīng)急冷、水洗等處理，其中所含的乙烯和丙烯與MTO反應產(chǎn)生的乙烯和丙烯一起在烯烴分離裝置30得到分離，其中的氫氣在脫甲烷塔312的塔頂收集。在脫甲烷塔頂?shù)玫降臍錃?、甲烷及一氧化碳加壓?.5MPa進入煤氣化反應器，在反應器中甲烷通過水蒸汽轉(zhuǎn)化反應生成一氧化碳和氫氣。
[0043]實施例2 (如圖2所示)
[0044]本實施例與實施例1的區(qū)別在于，甲醇制烯烴催化劑再生采用富氧再生的方式，再生煙氣經(jīng)降溫、脫除催化劑后，不需要進行氣體分離，經(jīng)壓縮后與煤氣化裝置40的合成氣出氣口和合成氣凈化裝置70的入氣口之間的第二流路相連通。待生催化劑與富氧空氣(氧氣含量60v%，氧碳質(zhì)量比控制為1.5~2:1)接觸發(fā)生燒焦反應。再生煙氣典型組成為一氧化碳~50% ;二氧化碳~24%，氮氣含量~26%。該組成隨氧碳比的變化會發(fā)生變動。再生煙氣經(jīng)換熱、急冷、水洗、干燥后，進入壓縮機，增壓至6.5MPa后與來自煤氣化裝置的粗合成氣匯合，與粗合成氣一起輸入到凈化裝置70中，經(jīng)變換、凈化后進入合成氣制甲醇系統(tǒng)10。
[0045]實施例3 (如圖3所示)
[0046]本實施例與實施例1的區(qū)別在于，甲醇制烯烴催化劑再生采用氧氣/ 二氧化碳混合氣作為燒焦主風，再生煙氣經(jīng)換熱、急冷降溫脫除催化劑、干燥后進入氣體分離裝置，因為此時煙氣的主要成分為一氧化碳和二氧化碳，采用普通的分子篩吸附劑即可。來自合成氣凈化裝置的二氧化碳和來自空氣分離裝置的氧氣混合后(氧氣體積含量為30% )，進入甲醇制烯烴催化劑再生器，再生煙氣的典型組成為一氧化碳40%，二氧化碳為60%。再生煙氣經(jīng)換熱后降溫至300°C后經(jīng)急冷降溫脫除催化劑，再經(jīng)干燥后進入氣體分離裝置，在氣體分離裝置63內(nèi)與分子篩吸附劑接觸實現(xiàn)一氧化碳和二氧化碳的分離，分離后的一氧化碳經(jīng)第三流路進入合成氣制甲醇裝置10。應當指出，分離得到的一氧化碳也可以與來自脫甲烷塔的塔頂氣匯合后，經(jīng)加壓至6.5MPa進入煤氣化系統(tǒng)。
[0047]由實施例1至3可以看出，由本發(fā)明所提供的這種煤基甲醇制低碳烯烴的系統(tǒng)通過把催化劑再生系統(tǒng)中所產(chǎn)生再生煙氣中的一氧化碳及MTO產(chǎn)品氣分離裝置得到的氫氣和甲烷返回至合成氣制甲醇系統(tǒng)的反應流路中作為原料使用，一方面降低了原料單耗，提高了裝置運行的經(jīng)濟性，另一方面避免了再生煙氣的焚燒排放對外部環(huán)境造成的影響。同時，通過添加催化脫氫裝置，不但可以將乙烷和甲烷脫氫所產(chǎn)生的氫氣作為原料氣返回至合成氣制甲醇系統(tǒng)，還可以提高乙烯和丙烯的產(chǎn)率。
[0048]效果說明:
[0049](I)、采用本發(fā) 明煤基甲醇制低碳烯烴的系統(tǒng)可以降低低碳烯烴的原料單耗:以180萬噸甲醇/年MTO工業(yè)裝置為例，采用實施例1至3中的方案，能夠?qū)TO產(chǎn)品氣中的乙烷和丙烷轉(zhuǎn)化為乙烯、丙烯，這就能夠增產(chǎn)乙烯1.55%以上，增產(chǎn)丙烯5.47%以上。同時理想狀態(tài)下，回收利用的甲烷和再生煙氣可以生成甲醇10.2噸/h，相當于節(jié)約煤16.3噸/h。生產(chǎn)低碳烯烴的甲醇單耗降低約3% ;煤單耗降低約4%。
[0050](2)、采用本發(fā)明煤基甲醇制低碳烯烴的系統(tǒng)還可以減少溫室氣體排放量:以180萬噸甲醇/年MTO工業(yè)裝置為例，正常生產(chǎn)時，再生煙氣中一氧化碳含量約為17% (體積分數(shù))，二氧化碳約為5%，因此將一氧化碳回收利用可以減少MTO環(huán)節(jié)二氧化碳排放量約80%。
[0051]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種煤基甲醇制低碳烯烴系統(tǒng)，其特征在于，所述煤基甲醇制低碳烯烴系統(tǒng)包括: 合成氣制甲醇系統(tǒng)(10)，設有合成氣入氣口和甲醇出料口 ； 甲醇制低碳烯烴系統(tǒng)(20)，與所述合成氣制甲醇系統(tǒng)的甲醇出料口相連，設有待生催化劑出料口和MTO產(chǎn)品氣出氣口 ； 烯烴分離系統(tǒng)(30)，包括脫甲烷塔(312)，所述脫甲烷塔(312)設有MTO產(chǎn)品氣入氣口，所述MTO產(chǎn)品氣入氣口與所述甲醇制低碳烯烴系統(tǒng)(20)的所述MTO產(chǎn)品氣出氣口相連，所述脫甲烷塔(312)還設有塔頂氣出口 ； 煤氣化系統(tǒng)(40)，與所述烯烴分離系統(tǒng)中脫甲烷塔(312)的塔頂氣出口相連，設有合成氣出氣口，所述合成氣出氣口與所述合成氣制甲醇系統(tǒng)(10)的合成氣入氣口相連； 催化劑再生系統(tǒng)(50)，與所述甲醇制低碳烯烴系統(tǒng)的待生催化劑出料口相連，設有再生煙氣出口； 煙氣分離系統(tǒng)(60)，與所述催化劑再生系統(tǒng)(50)的再生煙氣出口相連，設有一氧化碳出氣口 ；所述一氧化碳出氣口與所述煤氣化系統(tǒng)(40)的合成氣出氣口和合成氣制甲醇系統(tǒng)(10)的合成氣入氣口之間的第一流路相連通。
2.根據(jù)所述權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述煤氣化系統(tǒng)(40)與所述合成氣制甲醇系統(tǒng)(10)之間設有合成氣凈化裝置(70)，所述煙氣分離系統(tǒng)(60)的一氧化碳出氣口與第二流路或者第三流路相連通，所述第二流路位于所述合成氣出氣口和所述合成氣凈化裝置(70)之間，所述第三流路位于所述合成氣凈化裝置(70)合成氣出氣口和所述合成氣制甲醇裝置(10)的合成氣入氣口之間。
3.根據(jù)所述權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述煙氣分離系統(tǒng)(60)包括: 氣固分離裝置(61)，位于所述催化劑再生系統(tǒng)(50)與所述第一流路之間，設有與所述催化劑再生系統(tǒng)(50)的再生煙氣出氣口相連的再生煙氣入氣口，以及與所述第一流路相連通的所述一氧化碳出氣口。
4.根據(jù)所述權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述一氧化碳出氣口與所述第三流路相連通時，所述煙氣分離系統(tǒng)(60)包括: 氣固分離裝置(61)，位于所述催化劑再生系統(tǒng)(50)與所述第三流路之間，設有與所述催化劑再生系統(tǒng)(50)的再生煙氣出氣口相連的再生煙氣入氣口，及脫固氣體出口，以及 氣體分離裝置(63)，位于在所述氣固分離裝置(61)與所述第三流路之間，設有與所述脫固氣體出口相連的脫固氣體入口及所述一氧化碳出氣口。
5.根據(jù)所述權(quán)利要求3或4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述氣固分離裝置(61)為旋風分離器和/或急冷塔。
6.根據(jù)所述權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述氣體分離裝置(63)為分子篩變壓吸附裝置或膜分離裝置。
7 .根據(jù)所述權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述氣體分離裝置(63)為分子篩變壓吸附裝置時，所使用的吸附劑為5A分子篩，優(yōu)選為擔載銅的5A分子篩。
8.根據(jù)所述權(quán)利要求3或4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述煙氣分離系統(tǒng)(60)還包括換熱裝置(65)，所述換熱裝置(65)設置在所述催化劑再生系統(tǒng)(50)的再生煙氣出氣口與所述氣固分離裝置(61)的再生煙氣入氣口之間，優(yōu)選地，所述換熱裝置(65)用于加熱所述煤基甲醇制低碳烯烴系統(tǒng)中待加熱流路。
9.根據(jù)所述權(quán)利要求1至8中任一項所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述煤基甲醇制低碳烯烴的系統(tǒng)還包括: 催化脫氫裝置(80)，其上設有乙烷入口和/或丙烷入口，以及含氫產(chǎn)品氣出氣口，所述含氫產(chǎn)品氣出氣口與所述MTO產(chǎn)品氣出氣口和所述MTO產(chǎn)品氣入氣口之間的流路相連通。
10.根據(jù)所述權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述烯烴分離系統(tǒng)中還包括: 脫乙烷塔(314)，與所述脫甲烷塔(312)的塔底液出液口相連，其上包括C2組分輸出口和C3組分輸出口 ； 乙烯精餾塔(315)，與所述脫乙烷塔(314)的C2組分輸出口相連，包括乙烯出口和乙烷出口 ； 丙烯精餾塔(316)，與所述脫乙烷塔(314)的C3組分輸出口相連，包括丙烯出口和丙烷出口 ； 所述乙烯精餾塔(315)的乙烷出口與所述催化脫氫裝置(80)的乙烷入口相連；所述丙烯精餾塔(316)的丙烷 出口與所述催化脫氫裝置(80)的丙烷入口相連。
【文檔編號】C07C5/333GK104003833SQ201410240717
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年5月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月30日
【發(fā)明者】吳秀章, 南海明, 文堯順, 關(guān)豐忠, 盧衛(wèi)民, 公磊 申請人:神華集團有限責任公司, 中國神華煤制油化工有限公司