[发明专利]一种以煤和炼厂干气为原料制烯烃的系统以及制烯烃的方法

说明书

本发明涉及一种以煤和炼厂干气为原料制烯烃的系统以及使用该系统以煤和炼厂干气为原料制烯烃的方法，其中，该系统包括依次连接的水煤浆制备单元、煤气化单元、合成气净化单元、费托合成单元，费托合成单元的二氧化碳出口和/或合成气净化单元的二氧化碳出口与甲烷干重整单元的二氧化碳入口连通，炼厂干气分离单元的甲烷出口与甲烷干重整单元的甲烷入口连通，或者炼厂干气分离单元的甲烷出口和费托合成单元的甲烷出口均与甲烷干重整单元的甲烷入口连通。本发明提供的以煤和炼厂干气为原料制烯烃的系统，对二氧化碳和甲烷这两种温室气体同时加以利用，使之转变为具有高附加值的产物，减少温室气体排放，显著提高整体工艺的资源、能源利用率。

技术领域

本发明涉及一种以煤和炼厂干气为原料制烯烃的系统，以及以煤和炼厂干气为原料制烯烃的方法。

背景技术

烯烃是化学工业生产中重要的基础化工原料，也是衡量一个国家石油化学工业发展水平的标志。预计到2015年我国乙烯产能2750万吨，国内保障能力为64％；预计到2015年我国丙烯产能2400万吨，国内保障能力为77％，我国烯烃供求关系紧张。目前制取低碳烯烃的方法按原料可以划分为3大类：石油路线、天然气路线和煤炭路线。采用轻油裂解的方法，即石油路线来制取低碳烯烃的方法为世界上大多数国家所采用，约占烯烃产量的65％左右。以天然气为原料，通过氧化偶联或本森法制取低碳烯烃技术，产品中主要是以乙烯为主，丙烯的产量较低。以煤基合成气经甲醇制烯烃的研究也取得了迅速发展，已在国内建了多套工艺装置。

我国能源呈富煤、多天然气、缺油的资源分布局面，通过费托合成将煤或天然气间接转化为洁净、高效液体燃料是合理利用资源的重要方面，可以缓解我国石油供需矛盾的主要技术途径。近年来我国煤化工领域煤经甲醇制烯烃迅速崛起，而煤经合成气直接制烯烃(FTO工艺)是另一种煤制烯烃工艺。该工艺首先将煤或天然气转化为合成气(一氧化碳和氢气)，再经过费托合成直接制得碳原子数小于或等于4的低碳烯烃的过程。目前常用的FTO工艺制烯烃工艺流程见图1，包括依次连接的水煤浆制备单元、煤气化单元、水煤气变换单元、合成气净化单元、费托合成单元和烯烃分离单元，具体流程为将粉煤与水在水煤浆制备单元中制成水煤浆，将水煤浆输送进入煤气化单元，与氧气生成煤气化粗合成气，煤气化粗合成气经水煤气变换单元调整氢气与一氧化碳的摩尔比使其符合费托合成反应的要求，再经合成气净化单元脱除酸性气体和硫化物，得到净化合成气，将得到的净化合成气输送入费托合成单元发生费托合成，产生含烯烃的物流，该物流经烯烃分离单元分离出烯烃，费托合成单元产生的二氧化碳和甲烷则外排。其主要问题在于：1、能耗高、碳原子利用率低；2、二氧化碳排放量是传统石油路线的5～6倍；由于费托合成产品分布受Anderson-Schulz-Flory规律(链增长以指数递减的摩尔分布)的限制，且受制于反应强放热性导致的大量甲烷、二氧化碳生成，FTO工艺整体能效偏低，严重影响FTO工艺的工业化进程。因此，优化FTO工艺，选择一种能效高、减排温室气体的系统非常重要。

发明内容

为了克服上述缺陷，本发明提供一种以煤和炼厂干气为原料制烯烃的系统和方法，使用本发明提供的系统制备烯烃，具有温室气体排放量少且系统能效高的优点。

为了实现上述目的，本发明提供一种以煤和炼厂干气为原料制烯烃的系统，其特征在于，该系统包括水煤浆制备单元、煤气化单元、合成气净化单元、费托合成单元、炼厂干气分离单元和甲烷干重整单元，所述水煤浆制备单元、煤气化单元、合成气净化单元、费托合成单元依次连接，所述费托合成单元的二氧化碳出口和/或合成气净化单元的二氧化碳出口与甲烷干重整单元的二氧化碳入口连通，炼厂干气分离单元的甲烷出口与甲烷干重整单元的甲烷入口连通，或者炼厂干气分离单元的甲烷出口和费托合成单元的甲烷出口均与甲烷干重整单元的甲烷入口连通。

本发明还提供了一种以煤和炼厂干气为原料制烯烃的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

1)将粉煤与水制成水煤浆；

2)将所述水煤浆与氧气发生高温气化反应制得煤气化粗合成气；