[发明专利]一种低碳烯烃的生产方法和一种低碳烯烃生产系统

说明书

本发明公开了一种低碳烯烃的生产方法和生产系统，所述制备方法包括在水蒸气重整反应条件下，将甲烷与水接触，得到水蒸气重整合成气；在干重整反应条件下，将甲烷与二氧化碳接触，得到干重整合成气；将水蒸气重整合成气和干重整合成气混合，以配制得到费托合成反应进料，将所述费托合成反应进料在产低碳烯烃的温度下与费托合成催化剂接触，得到费托合成产物物流，分离出费托合成产物物流中的甲烷和二氧化碳，将甲烷送入水蒸气重整步骤和/或干重整步骤中，将二氧化碳送入干重整步骤中。根据本发明的低碳烯烃的生产方法，能有效地降低系统能耗以及温室气体(如二氧化碳)的排放量。

技术领域

本发明涉及一种低碳烯烃的生产方法，本发明还涉及一种低碳烯烃生产系统。

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。目前制取低碳烯烃的方法按原料可以划分为三大类：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，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如图1所示，包括依次连接的水煤浆制备单元I、煤气化单元II、水煤气变换单元III、合成气净化单元IV、费托合成单元V和低碳烯烃分离单元VI，具体流程为将粉煤A与水B在水煤浆制备单元I中制成水煤浆C，将水煤浆C输送进入煤气化单元II，与氧气D反应生成煤气化粗合成气E，煤气化粗合成气E经水煤气变换单元III调整氢气与一氧化碳的摩尔比使其成为符合费托合成反应要求的变换后粗合成气F，再经合成气净化单元IV脱除酸性气体和硫化物M，得到净化合成气J，将得到的净化合成气J输送入费托合成单元V进行费托合成反应，产生含烯烃的费托反应产物N，费托反应产物N经低碳烯烃分离单元VI分离出低碳烯烃K，费托合成单元V产生的二氧化碳H和甲烷G则外排，一部分未反应的合成气Y循环回费托合成单元V，另一部分未反应的合成气作为驰放气Z排出系统。由该工艺制低碳烯烃的主要问题在于：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；3、由于费托合成产品分布受Anderson-Schulz-Flory规律(链增长依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，该工艺整体能效偏低，严重影响费托合成工艺的工业化进程。煤气化工艺大量的冷却用水和外排污水使水耗居高不下。

因此，仍然需要优化费托合成工艺，降低系统能耗以及温室气体的排放量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低碳烯烃的生产方法，该方法能有效地降低系统能耗以及温室气体的排放量。

根据本发明的第一个方面，本发明提供了一种低碳烯烃的生产方法，该方法包括以下步骤：

S11、在水蒸气重整反应条件下，将甲烷与水蒸气接触，得到水蒸气重整合成气；

S21、在干重整反应条件下，将甲烷与二氧化碳接触，得到干重整合成气；

S31、将至少部分水蒸气重整合成气和至少部分干重整合成气混合，以配制得到费托合成反应进料，将所述费托合成反应进料在产低碳烯烃的反应温度下与费托合成催化剂接触，得到费托合成产物物流；

S41、从所述费托合成产物物流中分离出低碳烯烃、甲烷和二氧化碳，将分离出的甲烷送入S11和S21中的一者、或两者中，将分离出的二氧化碳送入S21中。