[发明专利]一种用合成气生产烯烃的改良工艺

说明书

本发明涉及一种从合成气生产烯烃的改良工艺。处理原材料以生产由H₂、CO和CO₂组成的合成气。合成气中的H₂和CO比例为1:1。合成气与至少一种第一催化剂接触，生成由二甲醚(DME)和未转化CO₂、H₂及CO组成的中间气流。未转化H₂和CO再循环至第一催化剂段，部分分离的CO₂再循环用于生产合成气。剩余中间气流与至少一种第二催化剂接触，生产由烯烃、H₂O、甲烷、乙烷和丙烷组成的第二气流。分离H₂O、甲烷、乙烷和丙烷，获得烯烃。分离的甲烷、乙烷和丙烷继续再循环以生产合成气。改良工艺的CAPEX和OPEX得以降低。

技术领域

本发明涉及一种用合成气生产烯烃的改良工艺。

背景技术

合成气通常是氢气(H₂)和一氧化碳(CO)的混合物。但是，由于工艺效率低，伴随合成气还会生产出二氧化碳(CO₂)。合成气可以用于多种应用，如生产甲醇、二甲醚(DME)、烯烃、氨和尿素，加热，产生蒸气以及发电。可以利用甲烷或天然气、液体燃料或固体燃料(如煤、焦炭、生物质、固体废料等)生产合成气。

以下反应或工艺介绍合成气的生产：

i.蒸气转化：

CH₄+H₂O＝CO+3H₂；

ii.部分氧化：

2CH₄+O₂＝2CO+4H₂；

iii.煤气化：

3C+O₂+H₂O＝3CO+H₂；

iv.干转化：

CH₄+CO₂＝2CO+2H₂；

v.水煤气变换反应：

合成气中的H₂和CO比例根据使用的原材料，以及用于生产合成气的工艺或反应条件而不同。

图1显示从合成气生产烯烃的传统工艺流程图。合成气(1)首先转化为甲醇(3)，然后将甲醇转化为烯烃。对于甲醇生产，采用的合成气(1)比例为H₂与CO 2:1。将合成气(1)引入水煤气变换反应器/段(50)，可以增加其中的H₂比例。由于生产合成气(1)过程中产生大量CO₂(2)，为了满足2:1的H₂与CO比例，需要从合成气(1)分离CO₂(2)。因此，将来自水煤气变换反应器/段(50)的合成气(1)引入分离器(100)。分离CO₂(2)后，将仅含少量CO₂的合成气(1)引入反应器(200)以生产甲醇(3)。下面介绍生产甲醇(3)的反应：

2H₂+CO＝CH₃OH(甲醇)

将甲醇(3)引入反应器(300)，对甲醇(3)脱氢，从而在反应器(300)内形成由烯烃(5)、未转化DME(6)和H₂O(7)组成的蒸气(4)。进一步将蒸气(4)引入分离器(400)，从蒸气(4)分离未转化DME(6)和H₂O(7)以获得烯烃(5)。分离的H₂O(7)和未转化DME(6)可进一步分别用于生产合成气(1)和烯烃(5)。

此外，此过程中产生大量CO₂，原因包括：