[发明专利]一种合成气一步法制取低碳烯烃的系统及方法

说明书

本发明涉及一种以合成气为原料一步法制取低碳烯烃的系统及方法。一种合成气一步法制取低碳烯烃的系统及方法，包括依次连接的原料气预处理单元、反应单元、脱油及含氧烃单元、脱二氧化碳单元、干燥单元及吸附分离单元；还包括与反映单元连接的取热单元；吸附分离单元产生的合成气还通入至反应单元中；其中，所述的原料气预处理单元为变压吸附装置或膜分离装置，反应单元为反应器，脱油及含氧烃单元及脱二氧化碳单元均为洗涤塔，干燥单元为干燥罐，吸附分离单元为变压吸附装置。本发明提供的工艺方法，步骤更为合理，且能由合成气一步制取低碳烯烃，可省略现有技术中常设置的合成气制甲醇装置，降低了设备投资。

技术领域

本发明涉及一种以合成气为原料一步法制取低碳烯烃的系统及方法。

背景技术

乙烯、丙烯的传统生产方法主要是采用石脑油蒸汽裂解技术制取，但受石油资源与成品油需求的影响，乙烯裂解用的石脑油资源日趋紧张。因此，开发非石油路线制取低碳烯烃受到广泛关注。结合我国“缺油、少气、富煤”的能源结构特征，由煤气化后的合成气为原料制取低碳烯烃具有重要的战略意义。

合成气制取低碳烯烃的方法，一般有两种路径，一是合成气转化甲醇制烯烃，二是合成气直接制烯烃。前者已经成功工业化实施，神华包头煤制烯烃采用了DMTO技术，是全球首套且成功商业化运营的煤经甲醇制烯烃工业化装置。装置主要由合成气制甲醇、甲醇制烯烃等部分组成，但其投资较大、能耗较高。近年来，合成气直接制烯烃由于路线短、能耗低的优点而受到持续关注。目前研究工作主要集中于催化剂的研发，而对于工艺流程研究相对匮乏。

CN 108017480A的专利申请文献公布了以煤为原料经合成气直接制低碳烯烃的装置和方法，其装置包括煤气化单元、合成气净化单元、反应制烯烃单元、气体回收及烯烃分离单元，在合成气净化单元与反应制烯烃单元之间设置有合成气混合器。该专利宏观上讲述烯烃路线，但没有详细讲述一步法制烯烃的工艺流程。

CN 109704901A的专利申请文献公布了一种用于合成气制备烯烃的方法，该发明侧重于把反应产品中的二氧化碳部分循环回反应器来解决催化剂结焦块、再生周期短、烯烃收率低的问题。该路线产品较复杂，没有进一步分离。

CN 108017481A的专利申请文献公布了一种由合成气直接制低碳烯烃的产品气的分离装置和方法，讲述反应器出来的粗产品如何进行分离，包括产品气净化单元、合成气一次回收单元、合成气二次回收单元、碳二与碳三及重组分分离单元、乙烯精馏单元、碳三与重组分分离单元、丙烯精馏单元和脱丁烷单元。该专利采用模拟软件对流程进行模拟，未考虑实际反应器出口重烃等组分对系统带来的影响。

发明内容

本发明旨在提成一种切实可行的以合成气为原料一步法制取低碳烯烃的系统及方法。

发明内容

本发明的技术方案在于：

一种合成气一步法制取低碳烯烃的系统，包括依次连接的原料气预处理单元、反应单元、脱油及含氧烃单元、脱二氧化碳单元、干燥单元及吸附分离单元；还包括与反应单元连接的取热单元；吸附分离单元产生的合成气还通入至反应单元中；其中，所述的原料气预处理单元为变压吸附装置或膜分离装置，反应单元为反应器，脱油及含氧烃单元、脱二氧化碳单元均为洗涤塔，干燥单元为干燥罐，吸附分离单元为变压吸附装置。

一种合成气一步法制取低碳烯烃的方法，包括如下步骤：

1)原料气S1经原料气预处理单元调节氢气与一氧化碳配比，得到合成气S2，合成气S2中H₂/CO摩尔比值为1~5；

2)合成气S2经反应单元，在反应单元中催化剂作用下生成C2-C5低碳烯烃、C1-C10烃类产物和未转化的合成气-产物混合物S3；

3)合成气-产物混合物S3经脱油及含氧烃单元，经洗涤脱除重烃和含氧烃，得到合成气-产物混合物S4；