CN103694074A - 一种以煤和焦炉气为原料制烯烃的系统及工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明属于能源与化工技术领域，公开了一种以煤和焦炉气为原料制烯烃的系统及工艺。一种以煤和焦炉气为原料制烯烃的系统，包括水煤浆制备单元、煤气化单元、合成气净化单元、甲醇合成单元和烯烃合成单元；还包括焦炉气分离单元、甲烷干重整单元、甲烷水蒸气重整单元及气体混合器。采用该系统制烯烃，可将焦炉气分离单元分离的氢气、甲烷干重整合成气、甲烷水蒸气重整合成气及煤气化单元生成的净合成气混合，调整合成气氢碳比至符合甲醇合成的要求合成甲醇，再合成烯烃。通过采用本发明的装置及工艺，可降低现有煤制烯过程中的CO2排放量，提高能源利用率，减少工业煤焦化工业废气排放。

Description

一种以煤和焦炉气为原料制烯烃的系统及工艺
技术领域
本发明属于能源与化工技术领域，具体涉及一种以煤和焦炉气为原料制烯烃的系统及工艺。
背景技术
烯烃是重要的平台化学品。近年来，世界烯烃的产能和需求快速的增长，尤其是中国增长较快。但是中国乙烯自给率仅50%左右，烯烃供应严重不足。烯烃生产工艺主要是烷烃、石脑油和汽油的裂解或者是热解，所以烯烃生产严重依赖石油，用石脑油来生产烯烃的比重占全世界烯烃生产比重的85%。中国能源结构中石油占16.2%，而煤炭占74.7%，因此发展煤替代石油制烯烃技术是未来主要的发展趋势。目前中国已有176万吨煤制烯烃投入商业化运行。目前，涉及煤制烯烃工艺的专利有：CN101941880A（2011）。
煤制烯烃工艺的流程简图见图1。煤制烯烃工艺主要由水煤浆制备单元1，煤气化单元2，水煤变换单元3，合成气净化单元4，甲醇合成单元5以及烯烃合成单元6组成。粗煤经洗选研磨后与水混合制成水煤浆，水煤浆进入煤气化单元，与空分单元得到的氧气经高温气化炉制成合成气，粗合成气进入水煤变换单元调整氢碳比，之后进入合成气净化单元脱除合成气中的硫化物和酸性气体，洁净的合成气经甲醇合成单元被直接合成甲醇，然后经烯烃合成单元合成乙烯和丙烯。
现有煤制烯烃过程存在两个主要问题：第一，煤制烯烃过程的能耗是传统的石油裂解路线的2倍；第二，煤制烯烃过程的CO2排放量是传统石油路线的5-6倍。煤制烯烃过程CO2排放量大和能效低的主要原因是，煤气化过程所产生的粗合成气的氢碳比仅为0.7左右，而合成甲醇所需的氢碳比为2.1左右，因此粗合成气需进入水煤变换单元，将合成气中的CO转化为H2和CO2，这样就造成了大量的CO2排放和碳元素的浪费，转化过程同时消耗大量的能量。
在煤化工过程中，应用碳捕集及封存（CCS）技术可明显减排CO2。但是，应用CCS技术，会降低过程能效，例如，IGCC发电过程增加CCS后，能效降低了10%左右；同时产品成本也相应增加，例如，煤气化过程增加CCS后，产品成本增加了约30%。
联供过程可以解决煤化工中存在的上述问题。例如，煤和天然气联供制甲醇过程，能效比煤单独生产甲醇过程提高了五个百分点，过程的净收益提高1.4倍。带有CH4干重整的煤和天然气联供过程，可减排CO2约79%。然而，由于我国的天然气储量并不丰富。在国家发改委2012年12月发布的《天然气利用政策》中，提出天然气主要用于城市清洁燃料和居民家居用气，以降低日益严重的城市大气污染。而以天然气为原料制备甲醇以及甲醇下游产品，是被明令禁止的。
目前，尚没有将焦炉气与煤进行联供生产烯烃的相关发明。焦炉气是焦炭生产过程中煤炭干馏后产生的气副产体，主要组成包括H2(55～60%)，CH4(23～27%)，CO(5～8%)，N2(3～6%)，CO2(<2%)以及一些烃类。中国每年的焦炉气产量约为350亿标准立方米，然而，除20%被作为燃料直接燃烧外，大部分焦炉气被直接排放进入大气，浪费了大量的资源。
发明内容
为了克服现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种以煤和焦炉气为原料制烯烃的系统；
本发明的另一目的在于提供采用上述系统制烯烃的工艺；
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种以煤和焦炉气为原料制烯烃的系统，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、甲醇合成单元和烯烃合成单元，所述水煤浆制备单元设有可通入煤粉的原料入口，水煤浆制备单元的水煤浆出口与煤气化单元的水煤浆原料入口直接连接，煤气化单元的煤气化粗合成气出口通过管道直接与合成气净化单元的粗合成气入口连接，合成气净化单元设有净合成气出口，甲醇合成单元设有甲醇合成用合成气入口及甲醇出口，甲醇出口通过管道与烯烃合成单元的甲醇原料入口连接；还包括焦炉气分离单元、甲烷干重整单元、甲烷水蒸气重整单元及气体混合器，所述气体混合器设置在合成气净化单元与甲醇合成单元之间；焦炉气分离单元的氢气出口通过管道与气体混合器的进气主管连接；焦炉气分离单元的焦炉气甲烷出口分两个通道，通过管道分别与甲烷干重整单元的干重整原料甲烷入口及甲烷水蒸气重整单元的水蒸气重整原料甲烷入口连接；合成气净化单元的净化尾气二氧化碳出口通过管道与甲烷干重整单元的二氧化碳进气口相连；甲烷水蒸气重整单元的水蒸气重整二氧化碳尾气出口通过管道与甲烷干重整单元的二氧化碳进气口相连；甲烷干重整单元的干重整合成气出口通过管道与气体混合器的进气主管连接；甲烷水蒸气重整单元的水蒸气重整合成气出口通过管道与气体混合器的进气主管连接；合成气净化单元的净合成气出口与气体混合器的进气主管连接；气体混合器的混合合成气出口通过管道与甲醇合成单元的甲醇合成用合成气入口连接。
所述焦炉气分离单元包含第一压缩换热器、焦炉气闪蒸塔及氢气甲烷分离塔；所述甲烷干重整单元包含干重整反应器、干重整气体闪蒸塔及安装在干重整反应器外部的干重整反应器夹套；所述甲烷水蒸气重整单元包含水蒸气重整反应器、第二压缩换热器、水蒸气重整气体闪蒸塔及安装在水蒸气重整反应器外部的水蒸气重整反应器夹套；
第一压缩换热器设有可通入原料焦炉气的原料焦炉气入口，第一压缩换热器的原料焦炉气出口通过管道与焦炉气闪蒸塔的闪蒸焦炉气入口连接，焦炉气闪蒸塔的闪蒸焦炉气出口通过管道与氢气甲烷分离塔的分离焦炉气入口连接，焦炉气闪蒸塔的焦炉气二氧化碳尾气出口通过管道与干重整反应器的二氧化碳进气口入口连接；氢气甲烷分离塔的焦炉气甲烷出口分两个通道，通过管道分别与干重整反应器的干重整原料甲烷入口及水蒸气重整反应器的水蒸气重整原料甲烷入口连接，氢气甲烷分离塔的氢气出口通过管道与气体混合器的进气主管连接；
合成气净化单元的净化尾气二氧化碳出口通过管道与干重整反应器的二氧化碳进气口相连，干重整反应器的干重整粗合成气出口通过管道与干重整气体闪蒸塔的粗合成气入口连接，干重整气体闪蒸塔的干重整合成气出口通过管道与气体混合器的进气主管连接；
水蒸气重整反应器设有可通入高压蒸汽的高压蒸汽入口，水蒸气重整反应器的水蒸气重整粗合成气出口通过管道与第二压缩换热器的压缩气入口连接，第二压缩换热器的压缩气出口通过管道与水蒸气重整气体闪蒸塔的闪蒸水蒸气合成气入口连接，水蒸气重整气体闪蒸塔的水蒸气重整合成气出口通过管道与气体混合器的进气主管连接，水蒸气重整气体闪蒸塔的水蒸气重整二氧化碳尾气出口通过管道与干重整反应器的二氧化碳进气口相连。
优选的，煤气化单元的煤气化粗合成气出口管道分开成两条管道，分别与所述干重整反应器夹套的供热气入口及所述水蒸气重整反应器夹套的供热气入口连接；所述干重整反应器夹套的供热气出口管道与所述水蒸气重整反应器夹套的供热气出口管道合并成一条管道与合成气净化单元的粗合成气入口连接。
一种采用上述的系统制备烯烃的工艺，主要工艺步骤如下：
粗煤经洗选研磨成煤粉后在水煤浆制备单元与水混合制成水煤浆；所述水煤浆直接进入煤气化单元与氧气高温气化反应制得煤气化粗合成气；所述煤气化粗合成气分为两股，分别为甲烷干重整单元及甲烷水蒸气重整单元供热，再汇合进入合成气净化单元，在合成气净化单元中脱除煤气化粗合成气中的酸性气体，得到净合成气，所述净合成气通过管道直接进入气体混合器；所述酸性气体包括净化尾气二氧化碳和硫化物气体；
原料焦炉气在焦炉气分离单元中经过第一压缩换热器进行换热过程，再进入焦炉气闪蒸塔分出焦炉气二氧化碳尾气和闪蒸焦炉气，焦炉气二氧化碳尾气排入干重整反应器作为反应原料，闪蒸焦炉气进入氢气甲烷分离塔分离出氢气与焦炉气甲烷；所述焦炉气甲烷分为两股，其中一股进入甲烷干重整单元的干重整反应器作为干重整原料甲烷与二氧化碳原料反应，再经过干重整气体闪蒸塔处理得到干重整合成气；另一股进入甲烷水蒸气重整单元的水蒸气重整反应器作为水蒸气重整原料甲烷与高压蒸汽反应，再经过第二压缩换热器换热过程及水蒸气重整气体闪蒸塔处理得到水蒸气重整合成气；
所述合成气净化单元中的净化尾气二氧化碳、所述焦炉气闪蒸塔的焦炉气二氧化碳尾气及所述水蒸气重整气体闪蒸塔的水蒸气重整二氧化碳尾气都通入干重整反应器作为二氧化碳原料；
所述净合成气、干重整合成气、水蒸气重整合成气及焦炉气分离单元分离出的氢气在气体混合器中充分混合成甲醇合成用合成气，再进入甲醇合成单元经过反应合成甲醇；合成的甲醇进入烯烃合成单元合成烯烃。
优选的，所述原料焦炉气与煤粉的进料质量比为（1.3～1.6）：1；所述的进入干重整反应器的干重整原料甲烷与进入水蒸气重整反应器的水蒸气重整原料甲烷的体积配比为（0.5～0.7）：1。
优选的，所述煤气化单元的反应炉温度为1200～1500℃，压力为28～32bar；
优选的，氢气甲烷分离塔的操作温度为-150～-195℃，压力为3.4～4.0bar；
优选的，所述干重整反应器的操作温度为650～900℃，压力为10～15bar；
优选的，所述水蒸气重整反应器的操作温度为750～950℃，压力为20～23bar。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
（1）通过煤和焦炉气的元素互补利用，实现了对煤炭资源的有效利用，避免了组分调整操作造成的有效元素浪费和能耗代价。现有煤制烯烃工艺中产生的CO2在本发明中被有效回收利用，本发明可降低现有煤制烯烃过程约95%以上的CO2排放量。
（2）本发明集成不同原料的合成气制备单元，利用煤气化单元释放的显热提供甲烷重整单元的反应热，将气化煤气物理
Figure BDA0000442511910000061
通过化学
Figure BDA0000442511910000062
回收。焦炉气辅助煤制烯烃过程的能效达到46.5%，比煤单独制烯烃过程提高了约10个百分点。
（3）焦炉气作为工业煤焦化工业废气，量大且污染环境。本发明对这种废气加以利用，优化了资源配置。
（4）省略了现有煤制烯烃过程中的水煤变换单元；对于相同生产规模的煤制烯烃工艺，本发明的煤气化和合成气净化单元的规模仅为现有工艺的三分之一，在一定程度上简化了工艺，操作稳定性高。
附图说明
图1为目前煤制烯烃工艺示意图。其中1为水煤浆制备单元，2为煤气化单元，3为水煤变换单元，4为合成气净化单元，5为甲醇合成单元，6为烯烃合成单元；其中7为煤粉，8为水煤浆，9为氧气，10为煤气化粗合成气，11为变换后粗合成气，12为氮气，13为二氧化碳，14为硫化物，15为净合成气，16为甲醇，17为烯烃。
图2为本发明的制烯烃工艺示意图。其中18为焦炉气分离单元，19为甲烷干重整单元，20为甲烷水蒸气重整单元，30为气体混合器。其中21为原料焦炉气，22为焦炉气甲烷，23为干重整原料甲烷，24为水蒸气重整原料甲烷，25为二氧化碳，26为氢气，27为干重整合成气，28为水蒸气重整合成气，29为甲醇合成用合成气。其余编号与图1中相同编号表示相同的操作单元或物流。
图3为煤和焦炉气联供制合成气工艺工段流程图。其中39为第一压缩换热器，41为焦炉气闪蒸塔，43为氢气甲烷分离塔，49为水蒸气重整反应器，55为干重整反应器，57为第二压缩换热器，59为水蒸气重整气体闪蒸塔，65为干重整气体闪蒸塔；其余为物流编号。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
一种以煤和焦炉气为原料制烯烃的系统，包括依次连接的水煤浆制备单元1、煤气化单元2、合成气净化单元4、甲醇合成单元5和烯烃合成单元6，所述水煤浆制备单元1设有可通入煤粉的原料入口，水煤浆制备单元1的水煤浆出口与煤气化单元2的水煤浆原料入口直接连接，煤气化单元2的煤气化粗合成气出口通过管道直接与合成气净化单元4的粗合成气入口连接，合成气净化单元4设有净合成气出口，甲醇合成单元5设有甲醇合成用合成气入口及甲醇出口，甲醇出口通过管道与烯烃合成单元6的甲醇原料入口连接；其中，还包括焦炉气分离单元18、甲烷干重整单元19、甲烷水蒸气重整单元20及气体混合器30，所述气体混合器30设置在合成气净化单元4及甲醇合成单元5之间；焦炉气分离单元18的氢气出口通过管道与气体混合器30的进气主管连接；焦炉气分离单元18的焦炉气甲烷出口分两个通道，通过管道分别与甲烷干重整单元19的干重整原料甲烷入口及甲烷水蒸气重整单元20的水蒸气重整原料甲烷入口连接；合成气净化单元4的净化尾气二氧化碳出口通过管道与甲烷干重整单元19的二氧化碳进气口相连；甲烷水蒸气重整单元20的水蒸气重整二氧化碳尾气出口通过管道与甲烷干重整单元19的二氧化碳进气口相连；甲烷干重整单元19的干重整合成气出口通过管道与气体混合器30的进气主管连接；甲烷水蒸气重整单元20的水蒸气重整合成气出口通过管道与气体混合器30的进气主管连接；合成气净化单元4的净合成气出口与气体混合器30的进气主管连接；气体混合器30的混合合成气出口通过管道与甲醇合成单元5的甲醇合成用合成气入口连接。
所述焦炉气分离单元18包含第一压缩换热器39、焦炉气闪蒸塔41及氢气甲烷分离塔43；所述甲烷干重整单元19包含干重整反应器55、干重整气体闪蒸塔65及安装在干重整反应器55外部的干重整反应器夹套；所述甲烷水蒸气重整单元包含水蒸气重整反应器49、第二压缩换热器57、水蒸气重整气体闪蒸塔59及安装在水蒸气重整反应器49外部的水蒸气重整反应器夹套；
第一压缩换热器39设有可通入原料焦炉气的原料焦炉气入口，第一压缩换热器39的原料焦炉气出口通过管道与焦炉气闪蒸塔41的闪蒸焦炉气入口连接，焦炉气闪蒸塔41的闪蒸焦炉气出口通过管道与氢气甲烷分离塔43的分离焦炉气入口连接，焦炉气闪蒸塔41的焦炉气二氧化碳尾气出口通过管道与干重整反应器55的二氧化碳进气口入口连接；氢气甲烷分离塔43的焦炉气甲烷出口分两个通道，通过管道分别与干重整反应器55的干重整原料甲烷入口及水蒸气重整反应器49的水蒸气重整原料甲烷入口连接，氢气甲烷分离塔43的氢气出口通过管道与气体混合器30的进气主管连接；
合成气净化单元4的净化尾气二氧化碳出口通过管道与干重整反应器55的二氧化碳进气口相连，干重整反应器55的干重整粗合成气出口通过管道与干重整气体闪蒸塔41的粗合成气入口连接，干重整气体闪蒸塔65的干重整合成气出口通过管道与气体混合器30的进气主管连接；
水蒸气重整反应器49设有可通入高压蒸汽的高压蒸汽入口，水蒸气重整反应器49的水蒸气重整粗合成气出口通过管道与第二压缩换热器57的压缩气入口连接，第二压缩换热器57的压缩气出口通过管道与水蒸气重整气体闪蒸塔59的闪蒸水蒸气合成气入口连接，水蒸气重整气体闪蒸塔59的水蒸气重整合成气出口通过管道与气体混合器30的进气主管连接，水蒸气重整气体闪蒸塔59的水蒸气重整二氧化碳尾气出口通过管道与干重整反应器55的二氧化碳进气口相连。
煤气化单元2的煤气化粗合成气出口管道分开成两条管道，分别与所述干重整反应器夹套的供热气入口及所述水蒸气重整反应器夹套的供热气入口连接；所述干重整反应器夹套的供热气出口管道与所述水蒸气重整反应器夹套的供热气出口管道合并成一条管道与合成气净化单元4的粗合成气入口连接。
一种采用上述的系统制备烯烃的工艺，主要工艺步骤如下：
粗煤经洗选研磨成煤粉7后在水煤浆制备单元1与水混合制成水煤浆8；所述水煤浆8直接进入煤气化单元2与氧气高温气化反应制得煤气化粗合成气10；所述煤气化粗合成气10分为两股，分别为甲烷干重整单元19及甲烷水蒸气重整单元20供热，再汇合进入合成气净化单元4，在合成气净化单元4中脱除煤气化粗合成气10中的酸性气体，得到净合成气15，该净合成气15的氢碳比为0.7左右，所述净合成气15通过管道直接进入气体混合器30；所述酸性气体包括净化尾气二氧化碳13和硫化物气体。
原料焦炉气21在焦炉气分离单元18中经过第一压缩换热器39进行换热过程，再进入焦炉气闪蒸塔41分出焦炉气二氧化碳尾气51和闪蒸焦炉气42，焦炉气二氧化碳尾气51排入干重整反应器55作为反应原料，闪蒸焦炉气42进入氢气甲烷分离塔43分离出氢气26与焦炉气甲烷22；所述焦炉气甲烷22分为两股，其中一股进入甲烷干重整单元的干重整反应器作为干重整原料甲烷23与二氧化碳原料反应，再经过干重整气体闪蒸塔41处理得到干重整合成气27，该干重整合成气27的氢碳比为1左右；另一股进入甲烷水蒸气重整单元20的水蒸气重整反应器49作为水蒸气重整原料甲烷24与高压蒸汽反应，再经过第二压缩换热器57换热过程及水蒸气重整气体闪蒸塔59处理得到水蒸气重整合成气28，该水蒸气重整合成气的氢碳比为3.5～4.0；优选的，所述原料焦炉气21先进行脱硫处理；
所述合成气净化单元中4的净化尾气二氧化碳13、所述焦炉气闪蒸塔的焦炉气二氧化碳尾气51及所述水蒸气重整气体闪蒸塔的水蒸气重整二氧化碳尾气25都通入干重整反应器55作为二氧化碳原料；
所述净合成气15、干重整合成气27、水蒸气重整合成气28及焦炉气分离单元分离出的氢气26在气体混合器30中充分混合成甲醇合成用合成气29，再进入甲醇合成单元5经过反应合成甲醇16；合成的甲醇16进入烯烃合成单元6合成烯烃17。
优选的，所述原料焦炉气21与煤粉7的进料质量比为（1.3～1.6）：1；优选的，所述的进入干重整反应器的干重整原料甲烷23与进入水蒸气重整反应器的水蒸气重整原料甲烷24的体积配比为（0.5～0.7）：1。
优选的，所述煤气化单元2的反应炉温度为1200～1500℃，压力为28～32bar；优选的，反应温度为1200℃，压力为32bar；或反应温度为1500℃，压力为28bar。
优选的，氢气甲烷分离塔43的操作温度为-150～-195℃，压力为3.4～4.0bar；
优选的，所述干重整反应器55的操作温度为650～900℃，压力为10～15bar；更优选的，操作温度为650℃，压力为15bar；或操作温度为900℃，压力为10bar；
优选的，所述水蒸气重整反应器49的操作温度为750～950℃，压力为20～23bar；更优选的，操作温度为750℃，压力为23bar；或操作温度为950℃，压力为20bar。
系统流程图参见图2。
本发明的煤与焦炉气联供制烯烃工艺与图1所示的现有技术的不同之处在于：
（1）本发明的系统中，煤气化单元2的高温粗合成气被用于甲烷重整过程的加热，而现有过程的煤气化高温粗合成气则用来产生高压蒸汽。
（2）本发明的系统中，引入工业废气焦炉气来辅助煤生产烯烃，焦炉气经净化后被分成甲烷和氢气。其中甲烷被分成两部分，一部分用于干重整以吸收过程排放的CO2，另一部分被用于水蒸气重整以提高合成气氢碳比。而氢气则与直接与煤气化和甲烷重整后的合成气进行混合，以调节氢碳比。
（3）本发明的系统中，甲醇合成所需的合成气由煤气化合成气、甲烷干重整合成气、甲烷水蒸汽重整合成气以及由焦炉气分离得到的氢气所组成，该合成气的氢碳比为2.1～2.15左右，无需进入水煤变换单元，故在本发明中，无需设置水煤变换单元3。
实施例2
利用实施例1所述的系统进行烯烃制备，具体实施如下：
进入本发明系统的原料煤粉流量为125.85t/h。原料焦炉气流量为201.4t/h，焦炉气与煤粉的进料比为1.6。焦炉气的组成见表1。煤和焦炉气联供制烯烃工艺流程总图参见图2。
表1焦炉气的成分
成分 H2 CH4 CO CO2 N2 O2 CmHn
体积分数% 59.5 24.8 6.5 5.5 3.2 0.3 0.2
焦炉气分离过程：
详细过程参见图3，进入流程的原料焦炉气21在经第一压缩换热器39进行三级压缩换热过程，达到35℃，5.5bar之后进入焦炉气闪蒸塔41，塔底分出焦炉气二氧化碳尾气51，该股焦炉气二氧化碳尾气51与合成气净化单元中的净化尾气二氧化碳13以及水蒸气重整气体闪蒸塔的水蒸气重整二氧化碳尾气25汇合进入甲烷干重整反应器55。焦炉气闪蒸塔41顶采出的闪蒸焦炉气42进入氢气甲烷分离塔43中部，氢气甲烷分离塔43操作温度-150℃，压力4.0bar。氢气甲烷分离塔分离塔43顶部采出氢气26，底部采出焦炉气甲烷22，焦炉气甲烷22按一定比例分成进入干重整反应器的干重整原料甲烷23和进入水蒸气重整的水蒸气重整原料甲烷24。
甲烷干重整过程：
详细过程参见图3，二氧化碳原料54与干重整原料甲烷23进入干重整反应器55，干重整反应器55的操作温度650℃，压力15bar。约1350℃高温的煤气化粗合成气10所分开的第一粗合成气36进入干重整反应器夹套为干重整反应器55供热，经干重整反应器夹套换热后700℃的煤气化粗合成气与另一股经水蒸气重整反应器夹套换热后的煤气化粗合成气混合得到680℃左右的换热后的煤气化粗合成气，该煤气化粗合成气进入气体混合器30。经重整反应后，氢碳比为0.94的干重整粗合成气64进入干重整气体闪蒸塔65。干重整合成气27由干重整气体闪蒸塔65顶部采出通入气体混合器30，少量未反应的CO2气体由干重整气体闪蒸塔65底部采出。
甲烷水蒸汽重整过程：
详细过程参见图3，水蒸气重整原料甲烷24与600℃高压蒸汽48进入水蒸气重整反应器49，水蒸气重整反应器49的操作温度750℃，压力23bar。约1350℃高温的煤气化粗合成气10所分开的第二粗合成气37进入水蒸气重整反应器夹套为水蒸气重整反应器49供热，经水蒸气重整反应器夹套换热后650℃的煤气化粗合成气与另一股经干重整反应器夹套换热后的煤气化粗合成气混合得到680℃左右的换热后的煤气化粗合成气，该煤气化粗合成气进入气体混合器30。经重整反应后，氢碳比为3.62的水蒸气重整粗合成气56经第二压缩换热器57压缩换热后，进入水蒸气重整气体闪蒸塔59。闪蒸塔顶部采出水蒸气重整合成气28通入气体混合器30，底部采出水蒸气重整二氧化碳尾气61通入干重整反应器。
煤气化过程、煤气化合成气净化过程、甲醇合成过程以及烯烃合成过程与现有技术相同，可参照背景技术中的描述来实施。
最终煤和焦炉气联供制烯烃过程的单位产品CO2排放可降低至0.3t以下，能效可提高至46.5%。相比现有过程，CO2排放量降低了95%，能效提高了约10个百分点。
实施例3
利用实施例1所述的系统进行烯烃制备，具体实施如下：
进入本发明系统的原料煤粉流量为109.75t/h，原料焦炉气流量为142.67t/h，焦炉气与煤粉的进料比为1.3。焦炉气组成见表1。煤和焦炉气联供制烯烃工艺流程总图参见附图2。
表1焦炉气的成分
成分 H2 CH4 CO CO2 N2 O2 CmHn
体积分数% 61.7 21.8 4.1 6.4 3.2 0.3 2.5
焦炉气分离过程：
详细过程参见图3，进入流程的原料焦炉气21在经第一压缩换热器39进行三级压缩换热过程，达到10℃，4.8bar之后进入焦炉气闪蒸塔41，塔底分出焦炉气二氧化碳尾气51，该股焦炉气二氧化碳尾气51与合成气净化单元中的净化尾气二氧化碳13以及水蒸气重整气体闪蒸塔的水蒸气重整二氧化碳尾气25汇合进入甲烷干重整反应器55。焦炉气闪蒸塔41顶采出的闪蒸焦炉气42进入氢气甲烷分离塔43中部，氢气甲烷分离塔43操作温度-195℃，压力3.4bar。氢气甲烷分离塔分离塔43顶部采出氢气26，底部采出焦炉气甲烷22，焦炉气甲烷22按一定比例分成进入干重整反应器的干重整原料甲烷23和进入水蒸气重整的水蒸气重整原料甲烷24。
甲烷干重整过程：
详细过程参见图3，二氧化碳原料54与干重整原料甲烷23进入干重整反应器55，干重整反应器55的操作温度900℃，压力10bar。约1350℃高温的煤气化粗合成气10所分开的第一粗合成气36进入干重整反应器夹套为干重整反应器55供热，经干重整反应器夹套换热后950℃的煤气化粗合成气与另一股经水蒸气重整反应器夹套换热后的煤气化粗合成气混合得到950℃左右的煤气化粗合成气10，该煤气化粗合成气10进入气体混合器30。经重整反应后，氢碳比为0.98的干重整粗合成气64进入干重整气体闪蒸塔65。干重整合成气27由干重整气体闪蒸塔65顶部采出通入气体混合器30，少量未反应的CO2气体由干重整气体闪蒸塔65底部采出。
甲烷水蒸汽重整过程：
详细过程参见图3，水蒸气重整原料甲烷24与600℃高压蒸汽48进入水蒸气重整反应器49，水蒸气重整反应器49的操作温度950℃，压力20bar。约1350℃高温的煤气化粗合成气10所分开的第二粗合成气37进入水蒸气重整反应器夹套为水蒸气重整反应器49供热，经水蒸气重整反应器夹套换热后950℃的煤气化粗合成气与另一股经干重整反应器夹套换热后的煤气化粗合成气混合得到950℃左右的煤气化粗合成气10，该煤气化粗合成气10进入气体混合器30。经重整反应后，氢碳比为3.88的水蒸气重整粗合成气56经第二压缩换热器57压缩换热后，进入水蒸气重整气体闪蒸塔59。闪蒸塔顶部采出水蒸气重整合成气28通入气体混合器30，底部采出水蒸气重整二氧化碳尾气61通入干重整反应器。
煤气化过程、煤气化合成气净化过程、甲醇合成过程以及烯烃合成过程与现有技术相同，可参照背景技术中的描述来实施。
最终煤和焦炉气联供制烯烃过程的单位产品CO2排放可降低至0.3t以下，
能效可提高至46.4%。相比现有过程，CO2排放量降低了95%，能效提高了约10个百分点。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种以煤和焦炉气为原料制烯烃的系统，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、甲醇合成单元和烯烃合成单元，所述水煤浆制备单元设有可通入煤粉的原料入口，水煤浆制备单元的水煤浆出口与煤气化单元的水煤浆原料入口直接连接，煤气化单元的煤气化粗合成气出口通过管道直接与合成气净化单元的粗合成气入口连接，合成气净化单元设有净合成气出口，甲醇合成单元设有甲醇合成用合成气入口及甲醇出口，甲醇出口通过管道与烯烃合成单元的甲醇原料入口连接；其特征在于：还包括焦炉气分离单元、甲烷干重整单元、甲烷水蒸气重整单元及气体混合器，所述气体混合器设置在合成气净化单元与甲醇合成单元之间；焦炉气分离单元的氢气出口通过管道与气体混合器的进气主管连接；焦炉气分离单元的焦炉气甲烷出口分两个通道，通过管道分别与甲烷干重整单元的干重整原料甲烷入口及甲烷水蒸气重整单元的水蒸气重整原料甲烷入口连接；合成气净化单元的净化尾气二氧化碳出口通过管道与甲烷干重整单元的二氧化碳进气口相连；甲烷水蒸气重整单元的水蒸气重整二氧化碳尾气出口通过管道与甲烷干重整单元的二氧化碳进气口相连；甲烷干重整单元的干重整合成气出口通过管道与气体混合器的进气主管连接；甲烷水蒸气重整单元的水蒸气重整合成气出口通过管道与气体混合器的进气主管连接；合成气净化单元的净合成气出口与气体混合器的进气主管连接；气体混合器的混合合成气出口通过管道与甲醇合成单元的甲醇合成用合成气入口连接。
2.根据权利要求1所述的一种以煤和焦炉气为原料制烯烃的系统，其特征在于：所述焦炉气分离单元包含第一压缩换热器、焦炉气闪蒸塔及氢气甲烷分离塔；所述甲烷干重整单元包含干重整反应器、干重整气体闪蒸塔及安装在干重整反应器外部的干重整反应器夹套；所述甲烷水蒸气重整单元包含水蒸气重整反应器、第二压缩换热器、水蒸气重整气体闪蒸塔及安装在水蒸气重整反应器外部的水蒸气重整反应器夹套；
第一压缩换热器设有可通入原料焦炉气的原料焦炉气入口，第一压缩换热器的原料焦炉气出口通过管道与焦炉气闪蒸塔的闪蒸焦炉气入口连接，焦炉气闪蒸塔的闪蒸焦炉气出口通过管道与氢气甲烷分离塔的分离焦炉气入口连接，焦炉气闪蒸塔的焦炉气二氧化碳尾气出口通过管道与干重整反应器的二氧化碳进气口入口连接；氢气甲烷分离塔的焦炉气甲烷出口分两个通道，通过管道分别与干重整反应器的干重整原料甲烷入口及水蒸气重整反应器的水蒸气重整原料甲烷入口连接，氢气甲烷分离塔的氢气出口通过管道与气体混合器的进气主管连接；
合成气净化单元的净化尾气二氧化碳出口通过管道与干重整反应器的二氧化碳进气口相连，干重整反应器的干重整粗合成气出口通过管道与干重整气体闪蒸塔的粗合成气入口连接，干重整气体闪蒸塔的干重整合成气出口通过管道与气体混合器的进气主管连接；
水蒸气重整反应器设有可通入高压蒸汽的高压蒸汽入口，水蒸气重整反应器的水蒸气重整粗合成气出口通过管道与第二压缩换热器的压缩气入口连接，第二压缩换热器的压缩气出口通过管道与水蒸气重整气体闪蒸塔的闪蒸水蒸气合成气入口连接，水蒸气重整气体闪蒸塔的水蒸气重整合成气出口通过管道与气体混合器的进气主管连接，水蒸气重整气体闪蒸塔的水蒸气重整二氧化碳尾气出口通过管道与干重整反应器的二氧化碳进气口相连。
3.根据权利要求2所述的一种以煤和焦炉气为原料制烯烃的系统，其特征在于：煤气化单元的煤气化粗合成气出口管道分开成两条管道，分别与所述干重整反应器夹套的供热气入口及所述水蒸气重整反应器夹套的供热气入口连接；所述干重整反应器夹套的供热气出口管道与所述水蒸气重整反应器夹套的供热气出口管道合并成一条管道与合成气净化单元的粗合成气入口连接。
4.一种采用根据权利要求1至3任一项所述的系统制备烯烃的工艺，其特征在于主要工艺步骤如下：
粗煤经洗选研磨成煤粉后在水煤浆制备单元与水混合制成水煤浆；所述水煤浆直接进入煤气化单元与氧气高温气化反应制得煤气化粗合成气；所述煤气化粗合成气分为两股，分别为甲烷干重整单元及甲烷水蒸气重整单元供热，再汇合进入合成气净化单元，在合成气净化单元中脱除煤气化粗合成气中的酸性气体，得到净合成气，所述净合成气通过管道直接进入气体混合器；所述酸性气体包括净化尾气二氧化碳和硫化物气体；
原料焦炉气在焦炉气分离单元中经过第一压缩换热器进行换热过程，再进入焦炉气闪蒸塔分出焦炉气二氧化碳尾气和闪蒸焦炉气，焦炉气二氧化碳尾气排入干重整反应器作为反应原料，闪蒸焦炉气进入氢气甲烷分离塔分离出氢气与焦炉气甲烷；所述焦炉气甲烷分为两股，其中一股进入甲烷干重整单元的干重整反应器作为干重整原料甲烷与二氧化碳原料反应，再经过干重整气体闪蒸塔处理得到干重整合成气；另一股进入甲烷水蒸气重整单元的水蒸气重整反应器作为水蒸气重整原料甲烷与高压蒸汽反应，再经过第二压缩换热器换热过程及水蒸气重整气体闪蒸塔处理得到水蒸气重整合成气；
所述合成气净化单元中的净化尾气二氧化碳、所述焦炉气闪蒸塔的焦炉气二氧化碳尾气及所述水蒸气重整气体闪蒸塔的水蒸气重整二氧化碳尾气都通入干重整反应器作为二氧化碳原料；
所述净合成气、干重整合成气、水蒸气重整合成气及焦炉气分离单元分离出的氢气在气体混合器中充分混合成甲醇合成用合成气，再进入甲醇合成单元经过反应合成甲醇；合成的甲醇进入烯烃合成单元合成烯烃。
5.根据权利要求4所述的工艺，其特征在于：所述原料焦炉气与煤粉的进料质量比为（1.3～1.6）：1；所述的进入干重整反应器的干重整原料甲烷与进入水蒸气重整反应器的水蒸气重整原料甲烷的体积配比为（0.5～0.7）：1。
6.根据权利要求4所述的工艺，其特征在于：所述煤气化单元的反应炉温度为1200～1500℃，压力为28～32bar。
7.根据权利要求4所述的工艺，其特征在于：氢气甲烷分离塔的操作温度为-150～-195℃，压力为3.4～4.0bar；所述干重整反应器的操作温度为650～900℃，压力为10～15bar；所述水蒸气重整反应器的操作温度为750～950℃，压力为20～23bar。
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104193585A (zh) * 2014-08-06 2014-12-10 华南理工大学 一种焦炉气辅助煤气化制甲醇的系统及工艺
CN104628508A (zh) * 2015-01-30 2015-05-20 华南理工大学 一种以煤和天然气为原料经合成气制烯烃的系统及工艺
CN104987274A (zh) * 2015-07-20 2015-10-21 神华集团有限责任公司 一种煤基甲醇制低碳烯烃系统
WO2015180443A1 (zh) * 2014-05-29 2015-12-03 华南理工大学 一种煤气化与煤焦化联供联产系统及方法
CN106588526A (zh) * 2015-10-20 2017-04-26 中国石油化工股份有限公司 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
CN108046987A (zh) * 2018-01-12 2018-05-18 合肥工业大学 一种低碳高效的煤和焦炉气联供制乙二醇系统及方法
CN110243992A (zh) * 2018-03-09 2019-09-17 国家能源投资集团有限责任公司 催化剂评价原料气的制备方法与催化剂工业评价测试系统
CN114805023A (zh) * 2022-03-28 2022-07-29 国家能源集团宁夏煤业有限责任公司 零排放煤制烯烃的方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101519336A (zh) * 2008-02-29 2009-09-02 杭州林达化工技术工程有限公司 合成气制烃类的方法和设备
WO2012134284A1 (en) * 2011-03-29 2012-10-04 Stamicarbon B.V. Acting Under The Name Of Mt Innovation Center Method for olefins production
CN203639364U (zh) * 2013-12-20 2014-06-11 华南理工大学 一种以煤和焦炉气为原料制烯烃的系统

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101519336A (zh) * 2008-02-29 2009-09-02 杭州林达化工技术工程有限公司 合成气制烃类的方法和设备
WO2012134284A1 (en) * 2011-03-29 2012-10-04 Stamicarbon B.V. Acting Under The Name Of Mt Innovation Center Method for olefins production
CN203639364U (zh) * 2013-12-20 2014-06-11 华南理工大学 一种以煤和焦炉气为原料制烯烃的系统

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015180443A1 (zh) * 2014-05-29 2015-12-03 华南理工大学 一种煤气化与煤焦化联供联产系统及方法
CN104193585A (zh) * 2014-08-06 2014-12-10 华南理工大学 一种焦炉气辅助煤气化制甲醇的系统及工艺
CN104628508A (zh) * 2015-01-30 2015-05-20 华南理工大学 一种以煤和天然气为原料经合成气制烯烃的系统及工艺
CN104987274A (zh) * 2015-07-20 2015-10-21 神华集团有限责任公司 一种煤基甲醇制低碳烯烃系统
CN106588526A (zh) * 2015-10-20 2017-04-26 中国石油化工股份有限公司 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
CN106588526B (zh) * 2015-10-20 2019-07-23 中国石油化工股份有限公司 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
CN108046987A (zh) * 2018-01-12 2018-05-18 合肥工业大学 一种低碳高效的煤和焦炉气联供制乙二醇系统及方法
CN110243992A (zh) * 2018-03-09 2019-09-17 国家能源投资集团有限责任公司 催化剂评价原料气的制备方法与催化剂工业评价测试系统
CN114805023A (zh) * 2022-03-28 2022-07-29 国家能源集团宁夏煤业有限责任公司 零排放煤制烯烃的方法
CN114805023B (zh) * 2022-03-28 2024-04-16 国家能源集团宁夏煤业有限责任公司 零排放煤制烯烃的方法

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