CN107417482B - 一种以碎焦化学链燃烧辅助焦炉气联合重整制烯烃的系统 - Google Patents
一种以碎焦化学链燃烧辅助焦炉气联合重整制烯烃的系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种以碎焦化学链燃烧辅助焦炉气联合重整制烯烃的系统,系统包括依次连接的气体净化单元、甲醇合成单元、甲醇制烯烃单元和余热发电单元;还包括焦炭化学链燃烧单元、联合干湿重整单元及气体混合器。采用该系统制烯烃,可利用焦炭化学链燃烧产物二氧化碳与焦炉气联合重整来调节合成气氢碳比至甲醇合成理想氢碳比2,再通过甲醇制烯烃单元来合成烯烃产品。通过采用本发明的装置及工艺,在生产每吨烯烃额外消耗0.5吨碎焦条件下,可将焦炉气制烯烃的能效提高8个百分点,将烯烃产能规模由60万吨提高到90万吨。
Description
技术领域
本发明涉及烯烃制备系统领域,具体是一种以碎焦化学链燃烧辅助焦炉气联合重整制烯烃的系统。
背景技术
以乙烯和丙烯为代表的烯烃是重要的平台化学品,烯烃的发展带动着其他有机化工产品的发展。近年来乙烯和丙烯生产能力逐年提高,但中国乙烯和丙烯当量自给率仅50%和70%。传统烯烃生产主要依赖石油,中国石油资源短缺和煤炭资源丰富使煤制烯烃得以快速发展,目前中国煤制烯烃产能已达1000万吨,但其面临水耗能耗高和二氧化碳等空气污染物排放严重等问题。
焦炉气是焦炭行业的副产气,其富含大量氢气、甲烷和一氧化碳等有效合成气。目前我国焦炉气年产量约2000亿m3,除去炼焦装置自用、供应城市煤气和民用燃气外,每年还有大量的焦炉气直接燃烧放散到大气中,这不仅浪费了资源,也加剧了环境污染。焦炉气制甲醇是当前中国焦炉气化工利用的主要途径,焦炉气制甲醇总产能已达1100万吨,约占甲醇总产能17%左右,甲醇可再通过成熟的甲醇制烯烃MTO技术生产高附加值烯烃产品。发展焦炉气制烯烃对于缓解中国油气资源短缺问题和发展替代石油产业技术具有重要作用。
焦炉气制烯烃的工艺流程如图1所示,图1中1为焦炉气净化单元,2为空分单元,3为部分氧化单元,4为甲醇合成单元,5为甲醇制烯烃单元,6为余热发电单元;7~17为物流或能流编号,其中7为粗焦炉气,8为洁净焦炉气,9为硫单质,10为空气,11为氧气,12为氮气,13为部分氧化气,14为水蒸汽,15为甲醇,16为驰放气,17为水蒸汽,18为烯烃,19为烷烃,20为水蒸汽,21为电力。目前焦炉气转化主要采用的是部分氧化技术。焦炉气部分氧化的合成气氢碳比约3.0左右,显著高于甲醇和烯烃合成理想氢碳比2,该技术合成烯烃产品将面临氢气过剩使合成气循环量大且弛放气中大量氢气不能被有效利用。焦炉气富氢少碳特点使其单独生产高附加值烯烃产品面临资源利用率低和产能规模受限等问题。焦化过程中产生可观的碎焦无法直接形成对钢铁行业的供给,只能以低价销售。可利用碎焦化学链燃烧产生数量可观的二氧化碳和一氧化碳,为焦炉气联合重整灵活供给碳源,对其合理利用将会对前述焦炉气制烯烃过程在物流合理化、能量最优化、经济效益最大化起到积极作用。目前尚未发现有将焦炭化学链燃烧与焦炉气进行联供生产烯烃的相关发明。
发明内容 本发明的目的是提供一种以碎焦化学链燃烧辅助焦炉气联合重整制烯烃的系统,以解决现有技术烯烃制备存在的缺点与不足。
为了达到上述目的,本发明所采用的技术方案为:
以碎焦化学链燃烧辅助焦炉气联合重整制烯烃的系统,其特征在于: 包括:
气体混合器,其具有原料粗焦炉气入口、燃烧气入口以及粗混合气出口,原料粗焦炉气通过原料粗焦炉气入口通入气体混合器,常温燃烧气通过燃烧气入口通入气体混合器,粗焦炉气、常温燃烧气在气体混合器中混合后得到粗混合气;
气体净化单元,其具有原料入口,以及二氧化碳出口、洁净焦炉气出口、硫单质排出口,所述气体混合器的粗混合气出口通过管路与气体净化单元的原料入口连接,使气体混合器中的粗混合气通入气体净化单元,粗混合气经过气体净化单元净化后得到洁净焦炉气、硫单质和二氧化碳,其中硫单质通过硫单质排出口排出;
联合干湿重整单元,其具有洁净焦炉气入口、二氧化碳原料入口、高温燃烧气入口、水蒸汽入口,以及常温燃烧气出口、高压重整气出口,所述气体净化单元的洁净焦炉气出口通过管路与联合干湿重整单元的洁净焦炉气入口连接,气体净化单元的二氧化碳出口通过管路与联合干湿重整单元的二氧化碳原料入口连接,使气体净化单元中的洁净焦炉气、二氧化碳分别通入联合干湿重整单元,高温燃烧气通过高温燃烧气入口通入联合干湿重整单元,水蒸汽通过水蒸汽入口通入联合干湿重整单元,洁净焦炉气、二氧化碳、高温燃烧气、水蒸汽经联合干湿重整单元处理后得到常温燃烧气、高压重整气,联合干湿重整单元的常温燃烧气出口通过管路与气体混合器的燃烧气入口连接,使联合干湿重整单元中的常温燃烧气通入气体混合器,由联合干湿重整单元向气体混合器提供常温燃烧气;
焦炭化学链燃烧单元,其具有原料碎焦入口和水蒸汽入口,以及高温燃烧气出口、灰渣排出口,原料碎焦通过原料碎焦入口通入焦炭化学链燃烧单元,水蒸汽通过水蒸汽入口通入焦炭化学链燃烧单元,原料碎焦、水蒸汽经焦炭化学链燃烧单元燃烧后,得到高温燃烧气和灰渣,其中灰渣通过灰渣排出口排出,所述联合干湿重整单元的高温燃烧气入口通过管路与焦炭化学链燃烧单元的高温燃烧气出口连接,使焦炭化学链燃烧单元中的高温燃烧气通入联合干湿重整单元,由焦炭化学链燃烧单元向联合干湿重整单元提供高温燃烧气;
甲醇合成单元,其具有原料入口,以及水蒸汽出口、甲醇出口、驰放气排出口,所述联合干湿重整单元的高压重整气出口通过管路与甲醇合成单元的原料入口连接,使联合干湿重整单元中的高压重整气通入甲醇合成单元,高压重整气经甲醇合成单元合成后得到甲醇、水蒸汽和驰放气,其中驰放气通过驰放气排出口排出;
甲醇制烯烃单元,其具有甲醇入口,以及烯烃输出口、烷烃输出口、水蒸汽出口,所述甲醇合成单元的甲醇出口通过管路与甲醇制烯烃单元的甲醇入口连接,使甲醇合成单元中的甲醇通入甲醇制烯烃单元,甲醇经甲醇制烯烃单元处理后得到烯烃、烷烃和水蒸汽,其中烯烃通过烯烃输出口输出至烯烃输送管道,烷烃经烷烃输出口输出至烷烃输送管道;
余热发电单元,其具有水蒸汽入口,以及水蒸汽出口、电力出口,所述甲醇合成单元的水蒸汽出口、甲醇制烯烃单元的水蒸汽出口分别通过管路与余热发电单元的水蒸汽入口连接,使甲醇合成单元、甲醇制烯烃单元中的水蒸汽通入余热发电单元,余热发电单元利用水蒸汽发电后,通过电力出口向电力输送通道输送电力,所述焦炭化学链燃烧单元的水蒸汽入口、联合干湿重整单元的水蒸汽入口分别通过管路与余热发电单元的水蒸汽出口连接,使余热发电单元中剩余的水蒸汽分别通入焦炭化学链燃烧单元、联合干湿重整单元,由余热发电单元分别向焦炭化学链燃烧单元、联合干湿重整单元提供水蒸汽。
所述的以碎焦化学链燃烧辅助焦炉气联合重整制烯烃的系统,其特征在于:所述焦炭化学链燃烧单元包括:
磨焦机,其具有原料碎焦入口、焦料出口,原料碎焦通过原料碎焦入口通入磨焦机,经磨焦机研磨后得到焦炭粉末;
加压料斗,其具有碎焦入口和碎焦出口,所述磨焦机的焦料出口通过管路与加压料斗的碎焦入口连接,使磨焦机中得到的焦炭粉末通入加压料斗中,焦炭粉末在加压料斗中被加压形成碎焦粉末;
燃料反应器,其具有碎焦原料入口、水蒸汽入口、新鲜载氧体入口、氧化载氧体和未反应焦炭的混合物入口,以及灰渣排出口、气固混合原料出口,所述加压料斗的碎焦出口通过管路与燃料反应器的碎焦原料入口连接,使加压料斗中加压后的碎焦粉末通入燃料反应器中,水蒸汽通过水蒸汽入口通入燃料反应器,新鲜载氧体通过新鲜载氧体入口通入燃料反应器,碎焦粉末、水蒸汽、新鲜载氧体在燃料反应器中燃烧反应后,得到气固混合原料和灰渣,其中灰渣通过灰渣排出口排出;
第一旋风分离器,其具有气固混合原料入口,以及气体原料出口和固体原料出口,所述燃料反应器的气固混合原料出口通过管路与第一旋风分离器的气固混合原料入口连接,使燃料反应器中的气固混合原料通入第一旋风分离器中,气固混合原料在第一旋风分离器中进行旋风分离,得到高温燃烧气和未反应载氧体,以及还原载氧体和未反应焦炭,其中高温燃烧气和未反应载氧体通过气体原料出口输出,还原载氧体和未反应焦炭通过固体原料出口输出;
第二旋风分离器,其具有气固混合原料入口,以及高温燃烧气出口、载氧体出口,第一旋风分离器的气体原料出口通过管路与第二旋风分离器的气固混合原料入口连接,使第一旋风分离器中的高温燃烧气和未反应载氧体通入第二旋风分离器中,高温燃烧气和未反应载氧体在第二旋风分离器中进行旋风分离后,其中高温燃烧气通过高温燃烧气出口输出,未反应载氧体通过载氧体出口输出,所述联合干湿重整单元的高温燃烧气入口通过管路与第二旋风分离器的高温燃烧气出口连接,使第二旋风分离器中的高温燃烧气通入联合干湿重整单元,由第二旋风分离器向联合干湿重整单元提供高温燃烧气;
蒸汽分流器,其具有水蒸汽入口以及两个水蒸汽出口,所述余热发电单元的水蒸汽出口通过管路与蒸汽分流器的水蒸汽入口连接,使余热发电单元中的水蒸汽通入蒸汽分流器,水蒸汽经蒸汽分流器分为两路后分别通过水蒸汽出口输出,所述燃料反应器的水蒸汽入口通过管路与蒸汽分流器其中一个水蒸汽出口连接,使蒸汽分流器其中一路水蒸汽通入燃料反应器中,由蒸汽分流器向燃料反应器提供水蒸汽;
碳气提塔,其具有水蒸汽入口、固体原料入口、还原载氧体出口,碳气提塔顶部还设有焦炭原料出口,所述第一旋风分离器的固体原料出口通过管路与碳气提塔的固体原料入口连接,使第一旋风分离器中的还原载氧体和未反应焦炭通入碳气提塔,所述蒸汽分流器另一个水蒸汽出口通过管路与碳气提塔的水蒸汽入口连接,使蒸汽分流器中另一路水蒸汽通入碳气提塔,还原载氧体和未反应焦炭、水蒸汽经碳气提塔分离处理,其中未反应焦炭通过焦炭原料出口输出,还原载氧体通过还原载氧体出口输出;
空气反应器,其具有还原载氧体入口、空气原料入口,以及N2、O2和氧化载氧体混合物出口,所述碳气提塔的还原载氧体出口通过管路与空气反应器的还原载氧体入口连接,使碳气提塔中的还原载氧体通入空气反应器,空气原料通过空气原料入口通入空气反应器,还原载氧体、空气原料在空气反应器中反应后得到N2、O2和氧化载氧体混合物;
第三旋风分离器,其具有气固混合原料入口,以及氧化载氧体出口、尾气排出口,所述空气反应器的N2、O2和氧化载氧体混合物出口通过管路与第三旋风分离器的气固混合原料入口连接,使空气反应器中的N2、O2和氧化载氧体混合物通入第三旋风分离器,N2、O2和氧化载氧体混合物经第三旋风分离器旋风分离后得到氧化载氧体和尾气,其中尾气通过尾气排出口排出;
固体混合器,其具有载氧体入口、焦炭原料入口、氧化载氧体入口,以及氧化载氧体和未反应焦炭的混合物出口,所述第二旋风分离器的载氧体出口通过管路与固体混合器的载氧体入口连接,使第二旋风分离器中的未反应载氧体通入固体混合器,所述第三旋风分离器的氧化载氧体出口通过管路与固体混合器的氧化载氧体入口连接,使第三旋风分离器中的氧化载氧体通入固体混合器中,所述碳气提塔的焦炭原料出口通过管路与固体混合器的焦炭原料入口连接,使碳气提塔中的未反应焦炭通入固体混合器,未反应焦炭、未反应载氧体、氧化载氧体在固体混合器中混合后,得到氧化载氧体和未反应焦炭的混合物,所述燃烧反应器的氧化载氧体和未反应焦炭的混合物入口通过管路与固体混合器的氧化载氧体和未反应焦炭的混合物出口连接,使固体混合器中的氧化载氧体和未反应焦炭的混合物通入燃烧反应器中进行燃烧反应。
所述的以碎焦化学链燃烧辅助焦炉气联合重整制烯烃的系统,其特征在于:所述气体净化单元包括:
第一压缩机,其具有粗混合气原料入口、粗混合气热端出口,所述气体混合器的粗混合气出口通过管路与第一压缩机的粗混合气原料入口连接,使气体混合器中的粗混合气通入第一压缩机,粗混合气在第一压缩机中压缩后从粗混合气热端出口输出;
第一换热器和酸性气体吸收塔,其中第一换热器具有粗混合气热端入口、冷端入口、热端出口和冷端出口,酸性气体吸收塔具有粗混合气入口、新鲜甲醇入口、循环甲醇入口,以及洁净气出口和富含酸性气体甲醇液出口;所述第一压缩机的粗混合气热端出口通过管路与第一换热器的粗混合气热端入口连接,使第一压缩机中压缩后的粗混合气通入第一换热器中,并在第一换热器中形成低温粗混合气,第一换热器的热端出口通过管路与酸性气体吸收塔的粗混合气入口连接,使第一换热器中的低温粗混合气通入酸性气体吸收塔,新鲜甲醇通过新鲜甲醇入口通入酸性气体吸收塔,循环甲醇通过循环甲醇入口通入酸性气体吸收塔,利用新鲜甲醇和循环甲醇在酸性气体吸收塔中吸收粗混合气中的酸性气体,得到洁净焦炉气和富含酸性气体甲醇液;所述酸性气体吸收塔的洁净气出口通过管路与第一换热器的冷端入口连接,使酸性气体吸收塔中的洁净焦炉气通入第一换热器中进行换热,第一换热器的冷端出口作为洁净焦炉气出口通过管路与联合干湿重整单元的洁净焦炉气入口连接,使第一换热器中换热后的洁净焦炉气通入联合干湿重整单元;
二氧化碳脱除塔和闪蒸器,其中二氧化碳脱除塔具有富含酸性气体甲醇液入口、二氧化碳入口、甲醇液出口,二氧化碳脱除塔顶部设有二氧化碳出口,闪蒸器具有甲醇液入口,以及二氧化碳出口、甲醇液出口;所述酸性气体吸收塔的富含酸性气体甲醇液出口通过管路与二氧化碳脱除塔的富含酸性气体甲醇液入口连接,使酸性气体吸收塔中的富含酸性气体甲醇液通入二氧化碳脱除塔,富含酸性气体甲醇液经二氧化碳脱除塔处理后得到脱除二氧化碳的甲醇液,二氧化碳脱除塔的二氧化碳出口通过管路与联合干湿重整单元的二氧化碳原料入口连接,使二氧化碳脱除塔中脱除出来的二氧化碳通入联合干湿重整单元;所述闪蒸器的甲醇液入口通过管路与二氧化碳脱除塔的甲醇液出口连接,使二氧化碳脱除塔中的甲醇液通入闪蒸器中,甲醇液在闪蒸器中闪蒸后进一步脱除二氧化碳得到含有硫化氢的甲醇液,闪蒸器的二氧化碳出口通过管路与二氧化碳脱除塔的二氧化碳入口连接,使闪蒸器中闪蒸后得到的二氧化碳通入二氧化碳脱除塔,最后通入联合干湿重整单元;
硫化氢浓缩塔,其具有甲醇液入口、氮气入口,以及尾气排放口、富含硫化氢甲醇液出口,所述闪蒸器的甲醇液出口通过管路与硫化氢浓缩塔的甲醇液入口连接,使闪蒸器中含有硫化氢的甲醇液通入硫化氢浓缩塔,氮气通过氮气入口通入硫化氢浓缩塔,含有硫化氢的甲醇液、氮气经硫化氢浓缩塔处理后,得到富含硫化氢甲醇液和尾气,其中尾气通过尾气排放口排出;
第二换热器和甲醇再生塔,其中第二换热器具有冷端入口、热端入口,以及富含硫化氢甲醇液冷端出口、热端出口,甲醇再生塔具有富含硫化氢甲醇液原料入口、甲醇出口,甲醇再生塔顶部设有硫化氢原料出口;所述硫化氢浓缩塔的富含硫化氢甲醇液出口通过管路与第二换热器的冷端入口连接,使硫化氢浓缩塔中的富含硫化氢甲醇液通入第二换热器,所述第二换热器的富含硫化氢甲醇液冷端出口通过管路与甲醇再生塔的富含硫化氢甲醇液原料入口连接,使第二换热器中的富含硫化氢甲醇液通入甲醇再生塔,富含硫化氢甲醇液在甲醇再生塔中再生后得到甲醇原料和硫化氢原料;所述甲醇再生塔的甲醇出口通过管路与第二换热器的热端入口连接,使甲醇再生塔中得到的甲醇原料通入第二换热器,并在第二换热器中换热,第二换热器的热端出口通过管路与酸性气体吸收塔的循环甲醇入口连接,使第二换热器中经过换热后的甲醇原料作为循环甲醇通入酸性气体吸收塔,由第二换热器向酸性气体吸收塔提供循环甲醇;
硫回收塔,其具有硫化氢原料入口、空气原料入口,以及废气排出口、硫单质出口,所述甲醇再生塔的硫化氢原料出口通过管路与硫回收塔的硫化氢原料入口连接,使甲醇再生塔中得到的硫化氢原料通入硫回收塔,空气原料通过空气原料入口通入硫回收塔,硫化氢原料、空气原料经硫回收塔处理后得到硫单质和废气,其中废气通过废气排出口排出,硫单质通过硫单质出口输出至硫单质输送管路。
所述的以碎焦化学链燃烧辅助焦炉气联合重整制烯烃的系统,其特征在于:所述联合干湿重整单元包括:
第三换热器和联合干湿重整反应器,其中第三换热器具有洁净焦炉气原料冷端入口、高温重整气热端入口,以及冷端出口和热端出口,联合干湿重整反应器具有洁净焦炉气入口、水蒸汽入口、二氧化碳原料入口、供热气入口,以及高温重整气出口、常温燃烧气出口;所述第三换热器的洁净焦炉气原料冷端入口通过管路与气体净化单元的洁净焦炉气出口连接,使气体净化单元中的洁净焦炉气通入第三换热器,并在第三换热器中换热后得到高温洁净焦炉气,第三换热器的冷端出口通过管路与联合干湿重整反应器的洁净焦炉气入口连接,使第三换热器中的高温洁净焦炉气通入联合干湿重整反应器,所述联合干湿重整反应器的水蒸汽入口通过管路与余热发电单元的水蒸汽出口连接,使余热发电单元的水蒸汽通入联合干湿重整反应器,联合干湿重整反应器的供热气入口通过管路与焦炭化学链燃烧单元的高温燃烧气出口连接,使焦炭化学链燃烧单元的高温燃烧气通入联合干湿重整反应器,联合干湿重整反应器的二氧化碳原料入口通过管路与气体净化单元的二氧化碳出口连接,使气体净化单元的二氧化碳通入联合干湿重整反应器,高温洁净焦炉气、水蒸汽、高温燃烧气、二氧化碳在联合干湿重整反应器中反应后,得到高温重整气和常温燃烧气;联合干湿重整反应器的高温重整气出口通过管路与第三换热器的高温重整气热端入口连接,使联合干湿重整反应器中的高温重整气通入第三换热器,并在第三换热器与洁净焦炉气换热后得到常温重整气、高温洁净焦炉气,其中高温洁净焦炉气再通入联合干湿重整反应器,常温重整气通过热端出口输出;联合干湿重整反应器的常温燃烧气出口通过管路与气体混合器的燃烧气入口连接,使联合干湿重整反应器中的常温燃烧气通入气体混合器;
水洗塔,其具有常温重整气入口、入水口,以及洁净重整气出口、固体杂质排出口,所述第三换热器的热端出口通过管路与水洗塔的常温重整气入口连接,使第三换热器中的常温重整气通入水洗塔,水通过入水口通入水洗塔,常温重整气经水洗后得到洁净重整气和固体杂质,其中固体杂质通过固体杂质排出口排出;
第二压缩机,其具有原料入口、高压重整气出口,所述水洗塔的洁净重整气出口通过管路与第二压缩机连接,使水洗塔中的洁净重整气通入第二压缩机,并经第二压缩机压缩得到高压重整气,所述第二压缩机的高压重整气出口通过管路与甲醇合成单元的原料入口连接,使第二压缩机中的高压重整气通入甲醇合成器。
一种烯烃制备方法,其特征在于:碎焦在磨焦机中被研磨成焦炭粉末,其再经加压料斗加压后的焦炭粉末进入燃料反应器;在燃料反应器中加压碎焦粉末与新鲜载氧体、未反应焦炭和氧化载氧体及水蒸汽发生燃烧反应得到高温气固混合原料和灰渣;高温气固混合原料进入第一旋风分离器器,通过分离得到高温燃烧气和未反应载氧体进入第二旋风分离器,及还原载氧体和未反应焦炭进入碳汽提塔;通过第二旋风分离器分离得到的高温燃烧气进入联合干湿重整单元,未反应载氧体进入固体混合器;通过碳汽提塔分离得到的未反应焦炭进入固体混合器,还原载氧体进入空气反应器;空气进入空气反应器与还原载氧体发生氧化反应得到N2、O2和氧化载氧体混合物进入第三旋风分离器;通过第三旋风分离器分离得到尾气和氧化载氧体,其中氧化载氧体进入固体混合器,固体混合器出口的氧化载氧体和未反应焦炭的混合物进入燃料反应器进行反应;
高温燃烧气在联合干湿重整单元降温换热后与粗焦炉气在气体混合器中混合得到粗混合气,粗混合气进入气体净化单元的第一压缩机;经过压缩后的粗混合气与低温洁净焦炉气进行换热后分别得到常温洁净焦炉气和低温粗混合气,其中常温洁净焦炉气进入联合干湿重整单元,低温粗混合气进入酸性气体吸收塔被低温新鲜甲醇和低温循环甲醇吸收酸性气体后得到低温洁净焦炉气和富含酸性气体甲醇液;所述富含酸性气体甲醇液被二氧化碳脱除塔、硫化氢浓缩塔及甲醇再生塔脱除二氧化碳和硫化氢后得到高温循环甲醇,高温循环甲醇经第二换热器冷却后得到低温循环甲醇,所述硫化氢进入硫回收塔与空气反应得到硫单质和尾气;
在第三换热器中,常温洁净焦炉气与高温重整气换热后分别得到高温洁净焦炉气和常温重整气;高温洁净焦炉气、气体净化单元的二氧化碳及余热发电单元的水蒸汽进入联合干湿重整反应器,反应生成高温重整气;常温重整气经水洗塔除去固体杂质后得到洁净重整气,其进入第二压缩机加压换热后得到高压重整气,所述第二压缩机的高压重整气进入甲醇合成单元反应分离得到甲醇和未反应驰放气,其中甲醇进入甲醇制烯烃单元反应分离得到烯烃和烷烃,甲醇合成单元和甲醇制烯烃单元产生的水蒸汽进入余热发电单元生产电力。
所述的烯烃制备方法,其特征在于:所述原料碎焦与粗焦炉气进料质量比为0.2 ~0.5。
所述的烯烃制备方法,其特征在于:所述联合干湿重整单元的二氧化碳与洁净焦炉气进料质量比为0.6 ~ 1.2。
所述的烯烃制备方法,其特征在于:所述焦炭化学链燃烧单元中燃料反应器的温度为800 ~ 1000 ℃,压力为0.1 ~ 4.0 MPa。
所述的烯烃制备方法,其特征在于:所述联合干湿重整单元中联合干湿重整反应器的温度为800 ~ 1000 ℃,压力为0.1 ~ 0.5 MPa。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果:
(1)本发明提出了一种以碎焦化学链燃烧辅助焦炉气联合重整制烯烃的系统及工艺,相较于传统的焦炉气制烯烃过程,本发明将焦炉气资源利用效率由60%提高到90%,年烯烃产量提高由60万吨提高到90万吨。
(2)本发明集成富碳和富氢原料的合成气制备单元,通过元素互补和能量集成使碎焦化学链燃烧辅助焦炉气联合干湿重整制烯烃过程的能效高达54.5%,比焦炉气单独制烯烃过程提高约8个百分点。
附图说明
图1为目前焦炉气制烯烃过程示意图。
图2为本发明的碎焦化学链燃烧辅助焦炉气联合干湿重整制烯烃系统原理结构图。
图3为本发明中焦炭化学链燃烧单元原理结构图。
图4为本发明中气体净化单元原理结构图。
图5为本发明中联合干湿重整单元原理结构图。
具体实施方式
如图2所示,以碎焦化学链燃烧辅助焦炉气联合重整制烯烃的系统,包括:
气体混合器25,其具有原料粗焦炉气入口、燃烧气入口以及粗混合气出口,原料粗焦炉气7通过原料粗焦炉气入口通入气体混合器25,常温燃烧气29通过燃烧气入口通入气体混合器25,粗焦炉气7、常温燃烧气29在气体混合器25中混合后得到粗混合气30;
气体净化单元22,其具有原料入口,以及二氧化碳出口、洁净焦炉气出口、硫单质排出口,气体混合器25的粗混合气出口通过管路与气体净化单元22的原料入口连接,使气体混合器中的粗混合气30通入气体净化单元22,粗混合气30经过气体净化单元22净化后得到洁净焦炉气31、硫单质9和二氧化碳32,其中硫单质9通过硫单质排出口排出;
联合干湿重整单元24,其具有洁净焦炉气入口、二氧化碳原料入口、高温燃烧气入口、水蒸汽入口,以及常温燃烧气出口、高压重整气出口,气体净化单元22的洁净焦炉气出口通过管路与联合干湿重整单元24的洁净焦炉气入口连接,气体净化单元22的二氧化碳出口通过管路与联合干湿重整单元24的二氧化碳原料入口连接,使气体净化单元22中的洁净焦炉气31、二氧化碳32分别通入联合干湿重整单元24,高温燃烧气27通过高温燃烧气入口通入联合干湿重整单元24,水蒸汽34通过水蒸汽入口通入联合干湿重整单元24,洁净焦炉气31、二氧化碳32、高温燃烧气27、水蒸汽34经联合干湿重整单元24处理后得到常温燃烧气29、高压重整气33,联合干湿重整单元24的常温燃烧气出口通过管路与气体混合器25的燃烧气入口连接,使联合干湿重整单元24中的常温燃烧气29通入气体混合器25,由联合干湿重整单元24向气体混合器25提供常温燃烧气29;
焦炭化学链燃烧单元23,其具有原料碎焦入口和水蒸汽入口,以及高温燃烧气出口、灰渣排出口,原料碎焦26通过原料碎焦入口通入焦炭化学链燃烧单元23,水蒸汽35通过水蒸汽入口通入焦炭化学链燃烧单元23,原料碎焦26、水蒸汽35经焦炭化学链燃烧单元23燃烧后,得到高温燃烧气27和灰渣28,其中灰渣28通过灰渣排出口排出,联合干湿重整单元24的高温燃烧气入口通过管路与焦炭化学链燃烧单元23的高温燃烧气出口连接,使焦炭化学链燃烧单元23中的高温燃烧气27通入联合干湿重整单元24,由焦炭化学链燃烧单元23向联合干湿重整单元24提供高温燃烧气27;
甲醇合成单元4,其具有原料入口,以及水蒸汽出口、甲醇出口、驰放气排出口,联合干湿重整单元24的高压重整气出口通过管路与甲醇合成单元4的原料入口连接,使联合干湿重整单元24中的高压重整气33通入甲醇合成单元4,高压重整气33经甲醇合成单元4合成后得到甲醇15、水蒸汽17和驰放气16,其中驰放气16通过驰放气排出口排出;
甲醇制烯烃单元5,其具有甲醇入口,以及烯烃输出口、烷烃输出口、水蒸汽出口,甲醇合成单元4的甲醇出口通过管路与甲醇制烯烃单元5的甲醇入口连接,使甲醇合成单元4中的甲醇15通入甲醇制烯烃单元5,甲醇15经甲醇制烯烃单元5处理后得到烯烃18、烷烃19和水蒸汽20,其中烯烃18通过烯烃输出口输出至烯烃输送管道,烷烃19经烷烃输出口输出至烷烃输送管道;
余热发电单元6,其具有水蒸汽入口,以及水蒸汽出口、电力出口,甲醇合成单元4的水蒸汽出口、甲醇制烯烃单元5的水蒸汽出口分别通过管路与余热发电单元6的水蒸汽入口连接,使甲醇合成单元4、甲醇制烯烃单元5中的水蒸汽17、20通入余热发电单元6,余热发电单元6利用水蒸汽17、20发电后,通过电力出口向电力输送通道输送电力21,焦炭化学链燃烧单元23的水蒸汽入口、联合干湿重整单元24的水蒸汽入口分别通过管路与余热发电单元6的水蒸汽出口连接,使余热发电单元6中剩余的水蒸汽分别通入焦炭化学链燃烧单元23、联合干湿重整单元24,由余热发电单元6分别向焦炭化学链燃烧单元23、联合干湿重整单元24提供水蒸汽35、34。
如图3所示,焦炭化学链燃烧单元23包括:
磨焦机36,其具有原料碎焦入口、焦料出口,原料碎焦26通过原料碎焦入口通入磨焦机36,经磨焦机36研磨后得到焦炭粉末46;
加压料斗37,其具有碎焦入口和碎焦出口,磨焦机36的焦料出口通过管路与加压料斗37的碎焦入口连接,使磨焦机36中得到的焦炭粉末46通入加压料斗37中,焦炭粉末46在加压料37中被加压形成碎焦粉末47;
燃料反应器39,其具有碎焦原料入口、水蒸汽入口、新鲜载氧体入口、氧化载氧体和未反应焦炭的混合物入口,以及灰渣排出口、气固混合原料出口,加压料斗37的碎焦出口通过管路与燃料反应器39的碎焦原料入口连接,使加压料斗37中加压后的碎焦粉末47通入燃料反应器39中,水蒸汽49通过水蒸汽入口通入燃料反应器39,新鲜载氧体48通过新鲜载氧体入口通入燃料反应器39,碎焦粉末47、水蒸汽49、新鲜载氧体48在燃料反应器39中燃烧反应后,得到气固混合原料51和灰渣28,其中灰渣28通过灰渣排出口排出;
第一旋风分离器40,其具有气固混合原料入口,以及气体原料出口和固体原料出口,燃料反应器39的气固混合原料出口通过管路与第一旋风分离器40的气固混合原料入口连接,使燃料反应器39中的气固混合原料51通入第一旋风分离器40中,气固混合原料51在第一旋风分离器40中进行旋风分离,得到高温燃烧气和未反应载氧体52,以及还原载氧体和未反应焦炭53,其中高温燃烧气和未反应载氧体52通过气体原料出口输出,还原载氧体和未反应焦炭53通过固体原料出口输出;
第二旋风分离器41,其具有气固混合原料入口,以及高温燃烧气出口、载氧体出口,第一旋风分离器40的气体原料出口通过管路与第二旋风分离器41的气固混合原料入口连接,使第一旋风分离器40中的高温燃烧气和未反应载氧体52通入第二旋风分离器41中,高温燃烧气和未反应载氧体52在第二旋风分离器41中进行旋风分离后,其中高温燃烧气27通过高温燃烧气出口输出,未反应载氧体54通过载氧体出口输出,联合干湿重整单元24的高温燃烧气入口通过管路与第二旋风分离器41的高温燃烧气出口连接,使第二旋风分离器41中的高温燃烧气27通入联合干湿重整单元24,由第二旋风分离器41向联合干湿重整单元24提供高温燃烧气27;
蒸汽分流器38,其具有水蒸汽入口以及两个水蒸汽出口,余热发电单元6的水蒸汽出口通过管路与蒸汽分流器38的水蒸汽入口连接,使余热发电单元6中的水蒸汽35通入蒸汽分流器38,水蒸汽35经蒸汽分流器38分为两路后分别通过水蒸汽出口输出,燃料反应器39的水蒸汽入口通过管路与蒸汽分流器38其中一个水蒸汽出口连接,使蒸汽分流器38其中一路水蒸汽49通入燃料反应器39中,由蒸汽分流器38向燃料反应器39提供水蒸汽49;
碳气提塔42,其具有水蒸汽入口、固体原料入口、还原载氧体出口,碳气提塔42顶部还设有焦炭原料出口,第一旋风分离器40的固体原料出口通过管路与碳气提塔42的固体原料入口连接,使第一旋风分离器40中的还原载氧体和未反应焦炭53通入碳气提塔42,蒸汽分流器38另一个水蒸汽出口通过管路与碳气提塔42的水蒸汽入口连接,使蒸汽分流器38中另一路水蒸汽50通入碳气提塔42,还原载氧体和未反应焦炭53、水蒸汽50经碳气提塔42分离处理,其中未反应焦炭55通过焦炭原料出口输出,还原载氧体56通过还原载氧体出口输出;
空气反应器43,其具有还原载氧体入口、空气原料入口,以及N2、O2和氧化载氧体混合物出口,碳气提塔42的还原载氧体出口通过管路与空气反应器43的还原载氧体入口连接,使碳气提塔42中的还原载氧体56通入空气反应器43,空气原料57通过空气原料入口通入空气反应器43,还原载氧体56、空气原料57在空气反应器43中反应后得到N2、O2和氧化载氧体混合物58;
第三旋风分离器44,其具有气固混合原料入口,以及氧化载氧体出口、尾气排出口,空气反应器43的N2、O2和氧化载氧体混合物出口通过管路与第三旋风分离器44的气固混合原料入口连接,使空气反应器43中的N2、O2和氧化载氧体混合物58通入第三旋风分离器44,N2、O2和氧化载氧体混合物58经第三旋风分离器44旋风分离后得到氧化载氧体60和尾气59,其中尾气59通过尾气排出口排出;
固体混合器45,其具有载氧体入口、焦炭原料入口、氧化载氧体入口,以及氧化载氧体和未反应焦炭的混合物出口,第二旋风分离器41的载氧体出口通过管路与固体混合器45的载氧体入口连接,使第二旋风分离器41中的未反应载氧体54通入固体混合器45,第三旋风分离器44的氧化载氧体出口通过管路与固体混合器45的氧化载氧体入口连接,使第三旋风分离器44中的氧化载氧体60通入固体混合器45中,碳气提塔42的焦炭原料出口通过管路与固体混合器45的焦炭原料入口连接,使碳气提塔42中的未反应焦炭55通入固体混合器45,未反应焦炭55、未反应载氧体54、氧化载氧体60在固体混合器45中混合后,得到氧化载氧体和未反应焦炭的混合物61,燃烧反应器39的氧化载氧体和未反应焦炭的混合物入口通过管路与固体混合器45的氧化载氧体和未反应焦炭的混合物出口连接,使固体混合器45中的氧化载氧体和未反应焦炭的混合物61通入燃烧反应器39中进行燃烧反应。
如图4所示,气体净化单元包括:
第一压缩机62,其具有粗混合气原料入口、粗混合气热端出口,气体混合器25的粗混合气出口通过管路与第一压缩机62的粗混合气原料入口连接,使气体混合器25中的粗混合气30通入第一压缩机62,粗混合气30在第一压缩机62中压缩后从粗混合气热端出口输出;
第一换热器63和酸性气体吸收塔64,其中第一换热器63具有粗混合气热端入口、冷端入口、热端出口和冷端出口,酸性气体吸收塔64具有粗混合气入口、新鲜甲醇入口、循环甲醇入口,以及洁净气出口和富含酸性气体甲醇液出口;第一压缩机62的粗混合气热端出口通过管路与第一换热器63的粗混合气热端入口连接,使第一压缩机62中压缩后的粗混合气71通入第一换热器63中,并在第一换热器63中形成低温粗混合气72,第一换热器63的热端出口通过管路与酸性气体吸收塔64的粗混合气入口连接,使第一换热器63中的低温粗混合气72通入酸性气体吸收塔64,新鲜甲醇73通过新鲜甲醇入口通入酸性气体吸收塔64,循环甲醇84通过循环甲醇入口通入酸性气体吸收塔64,利用新鲜甲醇73和循环甲醇84在酸性气体吸收塔64中吸收粗混合气中的酸性气体,得到洁净焦炉气74和富含酸性气体甲醇液75;酸性气体吸收塔64的洁净气出口通过管路与第一换热器63的冷端入口连接,使酸性气体吸收塔64中的洁净焦炉气74通入第一换热器63中进行换热,第一换热器63的冷端出口作为洁净焦炉气出口通过管路与联合干湿重整单元24的洁净焦炉气入口连接,使第一换热器63中换热后的洁净焦炉气31通入联合干湿重整单元24;
二氧化碳脱除塔65和闪蒸器66,其中二氧化碳脱除塔65具有富含酸性气体甲醇液入口、二氧化碳入口、甲醇液出口,二氧化碳脱除塔65顶部设有二氧化碳出口,闪蒸器66具有甲醇液入口,以及二氧化碳出口、甲醇液出口;酸性气体吸收塔64的富含酸性气体甲醇液出口通过管路与二氧化碳脱除塔65的富含酸性气体甲醇液入口连接,使酸性气体吸收塔64中的富含酸性气体甲醇液75通入二氧化碳脱除塔65,富含酸性气体甲醇液75经二氧化碳脱除塔65处理后得到脱除二氧化碳的甲醇液76,二氧化碳脱除塔65的二氧化碳出口通过管路与联合干湿重整单元24的二氧化碳原料入口连接,使二氧化碳脱除塔65中脱除出来的二氧化碳32通入联合干湿重整单元24;闪蒸器66的甲醇液入口通过管路与二氧化碳脱除塔65的甲醇液出口连接,使二氧化碳脱除塔65中的甲醇液76通入闪蒸器66中,甲醇液76在闪蒸器66中闪蒸后进一步脱除二氧化碳77得到含有硫化氢的甲醇液78,闪蒸器66的二氧化碳出口通过管路与二氧化碳脱除塔65的二氧化碳入口连接,使闪蒸器66中闪蒸后得到的二氧化碳77通入二氧化碳脱除塔65,最后通入联合干湿重整单元24;
硫化氢浓缩塔67,其具有甲醇液入口、氮气入口,以及尾气排放口、富含硫化氢甲醇液出口,闪蒸器66的甲醇液出口通过管路与硫化氢浓缩塔67的甲醇液入口连接,使闪蒸器66中含有硫化氢的甲醇液78通入硫化氢浓缩塔67,氮气79通过氮气入口通入硫化氢浓缩塔67,含有硫化氢的甲醇液78、氮气79经硫化氢浓缩塔67处理后,得到富含硫化氢甲醇液81和尾气80,其中尾气80通过尾气排放口排出;
第二换热器68和甲醇再生塔69,其中第二换热器68具有冷端入口、热端入口,以及富含硫化氢甲醇液冷端出口、热端出口,甲醇再生塔69具有富含硫化氢甲醇液原料入口、甲醇出口,甲醇再生塔69顶部设有硫化氢原料出口;硫化氢浓缩塔67的富含硫化氢甲醇液81出口通过管路与第二换热器68的冷端入口连接,使硫化氢浓缩塔67中的富含硫化氢甲醇液81通入第二换热器68,第二换热器68的富含硫化氢甲醇液冷端出口通过管路与甲醇再生塔69的富含硫化氢甲醇液原料入口连接,使第二换热器68中经过换热的富含硫化氢甲醇液82通入甲醇再生塔69,富含硫化氢甲醇液81在甲醇再生塔69中再生后得到甲醇原料83和硫化氢原料85;甲醇再生塔69的甲醇出口通过管路与第二换热器68的热端入口连接,使甲醇再生塔69中得到的甲醇原料83通入第二换热器68,并在第二换热器68中换热,第二换热器68的热端出口通过管路与酸性气体吸收塔64的循环甲醇入口连接,使第二换热器68中经过换热后的甲醇原料作为循环甲醇84通入酸性气体吸收塔64,由第二换热器68向酸性气体吸收塔64提供循环甲醇84;
硫回收塔70,其具有硫化氢原料入口、空气原料入口,以及废气排出口、硫单质出口,甲醇再生塔69的硫化氢原料出口通过管路与硫回收塔70的硫化氢原料入口连接,使甲醇再生塔69中得到的硫化氢原料85通入硫回收塔70,空气原料86通过空气原料入口通入硫回收塔70,硫化氢原料85、空气原料86经硫回收塔70处理后得到硫单质9和废气87,其中废气87通过废气排出口排出,硫单质9通过硫单质出口输出至硫单质输送管路。
如图5所示,联合干湿重整单元包括:
第三换热器88和联合干湿重整反应器89,其中第三换热器88具有洁净焦炉气原料冷端入口、高温重整气热端入口,以及冷端出口和热端出口,联合干湿重整反应器89具有洁净焦炉气入口、水蒸汽入口、二氧化碳原料入口、供热气入口,以及高温重整气出口、常温燃烧气出口;第三换热器88的洁净焦炉气原料冷端入口通过管路与气体净化单元22的洁净焦炉气出口连接,使气体净化单元22中的洁净焦炉气31通入第三换热器88,并在第三换热器88中换热后得到高温洁净焦炉气92,第三换热器88的冷端出口通过管路与联合干湿重整反应器89的洁净焦炉气入口连接,使第三换热器88中的高温洁净焦炉气92通入联合干湿重整反应器89,联合干湿重整反应器89的水蒸汽入口通过管路与余热发电单元6的水蒸汽出口连接,使余热发电单元6的水蒸汽34通入联合干湿重整反应器89,联合干湿重整反应器89的供热气入口通过管路与焦炭化学链燃烧单元23的高温燃烧气出口连接,使焦炭化学链燃烧单元23的高温燃烧气27通入联合干湿重整反应器89,联合干湿重整反应器89的二氧化碳原料入口通过管路与气体净化单元22的二氧化碳出口连接,使气体净化单元22的二氧化碳32通入联合干湿重整反应器89,高温洁净焦炉气92、水蒸汽34、高温燃烧气27、二氧化碳32在联合干湿重整反应器89中反应后,得到高温重整气93和常温燃烧气29;联合干湿重整反应器89的高温重整气出口通过管路与第三换热器88的高温重整气热端入口连接,使联合干湿重整反应器89中的高温重整气93通入第三换热器88,并在第三换热器88与洁净焦炉气31换热后得到常温重整气94、高温洁净焦炉气92,其中高温洁净焦炉气92再通入联合干湿重整反应器89,常温重整气94通过热端出口输出;联合干湿重整反应器89的常温燃烧气29出口通过管路与气体混合器25的燃烧气入口连接,使联合干湿重整反应器89中的常温燃烧气29通入气体混合器25;
水洗塔90,其具有常温重整气入口、入水口,以及洁净重整气出口、固体杂质排出口,第三换热器88的热端出口通过管路与水洗塔90的常温重整气入口连接,使第三换热器88中的常温重整气94通入水洗塔90,水95通过入水口通入水洗塔90,常温重整气94经水洗后得到洁净重整气96和固体杂质97,其中固体杂质97通过固体杂质排出口排出;
第二压缩机91,其具有原料入口、高压重整气出口,水洗塔90的洁净重整气出口通过管路与第二压缩机91连接,使水洗塔90中的洁净重整气通入第二压缩机91,并经第二压缩机91压缩得到高压重整气33,第二压缩机91的高压重整气出口通过管路与甲醇合成单元4的原料入口连接,使第二压缩机91中的高压重整气33通入甲醇合成器4。
一种烯烃制备方法,碎焦26在磨焦机36中被研磨成焦炭粉末46,其再经加压料斗37加压后的焦炭粉末47进入燃料反应器39;在燃料反应器39中加压碎焦粉末47与新鲜载氧体48、未反应焦炭和氧化载氧体61及水蒸汽49发生燃烧反应得到高温气固混合原料51和灰渣28;高温气固混合原料51进入第一旋风分离器器40,通过分离得到高温燃烧气和未反应载氧体52进入第二旋风分离器41,及还原载氧体和未反应焦炭53进入碳汽提塔42;通过第二旋风分离器41分离得到的高温燃烧气27进入联合干湿重整单元24,未反应载氧体54进入固体混合器45;通过碳汽提塔42分离得到的未反应焦炭55进入固体混合器45,还原载氧体56进入空气反应器43;空气57进入空气反应器43与还原载氧体56发生氧化反应得到N2、O2和氧化载氧体混合物58进入第三旋风分离器44;通过第三旋风分离器44分离得到尾气59和氧化载氧体60,其中氧化载氧体60进入固体混合器45。固体混合器45出口的氧化载氧体和未反应焦炭的混合物61进入燃料反应器39进行反应。
高温燃烧气27在联合干湿重整单元24降温换热后与粗焦炉气7在气体混合器25中混合得到粗混合气30,粗混合气30进入气体净化单元22的第一压缩机62;经过压缩后的粗混合气71与低温洁净焦炉气74进行换热后分别得到常温洁净焦炉气31和低温粗混合气72,其中常温洁净焦炉气31进入联合干湿重整单元,低温粗混合气72进入酸性气体吸收塔64被低温新鲜甲醇73和低温循环甲醇84吸收酸性气体后得到低温洁净焦炉气74和富含酸性气体甲醇液75;所述富含酸性气体甲醇液75被二氧化碳脱除塔65、硫化氢浓缩塔67及甲醇再生塔69脱除二氧化碳32和硫化氢85后得到高温循环甲醇83,高温循环甲醇83经第二换热器68冷却后得到低温循环甲醇84。所述硫化氢85进入硫回收塔70与空气86反应得到硫单质9和尾气87。
在第三换热器88中,常温洁净焦炉气31与高温重整气93换热后分别得到高温洁净焦炉气92和常温重整气94;高温洁净焦炉气92、气体净化单元22的二氧化碳32及余热发电单元6的水蒸汽34进入联合干湿重整反应器89,反应生成高温重整气93;常温重整气94经水洗塔90除去固体杂质97后得到洁净重整气96,其进入第二压缩机91加压换热后得到高压重整气33。所述第二压缩机91的高压重整气33进入甲醇合成单元4反应分离得到甲醇15和未反应驰放气16,其中甲醇15进入甲醇制烯烃单元5反应分离得到烯烃18和烷烃19。甲醇合成单元4和甲醇制烯烃单元产生的水蒸汽17和20进入余热发电单元生产电力21。
原料碎焦与粗焦炉气进料质量比为0.2 ~ 0.5,优选的,碎焦与粗焦炉气进料质量比为0.34
联合干湿重整单元的二氧化碳与洁净焦炉气进料质量比为0.6 ~ 1.2,优选的,联合干湿重整单元24的二氧化碳32与洁净焦炉气31进料质量比为1.0
焦炭化学链燃烧单元中燃料反应器的温度为800 ~ 1000 ℃,压力为0.1 ~ 4.0MPa,优选的,反应温度为925℃,压力为2.5 MPa。
联合干湿重整单元中联合干湿重整反应器的温度为800 ~ 1000 ℃,压力为0.1 ~0.5 MPa,优选的,反应温度900℃,压力0.1 MPa。
本发明烯烃制备系统包括气体净化单元22、焦炭化学链燃烧单元23、联合干湿重整单元24、气体混合器25、甲醇合成单元4、甲醇制烯烃单元5及余热发电单元6,具体连接及工艺流程图参见图2。
本发明的碎焦化学链燃烧辅助焦炉气联合干湿重整制烯烃工艺与图1所示的焦炉气制烯烃现有技术不同之处在于:
(1)本发明的系统中,引入焦化企业低价值碎焦化学链燃烧辅助焦炉气生产烯烃,碎焦化学链燃烧气与焦炉气一起经净化脱硫脱碳得到二氧化碳及洁净焦炉气;水蒸汽、二氧化碳和洁净焦炉气再分别进入联合干湿重整单元发生水蒸汽重整和二氧化碳干重整反应来调节合成气氢碳比。
(2)本发明的系统中,甲醇合成所需合成气由联合干湿重整反应生成,该合成气的氢碳比为2左右,符合甲醇合成的理想氢碳比,甲醇再进一步生产烯烃,整个工艺中无需高耗能空分单元。
(3)本发明的系统中,在联合干湿重整反应器中,碎焦化学链燃烧产生的高位显热为联合干湿重整强吸热反应提供热量,则将热能转化为高品位化学能,减少了过程能量损失。
实施例1
本实施例的碎焦化学链燃烧辅助焦炉气联合干湿重整制烯烃工艺的具体实施如下:
进入本发明工艺的原料碎焦流量为52.8 t/h,原料粗焦炉气流量为155.4 t/h,碎焦与粗焦炉气的进料质量比为0.34:1。焦炭的组成见表1,碎焦化学链燃烧辅助焦炉气联合干湿重整制烯烃工艺流程总图参见图2。
表1 焦炭的成分
成分 | 灰渣 | 碳 | 氢 | 氮 | 硫 | 氧 |
质量分数 % | 10.45 | 86.53 | 1.28 | 0.96 | 0.46 | 0.32 |
焦炭化学链燃烧单元过程见图3,碎焦26在磨焦机36中被研磨成焦炭粉末46后进入加压料斗37被加压到2.5 MPa。被加压后的焦炭粉末47与新鲜载氧体48和水蒸汽49一起进入燃料反应器39,其反应温度为925℃,压力为2.5 MPa,反应产物为925 ℃气固混合物51和灰渣28。925℃气固混合物51进入第一旋风分离器40,其上方出口的燃烧气和未反应载氧体52进入第二旋风分离器41,其下方出口的还原载氧体和未反应焦炭53进入碳汽提塔42。碳汽提塔42上方出口的未反应焦炭55进入固体混合器45,其下方出口的还原载氧体56进入空气反应器43。空气57进入空气反应器43与还原载氧体56反应得到N2、O2和氧化载氧体的混合物58,该混合物进入第三旋风分离器44分离得到尾气59和氧化载氧体60,其中氧化载氧体60进入固体混合器45。固体混合器45出口的氧化载氧体和未反应焦炭61进入燃料反应器39参与燃烧反应。
气体净化单元过程见图4:在第一压缩机62中,30℃粗混合气被加压到3.3 MPa后进入第一换热器63与低温洁净焦炉气74换热后分别得到-30 ℃粗混合气72和20 ℃洁净焦炉气31。20 ℃洁净焦炉气31进入联合干湿重整单元24,-30℃的粗混合气进入酸性气体吸收塔64被-50℃新鲜甲醇73和-50 ℃循环甲醇84吸收酸性气体后得到-41 ℃洁净焦炉气74和富含酸性气体甲醇液75;所述富含酸性气体甲醇液75被二氧化碳脱除塔65、硫化氢浓缩塔67及甲醇再生塔69脱除二氧化碳32和硫化氢85后得到115 ℃循环甲醇83,115 ℃循环甲醇83经第二换热器68冷却后得到-50 ℃循环甲醇84。所述硫化氢85进入硫回收塔70与空气86反应得到硫单质9和尾气87。
联合干湿重整单元过程见图5:洁净焦炉气31进入第三换热器88与900℃重整气93进行换热后分别得到880℃洁净焦炉气92和40 ℃重整气94。880 ℃洁净焦炉气92与水蒸汽34和二氧化碳32一起在联合干湿重整反应器89中反应生成900 ℃重整气93。40 ℃重整气94在水洗塔90中脱除固体杂质,再经过第二压缩机33压缩换热到8.2 MPa和240℃得到高压重整气33。氢碳比为2.03的高压重整气33进入甲醇合成单元4反应分离得到甲醇15及驰放气16。甲醇15进入甲醇制烯烃单元5反应分离得到烯烃18和烷烃19。
甲醇合成单元、甲醇制烯烃单元及余热发电单元与现有技术相同,可参照背景技术中的描述来实施。
最终碎焦化学链燃烧辅助焦炉气联供烯烃过程与现有技术相比,焦炉气利用效率由60%提高91%,能效由46.4%提高到54.5%,年烯烃产能由60万吨提高到90万吨。
实施例2
本实施例的碎焦化学链燃烧辅助焦炉气联合干湿重整制烯烃工艺的具体实施如下:
进入本发明工艺的原料焦炭流量为50.7 t/h,原料焦炉气流量为153.7 t/h,焦炭与焦炉气的进料质量比为0.33:1。焦炭的组成见表1,碎焦化学链燃烧辅助焦炉气联合干湿重整制烯烃工艺流程总图参见图2。
表1 焦炭的成分
成分 | 灰渣 | 碳 | 氢 | 氮 | 硫 | 氧 |
质量分数 % | 11.70 | 85.85 | 0.64 | 1.05 | 0.49 | 0.27 |
焦炭化学链燃烧单元过程见图3,碎焦26在磨焦机36中被研磨成焦炭粉末46后进入加压料斗37被加压到2.0 MPa。被加压后的焦炭粉末47与新鲜载氧体48和水蒸汽49一起进入燃料反应器39,其反应温度为900℃,压力为2.0 MPa,反应产物为900 ℃气固混合物51和灰渣28。900℃气固混合物51进入第一旋风分离器40,其上方出口的燃烧气和未反应载氧体52进入第二旋风分离器41,其下方出口的还原载氧体和未反应焦炭53进入碳汽提塔42。碳汽提塔42上方出口的未反应焦炭55进入固体混合器45,其下方出口的还原载氧体56进入空气反应器43。空气57进入空气反应器43与还原载氧体56反应得到N2、O2和氧化载氧体的混合物58,该混合物进入第三旋风分离器44分离得到尾气59和氧化载氧体60,其中氧化载氧体60进入固体混合器45。固体混合器45出口的氧化载氧体和未反应焦炭61进入燃料反应器39参与燃烧反应。
气体净化单元过程见图4:在第一压缩机62中,35℃粗混合气被加压到3.5 MPa后进入第一换热器63与低温洁净焦炉气74换热后分别得到-25 ℃粗混合气72和25 ℃洁净焦炉气31。25 ℃洁净焦炉气31进入联合干湿重整单元24,-25 ℃的粗混合气进入酸性气体吸收塔64被-45 ℃新鲜甲醇73和-45 ℃循环甲醇84吸收酸性气体后得到-36 ℃洁净焦炉气74和富含酸性气体甲醇液75;所述富含酸性气体甲醇液75被二氧化碳脱除塔65、硫化氢浓缩塔67及甲醇再生塔69脱除二氧化碳32和硫化氢85后得到120 ℃循环甲醇83,120 ℃循环甲醇83经第二换热器68冷却后得到-45 ℃循环甲醇84。所述硫化氢85进入硫回收塔70与空气86反应得到硫单质9和尾气87。
联合干湿重整单元过程见图5:洁净焦炉气31进入第三换热器88与880℃重整气93进行换热后分别得到860℃洁净焦炉气92和45 ℃重整气94。860 ℃洁净焦炉气92与水蒸汽34和二氧化碳32一起在联合干湿重整反应器89中反应生成880 ℃重整气93。45 ℃重整气94在水洗塔90中脱除固体杂质,再经过第二压缩机33压缩换热到7.0 MPa和260℃得到高压重整气33。氢碳比为2.08的高压重整气33进入甲醇合成单元4反应分离得到甲醇15及驰放气16。甲醇15进入甲醇制烯烃单元5反应分离得到烯烃18和烷烃19。
甲醇合成单元、甲醇制烯烃单元及余热发电单元与现有技术相同,可参照背景技术中的描述来实施。
最终碎焦化学链燃烧辅助焦炉气联供烯烃过程与现有技术相比,焦炉气利用效率由60%提高90%,能效由46.4%提高到54.0%,年烯烃产能由60万吨提高到89万吨。
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 (6)
1.以碎焦化学链燃烧辅助焦炉气联合重整制烯烃的系统,其特征在于: 包括:
气体混合器,其具有原料粗焦炉气入口、燃烧气入口以及粗混合气出口,原料粗焦炉气通过原料粗焦炉气入口通入气体混合器,常温燃烧气通过燃烧气入口通入气体混合器,粗焦炉气、常温燃烧气在气体混合器中混合后得到粗混合气;
气体净化单元,其具有原料入口,以及二氧化碳出口、洁净焦炉气出口、硫单质排出口,所述气体混合器的粗混合气出口通过管路与气体净化单元的原料入口连接,使气体混合器中的粗混合气通入气体净化单元,粗混合气经过气体净化单元净化后得到洁净焦炉气、硫单质和二氧化碳,其中硫单质通过硫单质排出口排出;
联合干湿重整单元,其具有洁净焦炉气入口、二氧化碳原料入口、高温燃烧气入口、水蒸汽入口,以及燃烧气出口、高压重整气出口,所述气体净化单元的洁净焦炉气出口通过管路与联合干湿重整单元的洁净焦炉气入口连接,气体净化单元的二氧化碳出口通过管路与联合干湿重整单元的二氧化碳原料入口连接,使气体净化单元中的洁净焦炉气、二氧化碳分别通入联合干湿重整单元,高温燃烧气通过高温燃烧气入口通入联合干湿重整单元,水蒸汽通过水蒸汽入口通入联合干湿重整单元,洁净焦炉气、二氧化碳、高温燃烧气、水蒸汽经联合干湿重整单元处理后得到常温燃烧气、高压重整气,联合干湿重整单元的燃烧气出口通过管路与气体混合器的燃烧气入口连接,使联合干湿重整单元中的常温燃烧气通入气体混合器,由联合干湿重整单元向气体混合器提供常温燃烧气;
焦炭化学链燃烧单元,其具有原料碎焦入口和水蒸汽入口,以及高温燃烧气出口、灰渣排出口,原料碎焦通过原料碎焦入口通入焦炭化学链燃烧单元,水蒸汽通过水蒸汽入口通入焦炭化学链燃烧单元,原料碎焦、水蒸汽经焦炭化学链燃烧单元燃烧后,得到高温燃烧气和灰渣,其中灰渣通过灰渣排出口排出,所述联合干湿重整单元的高温燃烧气入口通过管路与焦炭化学链燃烧单元的高温燃烧气出口连接,使焦炭化学链燃烧单元中的高温燃烧气通入联合干湿重整单元,由焦炭化学链燃烧单元向联合干湿重整单元提供高温燃烧气;
甲醇合成单元,其具有原料入口,以及水蒸汽出口、甲醇出口、驰放气排出口,所述联合干湿重整单元的高压重整气出口通过管路与甲醇合成单元的原料入口连接,使联合干湿重整单元中的高压重整气通入甲醇合成单元,高压重整气经甲醇合成单元合成后得到甲醇、水蒸汽和驰放气,其中驰放气通过驰放气排出口排出;
甲醇制烯烃单元,其具有甲醇入口,以及烯烃出口、烷烃出口、水蒸汽出口,所述甲醇合成单元的甲醇出口通过管路与甲醇制烯烃单元的甲醇入口连接,使甲醇合成单元中的甲醇通入甲醇制烯烃单元,甲醇经甲醇制烯烃单元处理后得到烯烃、烷烃和水蒸汽,其中烯烃通过烯烃出口输出至烯烃输送管道,烷烃经烷烃出口输出至烷烃输送管道;
余热发电单元,其具有水蒸汽入口,以及水蒸汽出口、电力出口,所述甲醇合成单元的水蒸汽出口、甲醇制烯烃单元的水蒸汽出口分别通过管路与余热发电单元的水蒸汽入口连接,使甲醇合成单元、甲醇制烯烃单元中的水蒸汽通入余热发电单元,余热发电单元利用水蒸汽发电后,通过电力出口向电力输送通道输送电力,所述焦炭化学链燃烧单元的水蒸汽入口、联合干湿重整单元的水蒸汽入口分别通过管路与余热发电单元的水蒸汽出口连接,使余热发电单元中剩余的水蒸汽分别通入焦炭化学链燃烧单元、联合干湿重整单元,由余热发电单元分别向焦炭化学链燃烧单元、联合干湿重整单元提供水蒸汽;
所述焦炭化学链燃烧单元包括:
磨焦机,其具有原料碎焦入口、焦料出口,原料碎焦通过碎焦入口通入磨焦机,经磨焦机研磨后得到焦炭粉末;
加压料斗,其具有碎焦入口和碎焦出口,所述磨焦机的焦料出口通过管路与加压料斗的碎焦入口连接,使磨焦机中得到的焦炭粉末通入加压料斗中,焦炭粉末在加压料斗中被加压形成碎焦粉末;
燃料反应器,其具有碎焦原料入口、水蒸汽入口、新鲜载氧体入口、氧化载氧体和未反应焦炭的混合物入口,以及灰渣排出口、气固混合原料出口,所述加压料斗的碎焦出口通过管路与燃料反应器的碎焦原料入口连接,使加压料斗中加压后的碎焦粉末通入燃料反应器中,水蒸汽通过水蒸汽入口通入燃料反应器,新鲜载氧体通过新鲜载氧体入口通入燃料反应器,碎焦粉末、水蒸汽、新鲜载氧体在燃料反应器中燃烧反应后,得到气固混合原料和灰渣,其中灰渣通过灰渣排出口排出;
第一旋风分离器,其具有气固混合物入口,以及气体原料出口和固体原料出口,所述燃料反应器的气固混合物出口通过管路与第一旋风分离器的气固混合原料入口连接,使燃料反应器中的气固混合原料通入第一旋风分离器中,气固混合原料在第一旋风分离器中进行旋风分离,得到高温燃烧气和未反应载氧体,以及还原载氧体和未反应焦炭,其中高温燃烧气和未反应载氧体通过气体原料出口输出,还原载氧体和未反应焦炭通过固体原料出口输出;
第二旋风分离器,其具有气固混合原料入口,以及高温燃烧气出口、载氧体出口,第一旋风分离器的气体原料出口通过管路与第二旋风分离器的气固混合原料入口连接,使第一旋风分离器中的高温燃烧气和未反应载氧体通入第二旋风分离器中,高温燃烧气和未反应载氧体在第二旋风分离器中进行旋风分离后,其中高温燃烧气通过高温燃烧气出口输出,未反应载氧体通过载氧体出口输出,所述联合干湿重整单元的高温燃烧气入口通过管路与第二旋风分离器的高温燃烧气出口连接,使第二旋风分离器中的高温燃烧气通入联合干湿重整单元,由第二旋风分离器向联合干湿重整单元提供高温燃烧气;
蒸汽分流器,其具有水蒸汽入口以及两个水蒸汽出口,所述余热发电单元的水蒸汽出口通过管路与蒸汽分流器的水蒸汽入口连接,使余热发电单元中的水蒸汽通入蒸汽分流器,水蒸汽经蒸汽分流器分为两路后分别通过水蒸汽出口输出,所述燃料反应器的水蒸汽入口通过管路与蒸汽分流器其中一个水蒸汽出口连接,使蒸汽分流器其中一路水蒸汽通入燃料反应器中,由蒸汽分流器向燃料反应器提供水蒸汽;
碳气提塔,其具有水蒸汽入口、固体原料入口、还原载氧体出口,碳气提塔顶部还设有焦炭原料出口,所述第一旋风分离器的固体原料出口通过管路与碳气提塔的固体原料入口连接,使第一旋风分离器中的还原载氧体和未反应焦炭通入碳气提塔,所述蒸汽分流器另一个水蒸汽出口通过管路与碳气提塔的水蒸汽入口连接,使蒸汽分流器中另一路水蒸汽通入碳气提塔,还原载氧体和未反应焦炭、水蒸汽经碳气提塔分离处理,其中未反应焦炭通过焦炭原料出口输出,还原载氧体通过还原载氧体出口输出;
空气反应器,其具有还原载氧体入口、空气原料入口,以及N2、O2和氧化载氧体混合物出 口,所述碳气提塔的还原载氧体出口通过管路与空气反应器的还原载氧体入口连接,使碳 气提塔中的还原载氧体通入空气反应器,空气原料通过空气原料入口通入空气反应器,还 原载氧体、空气原料在空气反应器中反应后得到N2、O2和氧化载氧体混合物;
第三旋风分离器,其具有气固混合原料入口,以及氧化载氧体出口、尾气排出口,所述空气反应器的N2、O2和氧化载氧体混合物出口通过管路与第三旋风分离器的气固混合原料入口连接,使空气反应器中的N2、O2和氧化载氧体混合物通入第三旋风分离器,N2、O2和氧化 载氧体混合物经第三旋风分离器旋风分离后得到氧化载氧体和尾气,其中尾气通过尾气排 出口排出;
固体混合器,其具有载氧体入口、焦炭原料入口、氧化载氧体入口,以及氧化载氧体和未反应焦炭的混合物出口,所述第二旋风分离器的载氧体出口通过管路与固体混合器的载氧体入口连接,使第二旋风分离器中的未反应载氧体通入固体混合器,所述第三旋风分离器的氧化载氧体出口通过管路与固体混合器的氧化载氧体入口连接,使第三旋风分离器中的氧化载氧体通入固体混合器中,所述碳气提塔的焦炭原料出口通过管路与固体混合器的焦炭原料入口连接,使碳气提塔中的未反应焦炭通入固体混合器,未反应焦炭、未反应载氧体、氧化载氧体在固体混合器中混合后,得到氧化载氧体和未反应焦炭的混合物,所述燃烧反应器的氧化载氧体和未反应焦炭的混合物入口通过管路与固体混合器的氧化载氧体和未反应焦炭的混合物出口连接,使固体混合器中的氧化载氧体和未反应焦炭的混合物通入燃烧反应器中进行燃烧反应;
所述气体净化单元包括:
第一压缩机,其具有粗混合气原料入口、粗混合气热端出口,所述气体混合器的粗混合气出口通过管路与第一压缩机的粗混合气原料入口连接,使气体混合器中的粗混合气通入第一压缩机,粗混合气在第一压缩机中压缩后从粗混合气热端出口输出;
第一换热器和酸性气体吸收塔,其中第一换热器具有粗混合气热端入口、冷端入口、热端出口和冷端出口,酸性气体吸收塔具有粗混合气入口、新鲜甲醇入口、循环甲醇入口,以及洁净气出口和富含酸性气体甲醇液出口;所述第一压缩机的粗混合气热端出口通过管路与第一换热器的粗混合气热端入口连接,使第一压缩机中压缩后的粗混合气通入第一换热器中,并在第一换热器中形成低温粗混合气,第一换热器的热端出口通过管路与酸性气体吸收塔的粗混合气入口连接,使第一换热器中的低温粗混合气通入酸性气体吸收塔,新鲜甲醇通过新鲜甲醇入口通入酸性气体吸收塔,循环甲醇通过循环甲醇入口通入酸性气体吸收塔,利用新鲜甲醇和循环甲醇在酸性气体吸收塔中吸收粗混合气中的酸性气体,得到洁净焦炉气和富含酸性气体甲醇液;所述酸性气体吸收塔的洁净气出口通过管路与第一换热器的冷端入口连接,使酸性气体吸收塔中的洁净焦炉气通入第一换热器中进行换热,第一换热器的冷端出口作为洁净焦炉气出口通过管路与联合干湿重整单元的洁净焦炉气入口连接,使第一换热器中换热后的洁净焦炉气通入联合干湿重整单元;
二氧化碳脱除塔和闪蒸器,其中二氧化碳脱除塔具有富含酸性气体甲醇液入口、二氧化碳入口、甲醇液出口,二氧化碳脱除塔顶部设有二氧化碳出口,闪蒸器具有甲醇液入口,以及二氧化碳出口、甲醇液出口;所述酸性气体吸收塔的富含酸性气体甲醇液出口通过管路与二氧化碳脱除塔的富含酸性气体甲醇液入口连接,使酸性气体吸收塔中的富含酸性气体甲醇液通入二氧化碳脱除塔,富含酸性气体甲醇液经二氧化碳脱除塔处理后得到脱除二氧化碳的甲醇液,二氧化碳脱除塔的二氧化碳出口通过管路与联合干湿重整单元的二氧化碳原料入口连接,使二氧化碳脱除塔中脱除出来的二氧化碳通入联合干湿重整单元;所述闪蒸器的甲醇液入口通过管路与二氧化碳脱除塔的甲醇液出口连接,使二氧化碳脱除塔中的甲醇液通入闪蒸器中,甲醇液在闪蒸器中闪蒸后进一步脱除二氧化碳得到含有硫化氢的甲醇液,闪蒸器的二氧化碳出口通过管路与二氧化碳脱除塔的二氧化碳入口连接,使闪蒸器中闪蒸后得到的二氧化碳通入二氧化碳脱除塔,最后通入联合干湿重整单元;
硫化氢浓缩塔,其具有甲醇液入口、氮气入口,以及尾气排放口、富含硫化氢甲醇液出口,所述闪蒸器的甲醇液出口通过管路与硫化氢浓缩塔的甲醇液入口连接,使闪蒸器中含有硫化氢的甲醇液通入硫化氢浓缩塔,氮气通过氮气入口通入硫化氢浓缩塔,含有硫化氢的甲醇液、氮气经硫化氢浓缩塔处理后,得到富含硫化氢甲醇液和尾气,其中尾气通过尾气排放口排出;
第二换热器和甲醇再生塔,其中第二换热器具有冷端入口、热端入口,以及富含硫化氢甲醇液冷端出口、热端出口,甲醇再生塔具有富含硫化氢甲醇液原料入口、甲醇出口,甲醇再生塔顶部设有硫化氢原料出口;所述硫化氢浓缩塔的富含硫化氢甲醇液出口通过管路与第二换热器的冷端入口连接,使硫化氢浓缩塔中的富含硫化氢甲醇液通入第二换热器,所述第二换热器的富含硫化氢甲醇液冷端出口通过管路与甲醇再生塔的富含硫化氢甲醇液原料入口连接,使第二换热器中的富含硫化氢甲醇液通入甲醇再生塔,富含硫化氢甲醇液在甲醇再生塔中再生后得到甲醇原料和硫化氢原料;所述甲醇再生塔的甲醇出口通过管路与第二换热器的热端入口连接,使甲醇再生塔中得到的甲醇原料通入第二换热器,并在第二换热器中换热,第二换热器的热端出口通过管路与酸性气体吸收塔的循环甲醇入口连接,使第二换热器中经过换热后的甲醇原料作为循环甲醇通入酸性气体吸收塔,由第二换热器向酸性气体吸收塔提供循环甲醇;
硫回收塔,其具有硫化氢原料入口、空气原料入口,以及废气排出口、硫单质出口,所述甲醇再生塔的硫化氢原料出口通过管路与硫回收塔的硫化氢原料入口连接,使甲醇再生塔中得到的硫化氢原料通入硫回收塔,空气原料通过空气原料入口通入硫回收塔,硫化氢原料、空气原料经硫回收塔处理后得到硫单质和废气,其中废气通过废气排出口排出,硫单质通过硫单质出口输出至硫单质输送管路;
所述联合干湿重整单元包括:
第三换热器和联合干湿重整反应器,其中第三换热器具有洁净焦炉气原料冷端入口、高温重整气热端入口,以及冷端出口和热端出口,联合干湿重整反应器具有洁净焦炉气入口、水蒸汽入口、二氧化碳原料入口、供热气入口,以及高温重整气出口、常温燃烧气出口;所述第三换热器的洁净焦炉气原料冷端入口通过管路与气体净化单元的洁净焦炉气出口连接,使气体净化单元中的洁净焦炉气通入第三换热器,并在第三换热器中换热后得到高温洁净焦炉气,第三换热器的冷端出口通过管路与联合干湿重整反应器的洁净焦炉气入口连接,使第三换热器中的高温洁净焦炉气通入联合干湿重整反应器,所述联合干湿重整反应器的水蒸汽入口通过管路与余热发电单元的水蒸汽出口连接,使余热发电单元的水蒸汽通入联合干湿重整反应器,联合干湿重整反应器的供热气入口通过管路与焦炭化学链燃烧单元的高温燃烧气出口连接,使焦炭化学链燃烧单元的高温燃烧气通入联合干湿重整反应器,联合干湿重整反应器的二氧化碳原料入口通过管路与气体净化单元的二氧化碳出口连接,使气体净化单元的二氧化碳通入联合干湿重整反应器,高温洁净焦炉气、水蒸汽、高温燃烧气、二氧化碳在联合干湿重整反应器中反应后,得到高温重整气和常温燃烧气;联合干湿重整反应器的高温重整气出口通过管路与第三换热器的高温重整气热端入口连接,使联合干湿重整反应器中的高温重整气通入第三换热器,并在第三换热器与洁净焦炉气换热后得到常温重整气、高温洁净焦炉气,其中高温洁净焦炉气再通入联合干湿重整反应器,常温重整气通过热端出口输出;联合干湿重整反应器的常温燃烧气出口通过管路与气体混合器的燃烧气入口连接,使联合干湿重整反应器中的常温燃烧气通入气体混合器;
水洗塔,其具有常温重整气入口、入水口,以及洁净重整气出口、固体杂质排出口,所述第三换热器的热端出口通过管路与水洗塔的常温重整气入口连接,使第三换热器中的常温重整气通入水洗塔,水通过入水口通入水洗塔,常温重整气经水洗后得到洁净重整气和固体杂质,其中固体杂质通过固体杂质排出口排出;
第二压缩机,其具有原料入口、高压重整气出口,所述水洗塔的洁净重整气出口通过管路与第二压缩机连接,使水洗塔中的洁净重整气通入第二压缩机,并经第二压缩机压缩得到高压重整气,所述第二压缩机的高压重整气出口通过管路与甲醇合成单元的原料入口连接,使第二压缩机中的高压重整气通入甲醇合成器。
2.一种基于权利要求1所述系统的烯烃制备方法,其特征在于:碎焦在磨焦机中被研磨成焦炭粉末,其再经加压料斗加压后的焦炭粉末进入燃料反应器;在燃料反应器中加压碎焦粉末与新鲜载氧体、未反应焦炭和氧化载氧体及水蒸汽发生燃烧反应得到高温气固混合原料和灰渣;高温气固混合原料进入第一旋风分离器器,通过分离得到高温燃烧气和未反应载氧体进入第二旋风分离器,及还原载氧体和未反应焦炭进入碳汽提塔;通过第二旋风分离器分离得到的高温燃烧气进入联合干湿重整单元,未反应载氧体进入固体混合器;通过碳汽提塔分离得到的未反应焦炭进入固体混合器,还原载氧体进入空气反应器;空气进入空气反应器与还原载氧体发生氧化反应得到N2、O2和氧化载氧体混合物进入第三旋风分离器;通过第三旋风分离器分离得到尾气和氧化载氧体,其中氧化载氧体进入固体混合器,固体混合器出口的氧化载氧体和未反应焦炭的混合物进入燃料反应器进行反应;
高温燃烧气在联合干湿重整单元降温换热后与粗焦炉气在气体混合器中混合得到粗混合气,粗混合气进入气体净化单元的第一压缩机;经过压缩后的粗混合气与低温洁净焦炉气进行换热后分别得到常温洁净焦炉气和低温粗混合气,其中常温洁净焦炉气进入联合干湿重整单元,低温粗混合气进入酸性气体吸收塔被低温新鲜甲醇和低温循环甲醇吸收酸性气体后得到低温洁净焦炉气和富含酸性气体甲醇液;所述富含酸性气体甲醇液被二氧化碳脱除塔、硫化氢浓缩塔及甲醇再生塔脱除二氧化碳和硫化氢后得到高温循环甲醇,高温循环甲醇经第二换热器冷却后得到低温循环甲醇,所述硫化氢进入硫回收塔与空气反应得到硫单质和尾气;
在第三换热器中,常温洁净焦炉气与高温重整气换热后分别得到高温洁净焦炉气和常温重整气;高温洁净焦炉气、气体净化单元的二氧化碳及余热发电单元的水蒸汽进入联合干湿重整反应器,反应生成高温重整气;常温重整气经水洗塔除去固体杂质后得到洁净重整气,其进入第二压缩机加压换热后得到高压重整气,所述第二压缩机的高压重整气进入甲醇合成单元反应分离得到甲醇和未反应驰放气,其中甲醇进入甲醇制烯烃单元反应分离得到烯烃和烷烃,甲醇合成单元和甲醇制烯烃单元产生的水蒸汽进入余热发电单元生产电力。
3.根据权利要求2所述的烯烃制备方法,其特征在于:所述原料碎焦与粗焦炉气进料质量比为0.2 ~ 0.5。
4.根据权利要求2所述的烯烃制备方法,其特征在于:所述联合干湿重整单元的二氧化碳与洁净焦炉气进料质量比为0.6 ~ 1.2。
5.根据权利要求2所述的烯烃制备方法,其特征在于:所述焦炭化学链燃烧单元中燃料反应器的温度为800 ~ 1000 ℃,压力为0.1 ~ 4.0 MPa。
6.根据权利要求2所述的烯烃制备方法,其特征在于:所述联合干湿重整单元中联合干湿重整反应器的温度为800 ~ 1000 ℃,压力为0.1 ~ 0.5 MPa。
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焦炉气辅助煤气化制甲醇系统概念设计;彭丽娟;《中国优秀硕士学位论文全文数据库》;20150115(第1期);第2章第2.1、2.2、2.4、2.5、2.6、2.7节,第3章第3.1、3.2节,第四章第4.1、4.2节,图2-1、2-2、2-3、2-4、2-7、2-8、2-9、2-10、2-12、2-13、2-15、3-3、4-1 * |
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