CN113061456A - 一种二氧化碳和氢气制汽油的流化床工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及汽油生产技术领域，具体公开了一种二氧化碳和氢气制汽油的流化床工艺，包括如下步骤：S1、将二氧化碳加压后与氢气在混合器中进行混合；S2、将混合气体加入换热器中进行换热，换热结束后对混合气体进行加热；S3、加热后的混合气体进入流化床反应器中，进行加氢预处理和加氢精制反应；S4、流化床反应器的反应产物重新回输到换热器中，之后进入空冷器中；S5、空冷后的反应产物进入反应产物分离罐中；S6、分离的液体进入分馏系统中，进行分馏，产出合格的汽油统一收集；分离的气体通过氢气回收装置进行回收；S7、流化床反应器反应产出的废水通过污水处理厂进行处理；S8、流化床反应器放出的热量由除氧水带走去蒸汽发生器发生蒸汽。
Description
技术领域
本发明涉及汽油生产技术领域，具体为一种二氧化碳和氢气制汽油的流化床工艺。
背景技术
近年，化石能源的大量消耗使温室气体如CO2排放量急剧增加，引起了全球气候变暖等日益严峻的环境问题。汽油是全球用量最大的燃料之一，如果以CO2作为原料生产汽油，将是一种潜在替代化石燃料的清洁能源策略，不仅可有效降低CO2造成的温室效应，还可减轻对传统化石能源的依赖。
目前化石燃料电厂、钢铁企业、大型化工企业排放大量二氧化碳；造成温室效应，如果二氧化碳在自然界中存在循环利用，但并未造成良性循环，每年排放的二氧化碳有一部分在大气中存在积累。此前，二氧化碳循环利用的方式分为化学循环利用途径和生物循环利用途径。化学循环利用途径主要包括二氧化碳转化为一氧化碳、甲烷、甲醇、低碳烃等低碳分子化合物，而生物循环利用二氧化碳的主要途径是植物的光合作用。从二氧化碳加氢产物分析，我们的技术通过化学途径转化出新的长链烃类化合物，可称得上二氧化碳循环利用中一种新的化学循环利用形式。
二氧化碳催化加氢制汽油馏分烃过程是放热反应，反应条件相对温和，能耗不会太高。从环保角度来讲，二氧化碳转化利用就是二氧化碳减排的一个重要环节，也是可再生能源循环利用的一个重要环节。二氧化碳加氢制汽油馏分烃可实现把温室气体二氧化碳转化为用途较为广泛的汽油燃料。目前该过程的经济性或许不合适，但在氢气廉价、二氧化碳富集的地方会有应用空间。比如航空母舰的舰艇燃料供应，比如对于海上作业场景。目前海上工业设备大规模燃烧化石能源，排放出二氧化碳，溶解在海水里，造成海水酸化，严重威胁海洋生物及海洋环境。通过电解海水，生成氢气和氧气，氧气可以供给海下人员呼吸，而二氧化碳加氢可以生成液体燃料，为相关设备供给能源，形成更好的循环。同时还有利于海水的中性化，改善海洋环境。我相信，该技术能够成为未来新能源领域的一条主要储能渠道。对于面临碳排放隐忧的中国煤化工产业来说，高纯度二氧化碳的富集程度很高。再加上大规模制氢技术的不断进步，二氧化碳加氢制汽油工艺可能是解决煤化工碳排放的手段之一。
发明内容
本发明的目的在于提供一种二氧化碳和氢气制汽油的流化床工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种二氧化碳和氢气制汽油的流化床工艺，包括如下步骤：
S1、将二氧化碳加压后与氢气在混合器中进行混合，获得混合气体；
S2、将混合气体加入换热器中进行换热，换热结束后对混合气体进行加热；
S3、加热后的混合气体进入流化床反应器中，进行加氢预处理和加氢精制反应；
S4、流化床反应器的反应产物重新回输到换热器中，进行换热，之后进入空冷器中；
S5、空冷后的反应产物进入反应产物分离罐中，进行气液分离；
S6、步骤S5中的分离的液体进入分馏系统中，进行分馏，产出合格的汽油统一收集；步骤S5中的分离的气体通过氢气回收装置进行回收；
S7、流化床反应器反应产出的废水通过污水处理厂进行处理；
S8、流化床反应器放出的热量由除氧水带走去蒸汽发生器发生蒸汽。
优选的，所述步骤S1中，二氧化碳加压至3.0MPa~3.4MPa后与氢气混合，所述氢气从外界加入，先进入氢气缓冲罐中，之后再与二氧化碳混合。
优选的，所述步骤S2中，混合气体在换热器中换热至温度为255℃~270℃，之后加热至温度为290℃~300℃。
优选的，所述步骤S3中，流化床反应器的反应温度为300℃~340℃，反应压力为2.0MPa~4.0MPa，反应空速为4000L/h～10000L/h。
优选的，所述流化床反应器在催化剂使用两年内，反应温度为300℃~320℃，在催化剂使用两年之后，反应温度为320℃~340℃。
优选的，所述步骤S4中，反应产物重新回输到换热器中换热至135℃~145℃，以便进入空冷器冷却。
优选的，所述步骤S5中，反应产物在空冷器中冷却至温度为35℃~45℃。
优选的，所述步骤S6中，回收的氢气重新加入步骤S1中，与二氧化碳进行混合。
优选的，所述步骤S7中，蒸汽发生器通过水循环发生蒸汽，以此给流化床反应器散热，保证其温度处于稳定区间中。
优选的，所述二氧化碳质量纯度大于98%，硫、氯、磷、氮的含量小于0.1ppm，其余杂质含量小于2%；所述氢气质量纯度大于99%，硫、氯、磷、氮的含量小于0.1ppm，其余杂质含量小于2%。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、采用二氧化碳和氢气制汽油的流化床工艺流程，流程相对简单；
2、采用二氧化碳和氢气制汽油的流化床工艺流程，流化床技术相对成熟，易于控制；
3、采用二氧化碳和氢气制汽油的流化床工艺流程，原料充分循环利用，变废为宝；
4、采用二氧化碳和氢气制汽油的流化床工艺流程，产品汽油对环境无害，不会影响人类和其他生物的生存。
附图说明
图1为本发明的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种二氧化碳和氢气制汽油的流化床工艺，包括如下步骤：
S1、将二氧化碳加压后与氢气在混合器中进行混合，获得混合气体；
S2、将混合气体加入换热器中进行换热，换热结束后对混合气体进行加热；
S3、加热后的混合气体进入流化床反应器中，进行加氢预处理和加氢精制反应；
S4、流化床反应器的反应产物重新回输到换热器中，进行换热，之后进入空冷器中；
S5、空冷后的反应产物进入反应产物分离罐中，进行气液分离；
S6、步骤S5中的分离的液体进入分馏系统中，进行分馏，产出合格的汽油统一收集；步骤S5中的分离的气体通过氢气回收装置进行回收；
S7、流化床反应器反应产出的废水通过污水处理厂进行处理；
S8、流化床反应器放出的热量由除氧水带走去蒸汽发生器发生蒸汽。
进一步的，所述步骤S1中，二氧化碳加压至3.0MPa~3.4MPa后与氢气混合，所述氢气从外界加入，先进入氢气缓冲罐中，之后再与二氧化碳混合。
进一步的，所述步骤S2中，混合气体在换热器中换热至温度为255℃~270℃，之后加热至温度为290℃~300℃。
进一步的，所述步骤S3中，流化床反应器的反应温度为300℃~340℃，反应压力为2.0MPa~4.0MPa，反应空速为4000L/h～10000L/h。
进一步的，所述流化床反应器在催化剂使用两年内，反应温度为300℃~320℃，在催化剂使用两年之后，反应温度为320℃~340℃。
进一步的，所述步骤S4中，反应产物重新回输到换热器中换热至135℃~145℃，以便进入空冷器冷却。
进一步的，所述步骤S5中，反应产物在空冷器中冷却至温度为35℃~45℃。
进一步的，所述步骤S6中，回收的氢气重新加入步骤S1中，与二氧化碳进行混合。
进一步的，所述步骤S7中，蒸汽发生器通过水循环发生蒸汽，以此给流化床反应器散热，保证其温度处于稳定区间中。
进一步的，所述二氧化碳质量纯度大于98%，硫、氯、磷、氮的含量小于0.1ppm，其余杂质含量小于2%；所述氢气质量纯度大于99%，硫、氯、磷、氮的含量小于0.1ppm，其余杂质含量小于2%。
工作原理：具体应用时，氢气自装置外来进入氢气缓冲罐，然后与二氧化碳混合；原料二氧化碳自界区外升压至3.0MPa~3.4MPa后与氢气混合，加入换热器中进行换热；换热至255℃~270℃，再经电加热器换热升温到290℃~300℃后，进入反应器进行加氢预处理和加氢精制反应。流化床反应器的反应产物重新回输到换热器中换热至135℃~145℃进入空冷器，经反应产物空冷器冷凝冷却至35℃~45℃后，进入反应产物分离罐进行气液分离；分离出来的液体粗汽油进入后续分馏系统进行分馏，产出合格的汽油统一回收；分离出来的气体经循环氢分离器后出界区后通过氢气回收装置进行回收，回收的氢气可以返回氢气缓冲罐重复利用。反应产物分离罐产生的废水出界区外处理。
流化床反应器的温度上升可以通过蒸汽发生器利用水循环发生蒸汽的方式控制流化床反应器床层温度上升在一定的范围，控制其反应温度，防止超温。二氧化碳质量纯度大于98%，硫、氯、磷、氮的含量小于0.1ppm，其余杂质含量小于2%；所述氢气质量纯度大于99%，硫、氯、磷、氮的含量小于0.1ppm，其余杂质含量小于2%；保证反应物的纯度。
流化床反应器的反应温度为300℃~340℃，反应压力为2.0MPa~4.0MPa，反应空速为4000L/h～10000L/h；根据催化剂的剂量将反应器分为前期和末期，前期的反应温度为300℃~320℃，末期的反应温度为320℃~340℃。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种二氧化碳和氢气制汽油的流化床工艺，其特征在于：包括如下步骤：
S1、将二氧化碳加压后与氢气在混合器中进行混合，获得混合气体；
S2、将混合气体加入换热器中进行换热，换热结束后对混合气体进行加热；
S3、加热后的混合气体进入流化床反应器中，进行加氢预处理和加氢精制反应；
S4、流化床反应器的反应产物重新回输到换热器中，进行换热，之后进入空冷器中；
S5、空冷后的反应产物进入反应产物分离罐中，进行气液分离；
S6、步骤S5中的分离的液体进入分馏系统中，进行分馏，产出合格的汽油统一收集；步骤S5中的分离的气体通过氢气回收装置进行回收；
S7、流化床反应器反应产出的废水通过污水处理厂进行处理；
S8、流化床反应器放出的热量由除氧水带走去蒸汽发生器发生蒸汽。
2.根据权利要求1所述的一种二氧化碳和氢气制汽油的流化床工艺，其特征在于：所述步骤S1中，二氧化碳加压至3.0MPa~3.4MPa后与氢气混合，所述氢气从外界加入，先进入氢气缓冲罐中，之后再与二氧化碳混合。
3.根据权利要求1所述的一种二氧化碳和氢气制汽油的流化床工艺，其特征在于：所述步骤S2中，混合气体在换热器中换热至温度为255℃~270℃，之后加热至温度为290℃~300℃。
4.根据权利要求1所述的一种二氧化碳和氢气制汽油的流化床工艺，其特征在于：所述步骤S3中，流化床反应器的反应温度为300℃~340℃，反应压力为2.0MPa~4.0MPa，反应空速为4000L/h～10000L/h。
5.根据权利要求4所述的一种二氧化碳和氢气制汽油的流化床工艺，其特征在于：所述流化床反应器在催化剂使用两年内，反应温度为300℃~320℃，在催化剂使用两年之后，反应温度为320℃~340℃。
6.根据权利要求1所述的一种二氧化碳和氢气制汽油的流化床工艺，其特征在于：所述步骤S4中，反应产物重新回输到换热器中换热至135℃~145℃，以便进入空冷器冷却。
7.根据权利要求1所述的一种二氧化碳和氢气制汽油的流化床工艺，其特征在于：所述步骤S5中，反应产物在空冷器中冷却至温度为35℃~45℃。
8.根据权利要求1所述的一种二氧化碳和氢气制汽油的流化床工艺，其特征在于：所述步骤S6中，回收的氢气重新加入步骤S1中，与二氧化碳进行混合。
9.根据权利要求1所述的一种二氧化碳和氢气制汽油的流化床工艺，其特征在于：所述步骤S7中，蒸汽发生器通过水循环发生蒸汽，以此给流化床反应器散热，保证其温度处于稳定区间中。
10.根据权利要求1所述的一种二氧化碳和氢气制汽油的流化床工艺，其特征在于：所述二氧化碳质量纯度大于98%，硫、氯、磷、氮的含量小于0.1ppm，其余杂质含量小于2%；所述氢气质量纯度大于99%，硫、氯、磷、氮的含量小于0.1ppm，其余杂质含量小于2%。
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| CN111748366A (zh) * | 2020-07-13 | 2020-10-09 | 珠海市福沺能源科技有限公司 | 一种二氧化碳加氢直接制汽油馏分烃的装置及方法 |
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