CN115055211A - 一种二氧化碳零排放副产一氧化碳的甲醇制烯烃再生方法 - Google Patents
一种二氧化碳零排放副产一氧化碳的甲醇制烯烃再生方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种二氧化碳零排放副产一氧化碳的甲醇制烯烃再生方法。所述方法包括如下步骤：氧气与循环CO2的混合气体，与待生催化剂进入再生器进行烧焦反应得到再生烟气；再生烟气经旋风分离得到不含催化剂细粉的再生烟气，进入余热锅炉中进行换热；余热锅炉的出口烟气经高温换热器对循环CO2进行加热；高温换热器的出口烟气进行低温换热得到低温烟气，进入吸收塔，与混合醇胺溶液逆流接触，塔顶得到贫气，塔底得到富液；贫气经干燥处理得到高浓度CO气体；富液经换热后进入解吸塔，经精馏分离得到浓度大于99％的CO2，一部分CO2作为循环CO2，另一部分直接用于封存或驱油处理。本发明方法中再生器采用纯氧和循环CO2作为主风，可大大提高再生烟气中CO2浓度，大幅度降低后续碳捕集工艺能耗。
Description
技术领域
本发明涉及一种二氧化碳零排放副产一氧化碳的甲醇制烯烃再生方法，属于石油加工技术领域。
背景技术
低碳烯烃是重要的化工基础原料，尤其是乙烯，其生产能力往往成为衡量一个国家综合国力的重要指标。最近几年，丙烯的年增长率已经超过乙烯，传统的乙烯来源主要是蒸汽热裂解工艺，能耗较高；而丙烯则主要来自乙烯生产的副产物和FCC液化石油气的分离，产量相对较低。随着市场行情变化、节能减排要求提高，结合中国能源结构特点，逐步开发并引入丙烯/乙烯比更大，调节范围更宽的工艺技术，例如甲醇制烯烃工艺。
在常规的再生器中，采用空气进行烧焦再生，其中氮气浓度较高，最终再生烟气内的二氧化碳浓度低，通常低于10％，若采用吸收法进行碳捕集，将导致较高的能耗。若能提高再生烟气中二氧化碳的浓度，则可以大幅度降低二氧化碳的捕集和压缩成本。
中国专利CN103055960A和CN103055961A公开了一种减排的催化剂再生方法，采用富氧气体对催化剂进行烧焦再生过程，其中一部分循环至再生器与富氧气体混合，通过提高进气中的氧气浓度，来提高再生烟气中的二氧化碳浓度，从而降低后续二氧化碳捕集的能耗。但该方法未考虑再生烟气中的水蒸汽浓度，水蒸汽可能导致催化剂水热失活。
发明内容
本发明的目的是在现有甲醇制烯烃再生工艺的基础上提供一种CO2零排放同时副产CO的甲醇制烯烃再生方法，以从源头上做到有效减少碳排放。
本发明提供的二氧化碳零排放同时副产CO的甲醇制烯烃再生方法，包括如下步骤：
S1、氧气体与循环CO2混合得到混合气体，与待生催化剂进入再生器进行烧焦反应得到再生烟气；
S2、所述再生烟气经旋风分离得到不含催化剂细粉的再生烟气，进入余热锅炉中进行换热；
S3、所述余热锅炉的出口烟气经高温换热器对所述循环CO2进行加热；
S4、所述高温换热器的出口烟气进行低温换热得到低温烟气，同时加热生活用水；
S5、所述低温烟气进入吸收塔，与混合醇胺溶液逆流接触，以对所述低温烟气中的二氧化碳进行吸收富集，所述吸收塔顶得到贫气，塔底得到富液；
S6、所述贫气经干燥处理得到高浓度CO气体；
S7、所述富液经换热后进入解吸塔，经精馏分离得到浓度大于99％的二氧化碳和循环醇胺溶液，所述循环醇胺溶液与所述富液换热后，与新鲜醇胺溶液混合进入所述吸收塔；
精馏分离得到的一部分二氧化碳作为所述循环CO2，另一部分直接用于封存或驱油处理。
上述的再生方法中，步骤S1中，所述混合气体中，氧气的体积分数为15～25％。
上述的再生方法中，步骤S1中，所述烧焦反应的温度为600～690℃，压力为100～200kpa。
上述的再生方法中，步骤S1中，所述再生烟气中，一氧化碳的体积分数为10～20％，氧气的体积分数小于0.5％。
上述的再生方法中，步骤S3中，所述余热锅炉的出口烟气的温度为150～180℃。
上述的再生方法中，步骤S4中，所述高温换热器的出口烟气的温度为110～130℃；
所述低温烟气的温度为40～60℃。
上述的再生方法中，步骤S6中，所述干燥处理采用固体吸附除水设备或一低温气液分离设备。
上述的再生方法中，步骤S7中，所述循环CO2经压缩增压以及高温换热后再与氧气混合进入所述再生器中。
与现有的甲醇制烯烃再生方法相比，本发明具有如下有益效果：
1、再生器非完全再生产生的CO被捕集，可用于化工原料或燃料使用；
2、再生器采用纯氧和循环CO2作为主风，可大大提高再生烟气中CO2浓度，大幅度降低了后续碳捕集工艺能耗；
3、经过吸收和解吸工艺后，得到浓度大于99％的高浓度CO2气体，可用于封存或驱油操作。
附图说明
图1为本发明方法的流程示意图。
具体实施方式
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
如图1所示，为本发明方法的流程图。
首先纯氧1与循环CO2 29混合后进入再生器4。待生催化剂3在再生器4内进行烧焦再生，再生催化剂5返回反应器进行催化反应。再生烟气6首先经过三级旋风分离器7分离催化剂细粉，随后进入余热锅炉8回收热能。从余热锅炉排出的烟气9进入高温换热器10，将增压后的循环CO2 28加热，随后烟气进入低温换热器12，将生活用水11进行加热得到高温水13，随后低温烟气14进入吸收塔15，在混合醇胺溶液24的吸收作用下，进一步富集CO2。吸收塔15顶部排出的贫气17进入干燥设备18得到高浓度CO 19。吸收塔15底部得到富液16经过进料换热器22进行加热，随后进入解吸塔20，解吸塔20塔釜排出的循环醇胺溶液21经过进料换热器22换热后与新鲜醇胺溶液23混合得到混合醇胺溶液24，解吸塔20顶部排出高浓度CO2，其中一部分高浓度CO2 26进入CO2循环压缩机27增压后进入高温换热器10升温，得到循环CO2 29，与氧气1混合后返回再生器4，另一部分高浓度CO2 30用于封存或驱油处理。
实施例1、
为验证本发明的效果，根据图1的工艺流程图，采用流程模拟软件对其能耗及产物进行模拟计算。催化剂性质如表1，混合气体2、再生烟气6、高浓度CO19和高浓度CO225组分组成列于表2，部分设备能耗汇总于表3，再生温度为680℃，再生压力为150kpa。混合气体中氧气体积分数为21％，再生烟气中CO浓度为13％，余热锅炉出口温度为180℃，高温换热器烟气出口为122℃，低温换热器烟气出口温度为46℃，最终高浓度CO2浓度为99.9％，高浓度CO浓度为99.9％。
对比例1、
采用常规甲醇制烯烃再生方法对实施例相同的待生催化剂进行再生，主风为空气，其中氧气体积分数占21％，余热锅炉出口温度为180℃，最终获得的高浓度CO2为99％。催化剂性质列于表1，再生器主风及再生烟气组成列于表2，部分设备能耗汇总于表3。
从表2可以看出，与对比例相比，采用本发明提出的CO2零排放副产CO甲醇制烯烃再生方法可以最大程度提高再生烟气中CO2浓度，同时副产了高浓度CO产品，可用于化工原料或加热炉燃料使用。从表3可以看出，与对比例相比，实施例大幅度降低了CO2捕集的能耗，具有较强的经济效应。
表1催化剂的性质
| 待生剂平均粒径，μm | 80μm |
| 待生剂含碳量，wt％ | 6.6 |
| 再生剂含碳量，wt％ | 1.6 |
表2各气体的组成
表3各处理方式的能耗
| 项目,单位 | 实施例1 | 对比例1 |
| 再生器外取热器产汽量,t/h | 117 | 120 |
| 余热锅炉产汽量,t/h | 23.4 | 56 |
| 低温换热器产高温水量,t/h | 55 | 0 |
| CO<sub>2</sub>循环压缩机功率,GJ/h | 1.45 | 0 |
| CO<sub>2</sub>捕集能耗,GJ/h | 12 | 48 |
Claims (8)
1.一种二氧化碳零排放同时副产CO的甲醇制烯烃再生方法，包括如下步骤：
S1、氧气与循环CO2混合得到混合气体，与待生催化剂进入再生器进行烧焦反应得到再生烟气；
S2、所述再生烟气经旋风分离得到不含催化剂细粉的再生烟气，进入余热锅炉中进行换热；
S3、所述余热锅炉的出口烟气经高温换热器对所述循环CO2进行加热；
S4、所述高温换热器的出口烟气进行低温换热得到低温烟气；
S5、所述低温烟气进入吸收塔，与混合醇胺溶液逆流接触，以对所述低温烟气中的二氧化碳进行吸收富集，所述吸收塔顶得到贫气，塔底得到富液；
S6、所述贫气经干燥处理得到高浓度CO气体；
S7、所述富液经换热后进入解吸塔，经精馏分离得到浓度大于99％的二氧化碳和循环醇胺溶液，所述循环醇胺溶液与所述富液换热后，与新鲜醇胺溶液混合进入所述吸收塔；
精馏分离得到的一部分二氧化碳作为所述循环CO2，另一部分直接用于封存或驱油处理。
2.根据权利要求1所述的再生方法，其特征在于：步骤S1中，所述混合气体中，氧气的体积分数为15～25％。
3.根据权利要求1或2所述的再生方法，其特征在于：步骤S1中，所述烧焦反应的温度为600～690℃，压力为100～200kpa。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的再生方法，其特征在于：步骤S1中，所述再生烟气中，一氧化碳的体积分数为10～20％，氧气的体积分数小于0.5％。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的再生方法，其特征在于：步骤S3中，所述余热锅炉的出口烟气的温度为150～180℃。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的再生方法，其特征在于：步骤S4中，所述高温换热器的出口烟气的温度为110～130℃；
所述低温烟气的温度为40～60℃。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的再生方法，其特征在于：步骤S6中，所述干燥处理采用固体吸附除水设备或一低温气液分离设备。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的再生方法，其特征在于：步骤S7中，所述循环CO2经压缩增压以及高温换热后再与氧气混合进入所述再生器中。
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