CN115212700A - 降低装置碳排放量增产合成气的系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种降低装置碳排放量增产合成气的系统及方法，涉及石油炼化的技术领域。本发明提供的一种降低装置碳排放量增产合成气的系统，用于处理炼厂内的炼厂干气和再生烟气；包括：二氧化碳捕集装置和合成气反应器。再生烟气经管线通入二氧化碳捕集装置，二氧化碳捕集装置捕集再生烟气内的二氧化碳，并将二氧化碳通入合成气反应器内。炼厂干气通入合成气反应器内。再将合成气反应器内通入空气或者氧气。通过对再生烟气中二氧化碳的捕集，降低了二氧化碳的排放量，同时，利用二氧化碳和炼厂干气的转化反应，增产了合成气，避免炼厂干气的浪费，以及通过火炬燃烧而造成的环境污染，利于节能减排，增加效益。

Description

降低装置碳排放量增产合成气的系统及方法
技术领域
本发明涉及石油炼化的技术领域，尤其是涉及一种降低装置碳排放量增产合成气的系统及方法。
背景技术
石油炼厂，简称炼油厂，石油炼制工业中的主要生产经营体。以石油为原料，采用物理分离和/或化学反应的方法得到各种石油燃料、润滑油、石油蜡、石油沥青、石油焦等石油产品和石油化工原料料的工厂。
炼油厂包括有催化裂化装置、热裂解装置以及延迟焦化装置等，在催化裂化装置中，其在生产过程中排放的再生烟气中含有大量的二氧化碳，其二氧化碳的排放量能够占全厂的二氧化碳的排放量的30％-50％；同时催化裂化装置，以及热裂解装置和延迟焦化装置，在生产过程中还会产生以氢气和轻烃为主要成分的副产物——炼厂干气；但在现有技术中，炼厂干气多通过火炬燃烧掉，资源浪费的同时，还会产生大量的二氧化碳排放，对环境的污染较为严重。
发明内容
(一)本发明所要解决的问题是：现有炼厂的再生烟气和炼厂干气处理方式对环境的污染较为严重，且造成了资源的浪费。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明一方面实施例提供了一种降低装置碳排放量增产合成气的系统，用于处理炼厂内的炼厂干气和再生烟气，所述炼厂包括：催化裂化装置、热裂解装置和延迟焦化装置，所述催化裂化装置能够产生再生烟气，所述催化裂化装置、热裂解装置和延迟焦化装置均能够产生所述炼厂干气；所述降低装置碳排放量增产合成气的系统包括：二氧化碳捕集装置和合成气反应器；
所述合成气反应器包括与之连通的第一通道、第二通道和第三通道；
所述再生烟气经管线通入所述二氧化碳捕集装置，所述二氧化碳捕集装置捕集所述再生烟气内的二氧化碳，并将二氧化碳经第一通道通入合成气反应器内；
所述炼厂干气经第二通道通入所述合成气反应器内；
所述第三通道用于通入空气或者氧气。
进一步的，还包括烟气净化装置，所述烟气净化装置设置于所述催化裂化装置和所述二氧化碳捕集装置之间；
所述烟气净化装置包括脱硫机构、脱硝机构和布袋除尘器；
所述脱硫机构用于吸收再生烟气中的二氧化硫，所述脱硝机构用于吸收再生烟气中的氮氧化物，所述布袋除尘器用于吸收再生烟气中的颗粒物。
进一步的，还包括干气净化装置；
所述干气净化装置的出口与所述第二通道连通，所述干气净化装置用于脱除所述炼厂干气中的硫化物。
进一步的，所述二氧化碳捕集装置包括吸收塔和解吸塔，所述吸收塔的出口与所述解吸塔的入口之间通过富液泵连通；
所述吸收塔的入口与所述烟气净化装置连通，所述解吸塔的出口与所述合成气反应器连通。
进一步的，所述合成气反应器为固定床反应器。
本发明另一方面实施例还提供了一种降低装置碳排放量增产合成气的方法，包括以下步骤：
将再生烟气通入二氧化碳捕集单元，并捕集再生烟气中的二氧化碳；
将在二氧化碳捕集单元中获得的二氧化碳通入转化反应单元，将炼厂干气通入转化反应单元，同时向转化反应单元内通入氧气或者空气，反应得到合成气；
其中，所述再生烟气来自于催化裂化单元，所述炼厂干气来自于催化裂化单元、热裂解单元或延迟焦化单元中的一种或者几种。
进一步的，步骤所述将再生烟气通入二氧化碳捕集单元，并捕集再生烟气中的二氧化碳前，还包括：
脱除再生烟气中的二氧化硫；
脱除再生烟气中的氮氧化物；
脱除再生烟气中的颗粒物。
进一步的，步骤所述将炼厂干气通入转化反应单元前，还包括：
脱除炼厂干气中的硫化物。
进一步的，步骤所述捕集净化后的再生烟气中的二氧化碳中，采用化学吸收法吸收再生烟气中的二氧化碳。
进一步的，所述转化反应单元内的反应条件为：
温度为800℃-1000℃；
压力为0.8-3.1MPa。
本发明的有益效果：
本发明提供的一种降低装置碳排放量增产合成气的系统，用于处理炼厂内的炼厂干气和再生烟气，炼厂包括：催化裂化装置、热裂解装置和延迟焦化装置，催化裂化装置能够产生再生烟气，催化裂化装置、热裂解装置和延迟焦化装置均能够产生炼厂干气；降低装置碳排放量增产合成气的系统包括：二氧化碳捕集装置和合成气反应器。合成气反应器包括与之连通的第一通道、第二通道和第三通道。再生烟气经管线通入二氧化碳捕集装置，二氧化碳捕集装置捕集再生烟气内的二氧化碳，并将二氧化碳经第一通道通入合成气反应器内。炼厂干气经第二通道通入合成气反应器内。第三通道用于通入空气或者氧气。
针对于炼厂干气以及催化裂化装置产生的再生烟气设计了新的工艺，通过对再生烟气中二氧化碳的捕集，降低了二氧化碳的排放量，同时，利用二氧化碳和炼厂干气的转化反应，增产了合成气，避免炼厂干气的浪费，以及通过火炬燃烧而造成的环境污染，利于节能减排，增加效益。
本发明另一实施例还提供了一种降低装置碳排放量增产合成气的方法，其有益效果与上述降低装置碳排放量增产合成气的系统的有益效果相同。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的降低装置碳排放量增产合成气的系统的流程图；
图2为本发明实施例提供的降低装置碳排放量增产合成气的系统方法的流程图。
图标：100-二氧化碳捕集装置；
200-合成气反应器；
300-烟气净化装置；
400-干气净化装置。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“连接”和“安装”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介相连；可以是机械连接，也可以是电连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例一
根据本发明的一个实施例，提供了一种降低装置碳排放量增产合成气的系统，用于降低炼厂中的二氧化碳的排放量。
炼厂，也即炼油厂，以石油为原料，采用物理分离和/或化学分离的方法，得到各种石油燃料、润滑油、石油蜡、石油沥青、石油焦等石油产品和石油化工原料的工厂。
其中，炼厂包括有催化裂化装置、热裂解装置和延迟焦化装置。在生产过程中，所述催化裂化装置能够产生再生烟气；所述催化裂化装置、热裂解装置和延迟焦化装置均能够产生炼厂干气。
如图1所示，所述合成气成产系统包括：二氧化碳捕集装置100和合成气反应器200。
所述合成气反应器200包括与之连通的第一通道、第二通道和第三通道。所述再生烟气经管线通入所述二氧化碳捕集装置100，所述二氧化碳捕集装置100捕集所述再生烟气内的二氧化碳，并将二氧化碳经第一通道通入合成气反应器200内。所述炼厂干气经第二通道通入所述合成气反应器200内。所述第三通道用于通入空气或者氧气。
在本实施例中，催化裂化装置，其是用于重质油在热和催化剂的作用下进行裂化反应，转变为裂化气、汽油和柴油等的装置。在生产过程中，其产生再生烟气和炼厂干气两种气体。
热烈及装置，其以常压渣油和加氢柴油为混合原料，生成液化气、汽油和柴油等。其中，炼厂干气为催化裂解装置中的副产物。
延迟焦化装置，其为将高残炭的残油转化为轻质油的装置。
本实施例中，将催化裂化装置产生的再生烟气收集，可选的，可以直接将再生烟气的烟囱接入二氧化碳捕集装置100中，也可以设置集烟装置的。再生烟气中含有大量的二氧化碳，将再生烟气通入至二氧化碳捕集装置100中，捕集其中的二氧化碳，作为合成气的原料之一。
同样，将催化裂化装置、热裂解装置和延迟焦化装置中的炼厂干气收集，可选的，可以将炼厂干气的管道直接接入第二通道内，作为合成气的原料之一。
合成气反应器200还包括有第三通道，用于通入氧气，或者空气的，进行合成气反应，最终生成以一氧化碳和氢气为主要组分的合成气。
本实施例中，针对于炼厂干气以及催化裂化装置产生的再生烟气设计了新的工艺，通过对再生烟气中二氧化碳的捕集，降低了二氧化碳的排放量，同时，利用二氧化碳和炼厂干气的转化反应，增产了合成气，避免炼厂干气的浪费，以及通过火炬燃烧而造成的环境污染，利于节能减排，增加效益。
在本实施例中，炼厂干气的成分主要由氢气、甲烷、乙烯、乙烷、氮气、一氧化碳、二氧化碳、硫化氢、氧气以及如丙烷、丁烷等的烃类。
在实际使用中，合成气反应器200为固定床反应器，在固定床反应器内，将二氧化碳、炼厂干气以及助燃气体(空气或者氧气)通入固定床反应器内发生反应，最终生成以氢气和一氧化碳为主的合成气。
根据本发明实施例提供的降低装置碳排放量增产合成气的系统，如图1所示，还包括烟气净化装置300；所述烟气净化装置300用于对再生烟气净化，取出再生烟气中的二氧化硫、氮氧化物以及颗粒物等。
所述烟气净化装置300设置于所述催化裂化装置和所述二氧化碳捕集装置100之间；
所述烟气净化装置300包括脱硫机构、脱硝机构和布袋除尘器。
所述脱硫机构用于吸收再生烟气中的二氧化硫，所述脱硝机构用于吸收再生烟气中的氮氧化物，所述布袋除尘器用于吸收再生烟气中的颗粒物。
在本实施例中，将再生烟气中的二氧化硫、氮氧化物以及颗粒物通过烟气净化装置300除去，避免其影响合成气的纯度，或者产生其它的副产物等。
在本实施例中，脱硫机构采用湿法脱硫工艺，脱硫机构包括有吸收塔，再生烟气进入到吸收塔内，吸收塔内喷淋有吸收液，可选的，吸收液可以为氨水。
在本实施例中，脱硝机构采用SCR脱硝工艺和SNCR脱硝工艺结合。
具体的，SCR，即为选择性催化还原技术，在催化剂的作用下，还原剂(液氨)与烟气中的氮氧化物反应生成无害的氮和水，从而去除烟气中的NOx。选择性是指还原剂NH3和烟气中的NOx发生还原反应，而不与烟气中的氧气发生反应。主要由SCR催化反应器、氨气注入系统、烟气旁路系统、氨的储存和制备系统等组成。
SNCR，即选择性非催化还原脱硝，是由卸氨系统、罐区、增压泵及其控制系统、混合系统、分配调节系统和喷雾系统组成。
SNCR系统烟气脱硝过程由以下四个基本过程完成：
接收和储存还原剂；将稀释后的还原剂注入锅炉适当的位置；
将还原剂的计量输出与水混和稀释；将还原剂与烟气混和开展脱硝反应。
其中，还原剂可以为氨水、尿素等。
在本实施例中，颗粒物可以物通过布袋除尘器除去。
根据本发明实施例提供的降低装置碳排放量增产合成气的系统，如图1所示，还包括干气净化装置400。干气净化装置400主要用于除去炼厂干气中的如硫化氢等的硫化物，保证最终合成气的产量、纯度，以及避免产生非必要的副产物。
所述干气净化装置400的出口与所述第二通道连通，所述干气净化装置400用于脱除所述炼厂干气中的硫化物。
在本实施例中，具体的，干气净化装置400包括粗脱硫机构和精脱硫机构。
其中，粗脱硫机构采用湿法脱硫，吸收液可以为醇胺类溶液，采用吸收塔进行吸收。精脱硫机构采用干法脱硫工艺，采用的脱硫剂为铁锰类脱硫剂，如氧化铁的；可以选用吸收塔进行吸收。
在本实施例中，二氧化碳采用化学吸收法。
如图1所示，所述二氧化碳捕集装置100包括吸收塔和解吸塔，所述吸收塔的出口与所述解吸塔的入口之间通过富液泵连通。
所述吸收塔的入口与所述烟气净化装置300连通，所述解吸塔的出口与所述合成气反应器200连通。
可选的，在本实施例中，吸收液可采用碳酸钾水溶液，或者乙醇胺类的水溶液。
在本实施例中，再生烟气有吸收塔的底部进入到吸收塔内，由吸收塔的塔顶喷淋出吸收液，再生烟气中的二氧化碳被吸收液吸收，吸收液吸收二氧化碳后形成富液，富液经富液泵转移至解吸塔内，解吸塔用于使吸收液与二氧化碳分离，最终得到二氧化碳。
本实施例提供的降低装置碳排放量增产合成气的系统，如图1所示，由催化裂化装置、热裂解装置以及延迟焦化装置中产生的炼厂干气，进入到干气净化装置400中，干气净化装置400脱去炼厂干气内的如硫化氢等的硫化物，经过净化的炼厂干气经第二通道通入到合成气反应器200内。有催化裂化装置产生的再生烟气首先通入到烟气净化单元中，经烟气净化单元除去二氧化硫、氮氧化物以及颗粒物后，进入到二氧化碳捕集装置100，通过吸收塔和解吸塔的配合，将再生烟气中的二氧化碳分离出，并通过第一通道通入至合成气反应器200内。同时，第三通道通入氧气或者空气，在合成气反应器200内，最终反应生成以氢气和一氧化碳为主要成分的合成气。
实施例二
根据本发明的一个实施例，如图2所示，提供了一种降低装置碳排放量增产合成气的方法。
所述降低装置碳排放量增产合成气的方法包括以下步骤：
将再生烟气通入二氧化碳捕集单元，并捕集再生烟气中的二氧化碳；
将在二氧化碳捕集单元中获得的二氧化碳通入转化反应单元，将炼厂干气通入转化反应单元，同时向转化反应单元内通入氧气或者空气，反应得到合成气；
其中，所述再生烟气来自于催化裂化单元，所述炼厂干气来自于催化裂化单元、热裂解单元或延迟焦化单元中的一种或者几种。
在本实施例中，炼厂干气的主要成分为甲烷、乙烷和乙烯等，在合成气返应器内，主要进行以下反应：
CH4+CO2＝2CO+2H2；
C2H4+2CO2＝4CO+2H2；
C2H6+2CO2＝4CO+3H2。
反应条件为：
温度为800℃-1000℃；
压力为0.8-3.1MPa。
其中，在合成气反应器200内，催化剂为镍基催化剂。
在上述条件下，反应生成的合成气中，氢气与一氧化碳的摩尔比在0.1-2.5。
具体的，以某炼厂中的再生烟气和炼厂干气为例，经测定，再生烟气中二氧化碳以摩尔百分含量计为18％，炼厂干气中以摩尔百分含量计为氢气20％、甲烷29％、乙烯18％、乙烷14％、氮气11％，一氧化碳2％，二氧化碳3％，硫化氢0.6％，氧气0.4％，其余为C3-C5烃类。
再生烟气经过二氧化碳捕集单元后，二氧化碳的纯度为90％。
二氧化碳和炼厂干气一起通入至转化反应单元内，催化剂为镍基催化剂，反应温度为910℃，反应压力为2MPa，最终得到的合成气中，氢气与一氧化碳的摩尔比＝1.2。
当反应的温度低于800℃，或者高于1000℃时，氢气与一氧化碳的摩尔比会降低，同时会产生一些其它的副产物，影响合成气的纯度。
在本实施例中，针对于炼厂干气以及催化裂化装置产生的再生烟气设计了新的工艺，通过对再生烟气中二氧化碳的捕集，降低了二氧化碳的排放量，同时，利用二氧化碳和炼厂干气的转化反应，增产了合成气，避免炼厂干气的浪费，以及通过火炬燃烧而造成的环境污染，利于节能减排，增加效益。
如图2所示，步骤所述将再生烟气通入二氧化碳捕集单元，并捕集再生烟气中的二氧化碳前，还包括：
脱除再生烟气中的二氧化硫；
脱除再生烟气中的氮氧化物；
脱除再生烟气中的颗粒物。
在本实施例中，步骤脱除再生烟气中的二氧化硫中，采用湿法脱硫工艺，可选的，可选用氨水作为吸收液。
步骤脱除再生烟气中的氮氧化物中，采用SCR脱硝工艺和SNCR脱硝工艺结合。
步骤脱除再生烟气中的颗粒物中，将再生烟气通入布袋除尘器内，脱除再生烟气中的颗粒物。
如图2所示，步骤所述将炼厂干气通入转化反应单元前，还包括：
脱除炼厂干气中的硫化物。
在本实施例中，步骤脱除炼厂干气中的硫化物中，采用湿法脱硫和干法脱落结合的工艺，粗脱硫采用湿法脱硫，吸收液可以为醇胺类溶液。精脱硫机构干法脱硫，采用的脱硫剂为铁锰类脱硫剂，如氧化铁的。
在本实施例中，步骤所述捕集净化后的再生烟气中的二氧化碳中，采用化学吸收法吸收再生烟气中的二氧化碳。
在本实施例中，二氧化碳的捕集采用化学方法，即采用吸收液将再生烟气中的二氧化碳吸收，再将吸收液中的二氧化碳解吸的方式。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种降低装置碳排放量增产合成气的系统，用于处理炼厂内的炼厂干气和再生烟气，所述炼厂包括：催化裂化装置、热裂解装置和延迟焦化装置，所述催化裂化装置能够产生再生烟气，所述催化裂化装置、热裂解装置和延迟焦化装置均能够产生所述炼厂干气；其特征在于，所述降低装置碳排放量增产合成气的系统包括：二氧化碳捕集装置(100)和合成气反应器(200)；
所述合成气反应器(200)包括与之连通的第一通道、第二通道和第三通道；
所述再生烟气经管线通入所述二氧化碳捕集装置(100)，所述二氧化碳捕集装置(100)捕集所述再生烟气内的二氧化碳，并将二氧化碳经第一通道通入合成气反应器(200)内；
所述炼厂干气经第二通道通入所述合成气反应器(200)内；
所述第三通道用于通入空气或者氧气。
2.根据权利要求1所述的降低装置碳排放量增产合成气的系统，其特征在于，还包括烟气净化装置(300)，所述烟气净化装置(300)设置于所述催化裂化装置和所述二氧化碳捕集装置(100)之间；
所述烟气净化装置(300)包括脱硫机构、脱硝机构和布袋除尘器；
所述脱硫机构用于吸收再生烟气中的二氧化硫，所述脱硝机构用于吸收再生烟气中的氮氧化物，所述布袋除尘器用于吸收再生烟气中的颗粒物。
3.根据权利要求1所述的降低装置碳排放量增产合成气的系统，其特征在于，还包括干气净化装置(400)；
所述干气净化装置(400)的出口与所述第二通道连通，所述干气净化装置(400)用于脱除所述炼厂干气中的硫化物。
4.根据权利要求2所述的降低装置碳排放量增产合成气的系统，其特征在于，所述二氧化碳捕集装置(100)包括吸收塔和解吸塔，所述吸收塔的出口与所述解吸塔的入口之间通过富液泵连通；
所述吸收塔的入口与所述烟气净化装置(300)连通，所述解吸塔的出口与所述合成气反应器(200)连通。
5.根据权利要求1所述的降低装置碳排放量增产合成气的系统，其特征在于，所述合成气反应器(200)为固定床反应器。
6.一种降低装置碳排放量增产合成气的方法，其特征在于，包括以下步骤：
将再生烟气通入二氧化碳捕集单元，并捕集再生烟气中的二氧化碳；
将在二氧化碳捕集单元中获得的二氧化碳通入转化反应单元，将炼厂干气通入转化反应单元，同时向转化反应单元内通入氧气或者空气，反应得到合成气；
其中，所述再生烟气来自于催化裂化单元，所述炼厂干气来自于催化裂化单元、热裂解单元或延迟焦化单元中的一种或者几种。
7.根据权利要求6所述的降低装置碳排放量增产合成气的方法，其特征在于，步骤所述将再生烟气通入二氧化碳捕集单元，并捕集再生烟气中的二氧化碳前，还包括：
脱除再生烟气中的二氧化硫；
脱除再生烟气中的氮氧化物；
脱除再生烟气中的颗粒物。
8.根据权利要求6所述的降低装置碳排放量增产合成气的方法，其特征在于，步骤所述将炼厂干气通入转化反应单元前，还包括：
脱除炼厂干气中的硫化物。
9.根据权利要求6所述的降低装置碳排放量增产合成气的方法，其特征在于，步骤所述捕集净化后的再生烟气中的二氧化碳中，采用化学吸收法吸收再生烟气中的二氧化碳。
10.根据权利要求6所述的降低装置碳排放量增产合成气的方法，其特征在于，所述转化反应单元内的反应条件为：
温度为800℃-1000℃；
压力为0.8-3.1MPa。
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