CN115745741A - 丙烷脱氢与二氧化碳加氢合成甲醇的耦合系统及工艺 - Google Patents
丙烷脱氢与二氧化碳加氢合成甲醇的耦合系统及工艺 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115745741A CN115745741A CN202211459556.8A CN202211459556A CN115745741A CN 115745741 A CN115745741 A CN 115745741A CN 202211459556 A CN202211459556 A CN 202211459556A CN 115745741 A CN115745741 A CN 115745741A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- unit
- gas
- methanol
- reaction
- pressure
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 339
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 114
- 238000006356 dehydrogenation reaction Methods 0.000 title claims abstract description 73
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 66
- 239000001294 propane Substances 0.000 title claims abstract description 57
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 33
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 title claims abstract description 33
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 29
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 title claims abstract description 27
- 230000008569 process Effects 0.000 title claims abstract description 23
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 230000008878 coupling Effects 0.000 title claims abstract description 14
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 238000005984 hydrogenation reaction Methods 0.000 title claims description 23
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 105
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 claims abstract description 61
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 59
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 49
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 45
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 45
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 37
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 claims abstract description 25
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 19
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 14
- -1 alcohol amine Chemical class 0.000 claims abstract description 10
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000009833 condensation Methods 0.000 claims abstract description 7
- 230000005494 condensation Effects 0.000 claims abstract description 7
- 238000003795 desorption Methods 0.000 claims abstract description 7
- 230000003009 desulfurizing effect Effects 0.000 claims abstract description 4
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 72
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 claims description 54
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims description 35
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims description 35
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 20
- 239000012071 phase Substances 0.000 claims description 16
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 claims description 14
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims description 14
- 238000007670 refining Methods 0.000 claims description 13
- QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N propylene Natural products CC=C QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 125000004805 propylene group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([*:1])C([H])([H])[*:2] 0.000 claims description 12
- 238000006477 desulfuration reaction Methods 0.000 claims description 11
- 230000023556 desulfurization Effects 0.000 claims description 11
- JTXAHXNXKFGXIT-UHFFFAOYSA-N propane;prop-1-ene Chemical group CCC.CC=C JTXAHXNXKFGXIT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 9
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 claims description 7
- OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N Ethane Chemical compound CC OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 4
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims description 4
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 4
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 claims description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 2
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 claims 2
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 14
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 14
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 14
- 239000000047 product Substances 0.000 description 10
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 7
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 4
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 4
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 description 4
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 3
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 3
- LCGLNKUTAGEVQW-UHFFFAOYSA-N Dimethyl ether Chemical compound COC LCGLNKUTAGEVQW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 2
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 2
- SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 2-(2-methoxy-5-methylphenyl)ethanamine Chemical compound COC1=CC=C(C)C=C1CCN SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 2-Propenoic acid Natural products OC(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YZCKVEUIGOORGS-OUBTZVSYSA-N Deuterium Chemical compound [2H] YZCKVEUIGOORGS-OUBTZVSYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000013064 chemical raw material Substances 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 208000012839 conversion disease Diseases 0.000 description 1
- 150000001879 copper Chemical class 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 239000005431 greenhouse gas Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
本发明公开了一种丙烷脱氢与二氧化碳加氢合成甲醇的耦合系统及工艺,丙烷脱氢反应气经压缩、干燥后,进入冷箱进行氢气分离,冷箱顶部得到富氢尾气,冷箱的操作压力为1.0~1.5MPa,操作温度为‑110~‑60℃,富氢尾气经过变压吸附纯化后,得到高纯H2,变压吸附的压力为1~4MPa,脱附压力为0.1~2MPa;燃气锅炉烟道气经过一级换热冷却至烟气水露点以下5℃,将烟道气中的水蒸汽冷凝,冷凝后的液滴吸收部分有害气体;经过一级换热冷凝后的烟气进行脱硫处理,然后进行二级换热,将烟道气冷却至40~60℃,冷却后的烟道气经过醇胺溶液吸收并解吸后,得到高纯CO2;高纯H2和高纯CO2按比例混合后,进行后续催化合成甲醇的反应。
Description
技术领域
本发明属于石油化工技术领域,具体涉及一种丙烷脱氢与二氧化碳加氢合成甲醇的耦合系统及工艺。
背景技术
这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术,而不必然地构成现有技术。
丙烯是一种重要的化工原料,主要用于生产PP、丙烯酸等,丙烷脱氢是目前生产丙烯的主要方法之一。丙烷脱氢后,主要副产物为氢气浓度约为85%的富氢尾气。目前,该富氢尾气的主要处理方式是用于蒸汽锅炉的燃料,或者与其他可燃气体如天然气混合,使其反应性降低后作为燃料气驱动燃气轮机发电或者做功,由于氢气价格较高且直接燃烧热能利用率低,直接作为燃料气使用会造成资源的严重浪费。
二氧化碳是最为廉价和丰富的碳资源,但同时也是温室效应气体,丙烷脱氢企业目前大多数采用天然气作为燃料的燃气锅炉来提供热量,燃气锅炉烟道气中有大量的CO2,烟气一般的处理方法是除尘脱硫脱硝处理后,直接外排,烟气中大量的CO2直接排放至大气中,对大气造成不利影响。
虽然现有技术中有利用二氧化碳与氢气反应合成甲醇的方法,但是其中高纯度的氢气需要经过绿电水解,再经过提纯后用于下游的合成甲醇过程,需要繁琐的过程来获取大量高纯度的氢气,而且电解水制氢成本太高,氢气的获取过程无疑会存在设备投资费用高,占地面积大等问题。
发明内容
本发明的目的在于为实现丙烷脱氢富氢尾气的高值利用,解决合成甲醇用氢来源繁琐的问题,公开了一种丙烷脱氢与二氧化碳加氢合成甲醇的耦合系统及工艺,可实现降低设备投资、降低装置能耗、减少建设用地的目的,有利于长周期稳定生产。
为了实现上述目的,本发明是通过如下的技术方案来实现:
第一方面,本发明提供一种丙烷脱氢与二氧化碳加氢合成甲醇的耦合系统,包括丙烷脱氢反应气H2分离模块、CO2捕集模块、H2和CO2混合反应模块,其中,
所述丙烷脱氢反应气H2分离模块包括依次连接的反应气压缩单元、干燥单元、冷箱分离单元和变压吸附单元,反应气压缩单元用于与丙烷脱氢反应气源连接;
CO2捕集模块包括依次连接的烟气换热单元Ⅰ、脱硫单元、烟气换热单元Ⅱ、CO2捕集单元和CO2回收单元,CO2捕集单元中储存有醇胺溶液,且设置有温控装置;
H2和CO2混合反应模块包括H2和CO2混合单元和反应单元,所述H2和CO2混合单元分别与所述CO2回收单元、变压吸附单元连接。
第二方面,本发明提供一种丙烷脱氢与二氧化碳加氢合成甲醇的耦合工艺,包括如下步骤:
丙烷脱氢反应气经压缩、干燥后,进入冷箱进行氢气分离,冷箱顶部得到富氢尾气,冷箱的操作压力为1.0~1.5MPa,操作温度为-110~-60℃,富氢尾气经过变压吸附纯化后,得到高纯H2,变压吸附的压力为1~4MPa,脱附压力为0.1~2MPa;
燃气锅炉烟道气经过一级换热冷却至烟气水露点以下5℃,将烟道气中的水蒸汽冷凝,冷凝后的液滴吸收部分有害气体;经过一级换热冷凝后的烟气进行脱硫处理,然后进行二级换热,将烟道气冷却至40~60℃,冷却后的烟道气经过醇胺溶液吸收并解吸后,得到高纯CO2;
高纯H2和高纯CO2按比例混合后,进行后续催化合成甲醇的反应。
上述本发明的一种或多种实施例取得的有益效果如下:
1.实现氢能的合理利用,提高尾气利用的经济性。丙烷脱氢尾气的典型氢气浓度约85%,若丙烷脱氢尾气直接作为燃料气进入燃气轮机或者蒸汽锅炉发电或者产生蒸汽,势必造成氢气的资源浪费。将尾气中氢气提纯后作为合成甲醇的原料,不仅实现了氢气来源简单,而且经济性高,可明显提高丙烷脱氢尾气的利用价值。
2.本发明的丙烷脱氢与二氧化碳加氢合成甲醇耦合系统和工艺,能够在生产高质量丙烯产物的同时联产甲醇;其脱氢反应气冷箱单元分离出的含氢尾气,只需要经过简单的变压吸附过程就可以获取高纯度氢气,相比于传统的合成甲醇工艺技术,可以避免化石燃料制氢等繁琐的生产过程,操作工艺变得更为简单;并且只需要提供变压吸附单元和深冷分离单元,避免了化石燃料制氢设备的使用,也减少化石燃料的使用,提高能量利用效率,降低设备投资和运行成本,减少建设用地,装置经济效益更好。
3.利用二氧化碳制备甲醇方法流程更简单,二氧化碳的总转化率和氢气的利用率较高,制备方法更具有经济性。将燃气锅炉烟道气进行碳捕集,将烟道气中的CO2转化为CO2产品,使回收的二氧化碳原料更适合合成甲醇和高值化学品,对烟道气中的二氧化碳的应用有着重大意义。
4.在丙烷脱氢反应气H2分离模块设置反应气压缩单元,利用压缩器将丙烷脱氢反应气进行收集压缩,形成具有一定压强和流速的气流,便于后续的干燥、分离的连续进行。此外,经过试验发现,当冷箱的操作压力为1.0~1.5MPa,操作温度为-110~-60℃时,更容易实现氢气的分离纯化,提高氢气的纯度,再经变压吸附后,可以得到高纯H2。
5.如果将烟气经过适当降温直接通入醇胺溶液中进行吸收时,醇胺溶液容易吸附较多的有害气体,再进行解吸时,吸附的有害气体又同CO2一起解吸,影响CO2的纯度,也会对催化剂造成一定的不利影响,进而影响后续甲醇的生产。当提前进行烟气脱硫时,可以将大量有害气体一同脱除,进而减少对甲醇生产的影响。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。
图1是本发明丙烷脱氢与二氧化碳加氢合成甲醇耦合系的整体结构示意图。
其中,101-反应气压缩单元;102-干燥单元;103-冰箱分离单元;104-脱甲烷精馏单元;105-丙烷丙烯精馏单元;106-变压吸附单元;
201-烟气换热单元Ⅰ;202-脱硫单元;203-烟气换热单元Ⅱ;204-CO2捕集单元;205-CO2回收单元;
301-H2和CO2混合单元;302-混合气压缩单元;303-混合气预热单元;304-合成甲醇反应单元;305-合成甲醇反应气分离单元;306-甲醇精制单元;307-甲醇储存单元;308-循环压缩单元。
A为丙烷脱氢反应气,B为燃气锅炉烟道气,C为乙烷,D为丙烯,E为丙烷,F轻组分,G为水等重组分。
具体实施方式
应该指出,以下详细说明都是例示性的,旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明,本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
第一方面,本发明提供一种丙烷脱氢与二氧化碳加氢合成甲醇的耦合系统,包括丙烷脱氢反应气H2分离模块、CO2捕集模块、H2和CO2混合反应模块,其中,
所述丙烷脱氢反应气H2分离模块包括依次连接的反应气压缩单元、干燥单元、冷箱分离单元和变压吸附单元,反应气压缩单元用于与丙烷脱氢反应气源连接;
CO2捕集模块包括依次连接的烟气换热单元Ⅰ、脱硫单元、烟气换热单元Ⅱ、CO2捕集单元和CO2回收单元,CO2捕集单元中储存有醇胺溶液,且设置有温控装置;
H2和CO2混合反应模块包括H2和CO2混合单元和反应单元,所述H2和CO2混合单元分别与所述CO2回收单元、变压吸附单元连接。
在一些实施例中,丙烷脱氢反应气H2分离模块还包括脱乙烷精馏单元和丙烷丙烯精馏单元,脱乙烷精馏单元的进口与冷箱分离单元的液相出口连接,脱乙烷精馏单元的顶部气相出口用于采出乙烷,脱乙烷精馏单元的底部液相出口与所述丙烷丙烯精馏单元的进口连接。
丙烷丙烯精馏单元的顶部气相出口用于采出丙烯,底部液相出口用于采出丙烷。
在一些实施例中,所述CO2回收单元内设置有加压罐,CO2以加压形式储存。当CO2以加压形式储存时,一方面可以提高CO2的储存量,另一方面,当将CO2与H2进行混合时,打开阀门,并控制阀门开度,即可调整CO2的流速和流量,将具有较大流速的CO2与H2混合,有利于提高两者的混合均匀程度。
在一些实施例中,H2和CO2混合反应模块的反应单元包括依次连接的混合气压缩单元、混合气预热单元和合成甲醇反应单元,混合气压缩单元与H2和CO2混合单元连接。
利用混合气压缩单元将H2和CO2混合气压缩泵送,形成具有一定流速和压强的气流,便于后续的预热和催化反应的连续进行。
优选的,还包括依次连接的合成甲醇反应气分离单元、甲醇精制单元和甲醇储存单元,甲醇反应气分离单元与合成甲醇反应单元连接。
进一步优选的,所述甲醇反应气分离单元包括冷凝器、高压分离罐和低压分离罐,冷凝器进口与所述合成甲醇反应单元连接,冷凝器出口与所述高压分离罐进口连接,高压分离罐的液相出口与低压分离罐连接,高压分离罐的气相出口与循环压缩单元进口连接;
低压分离罐的液相出口与甲醇精制单元连接,低压分离罐的气相出口与循环压缩单元进口连接,循环压缩单元出口与所述混合气预热单元连接。
利用合成甲醇反应气分离单元将合成甲醇后的混合气进行分离,未反应的原料通过循环压缩单元重新输送至混合气预热单元进行预热后重新参与反应,合成甲醇。分离得到的甲醇经过精制,得到甲醇产品。
第二方面,本发明提供一种丙烷脱氢与二氧化碳加氢合成甲醇的耦合工艺,包括如下步骤:
丙烷脱氢反应气经压缩、干燥后,进入冷箱进行氢气分离,冷箱顶部得到富氢尾气,冷箱的操作压力为1.0~1.5MPa,操作温度为-110~-60℃,富氢尾气经过变压吸附纯化后,得到高纯H2,变压吸附的压力为1~4MPa,脱附压力为0.1~2MPa;
燃气锅炉烟道气经过一级换热冷却至烟气水露点以下5℃,将烟道气中的水蒸汽冷凝,冷凝后的液滴吸收部分有害气体;经过一级换热冷凝后的烟气进行脱硫处理,然后进行二级换热,将烟道气冷却至40~60℃,冷却后的烟道气经过醇胺溶液吸收并解吸后,得到高纯CO2;
高纯H2和高纯CO2按比例混合后,进行后续催化合成甲醇的反应。
在一些实施例中,冷箱的采用丙烯+乙烯联级逐步制冷,分别提供13℃、0℃、-43℃、-65℃和-100℃的冷量。
在一些实施例中,吸附压力为1.5~3.0MPa,脱附压力为0.1~1.0MPa,可以提高氢气纯度。
在一些实施例中,二氧化碳和氢气的摩尔比为1:2~4。
优选的,高纯H2和高纯CO2按比例混合后,预热至220~270℃,然后在铜基催化剂的催化作用下反应,制备甲醇和水,反应压力为5~9MPa、反应温度为220~270℃。
进一步优选的,高纯H2和高纯CO2催化反应制备甲醇后,反应后混合气先冷凝至30~50℃,然后在5~9MPa条件下高压分离,分离后的液体在0.2~0.8MPa下低压分离,得到的液体为粗甲醇,高压分离和低压分离得到的循环气体经循环预热后参与反应。
更进一步优选的,还包括对粗甲醇进行第一次精馏和第二次精馏的步骤,第一次精馏取重组分,精馏温度为95-105℃,第二次精馏取轻组分,压力为0.2~1.4MPa,温度为120~160℃,得到所述精甲醇。
因反应有部分副产物例如二甲醚,还有溶解在粗甲醇中的H2和CO2,这样在第一个塔中,可以把轻组分分离出来,精馏温度为95-105℃,如100℃,塔顶为轻组分,第二塔为甲醇产品塔,压力为0.2~1.4MPa,温度为120~160℃,塔顶为甲醇产品。
甲醇精馏塔可采用热泵精馏工艺,可节能20%~50%。
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示,本实施例提供丙烷脱氢与二氧化碳加氢合成甲醇耦合系统和工艺,包括脱氢反应气压缩单元(101),脱氢反应气干燥单元(102),脱氢反应气冷箱单元(103),脱乙烷精馏单元(104),丙烷丙烯精馏单元(105),变压吸附单元(106);烟气换热单元Ⅰ(201),脱硫单元(202),烟气换热单元Ⅱ(203),CO2捕集单元(204),CO2回收单元(205);H2和CO2混合单元(301),混合气压缩单元(302),混合气预热单元(303),合成甲醇反应单元(304),合成甲醇反应气分离单元(305),甲醇精制单元(306),甲醇储存单元(307),循环压缩单元(308)。
丙烷脱氢反应气的出口与脱氢反应气压缩单元101的入口连接,脱氢反应气压缩单元101的出口与脱氢反应气干燥单元102的入口连接,脱氢反应气干燥单元102的出口与脱氢反应气冷箱分离单元103的入口连接,脱氢反应物分离冷箱单元103的气相出口与变压吸附单元106的入口连接,脱氢反应物冷箱分离单元103的液相出口与脱乙烷精馏单元104的入口连接,脱乙烷精馏单元104的塔顶气相出口用于得到乙烷轻组分气体,脱乙烷精馏单元104的塔釜液相出口与丙烷丙烯精馏单元105的入口连接,丙烷丙烯精馏单元105的塔顶气相出口用于得到丙烯产品,丙烷丙烯精馏单元105的塔釜液相出口得到丙烷。
燃气锅炉烟道气直接与烟气换热单元Ⅰ201的入口连接,烟气换热单元Ⅰ201的出口与脱硫单元202的入口连接,脱硫单元202的出口与烟气换热单元Ⅱ203的入口连接,烟气换热单元Ⅱ203的出口与CO2捕集单元204的入口连接,CO2捕集单元204所得的高纯度CO2出口与CO2回收单元205的入口连接,以加压气态形式储存,经CO2捕集单元204捕集后的其他烟气进入后续工序处理后排放。
CO2回收单元205的出口与H2和CO2混合单元301的第一气相入口连接;变压吸附单元106的高纯氢气出口与H2和CO2混合单元301的第二气相入口连接;
H2和CO2混合单元301的出口与混合气压缩单元302的入口连接,混合气压缩单元302的出口与混合气预加热单元303的第一气相入口连接,混合气预加热单元303的出口与合成甲醇反应单元304的入口连接,合成甲醇反应单元304的出口与合成甲醇反应物分离单元305的入口连接,合成甲醇反应物分离单元305的气相出口与循环压缩单元308的入口连接,循环压缩单元308的出口与混合气预加热单元304的第二气相入口连接,合成甲醇反应物分离单元305的液相出口与甲醇精制单元306的入口连接,甲醇精制单元306的出口与甲醇储存单元307的入口连接,在甲醇储存单元307储存制得的精甲醇。
基于上述丙烷脱氢与二氧化碳加氢合成甲醇耦合系统和工艺,包括如下反应过程:
丙烷脱氢反应气进入脱氢反应气压缩单元101进行压缩,得到脱氢反应压缩气体。
脱氢反应压缩气体再进入脱氢反应气干燥单元102脱除水分,得到脱氢反应干燥气体。
脱氢反应干燥气体送往脱氢反应气冷箱分离单元103进行降温冷凝,脱氢反应物冷箱分离单元103的塔顶得到含氢尾气,塔底得到C2/C3液体和含氢尾气。脱氢反应气冷箱分离单元103的操作压力为1.0~1.5MPa,操作温度为-110~-60℃,该操作压力和操作温度使得含氢尾气的浓度和能耗均较为合适。
C2/C3液体进入脱乙烷精馏单元104进行精馏分离,脱乙烷精馏单元塔顶得到C2轻组分气体,塔釜得到C3液体。
C3液体送入丙烷丙烯精馏单元105进行精馏分离,丙烷丙烯精馏塔105的塔顶为丙烯产品,丙烯产品送出界区外;丙烷丙烯精馏塔105的塔釜为丙烷,可以循环使用。
脱氢反应物深冷分离单元103的塔顶含氢尾气送往变压吸附单元106进行分离过程,变压吸附单元106的出口得到高纯氢气。
燃气锅炉烟道气进入烟气换热单元Ⅰ201,降低燃气锅炉烟气的排烟温度,使所述烟气中的水蒸气冷凝,以利用冷凝水降低所述烟气中的有害气体的含量。
经过冷凝降温后的烟气进入脱硫单元202,除去所述烟气中剩余的SOx。
经过脱硫处理的烟气进入烟气换热单元Ⅱ203,经过冷却将温度降至合适碳捕集的温度。
冷却后的烟气进入CO2捕集单元204,利用醇胺溶液将中的CO2进行吸收和解吸,对烟气中的CO2进行捕集。
CO2捕集单元204得到的高纯CO2进入CO2回收单元205,在CO2回收单元205中以加压气态回收储存。
将CO2回收单元205中的二氧化碳产品和氢气一起送入H2和CO2混合单元301进行气体均匀混合,得到碳氢混合气。
碳氢混合气通过碳氢混合气压缩单元302压缩,得到碳氢混合压缩气体。
碳氢混合压缩气体与碳氢混合气循环压缩单元308得到的加压循环碳氢混合气体一起进入碳氢混合气预加热单元303进行加热,得到高温混合压缩气体。
高温混合压缩气体进入合成甲醇反应单元304进行合成甲醇反应,得到合成甲醇反应气。合成甲醇反应单元304在改性铜基催化剂上、在反应压力5.0~9.0MPa、反应温度为220~270℃下反应,进行二氧化碳的加氢反应,得到甲醇和水;该反应压力和反应温度能确保较佳的合成甲醇反应转化率,在提升甲醇产量的同时保证合理能耗。
合成甲醇反应气进入合成甲醇反应气分离单元305进行冷凝后气液分离,得到粗甲醇产品和碳氢循环混合气;碳氢循环混合气进入碳氢混合气循环压缩单元308压缩,得到加压循环碳氢混合气体;加压循环碳氢混合气体循环回到碳氢混合气预加热单元303。其中,合成甲醇反应物分离单元305包括冷凝器、高压分离罐和低压分离罐,甲醇反应物先经过冷凝至30~50℃,再进入高压分离罐分离,操作压力为5.0~9.0MPa,分离后的循环气进入循环压缩单元308,分离后的液相再进入低压分离罐分离,操作压力为0.2~0.8MPa,分离出的粗甲醇以及循环气体该操作压力和反应温度能够保证甲醇反应气被冷凝后气液分离的效果。
粗甲醇进入甲醇精制单元306进行甲醇精制,经过甲醇精制单元306得到气相轻组分,精甲醇以及水等重组分,精甲醇进入甲醇储存单元307储存。其中甲醇精制单元306操作压力为常压。
可见,本发明的丙烷脱氢与二氧化碳加氢合成甲醇耦合系统和工艺,根据丙烷脱氢反应气与合成甲醇反应气的特点进行耦合,避免了工业上常用的化石燃料制氢的繁琐过程,实现提高能量利用效率、降低设备投资、降低装置能耗、减少建设用地的目的,并且有利于长周期稳定生产,提高反应系统的经济效益。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种丙烷脱氢与二氧化碳加氢合成甲醇的耦合系统,其特征在于:包括丙烷脱氢反应气H2分离模块、CO2捕集模块、H2和CO2混合反应模块,其中,
所述丙烷脱氢反应气H2分离模块包括依次连接的反应气压缩单元、干燥单元、冷箱分离单元和变压吸附单元,反应气压缩单元用于与丙烷脱氢反应气源连接;
CO2捕集模块包括依次连接的烟气换热单元Ⅰ、脱硫单元、烟气换热单元Ⅱ、CO2捕集单元和CO2回收单元,CO2捕集单元中储存有醇胺溶液,且设置有温控装置;
H2和CO2混合反应模块包括H2和CO2混合单元和反应单元,所述H2和CO2混合单元分别与所述CO2回收单元、变压吸附单元连接。
2.根据权利要求1所述的丙烷脱氢与二氧化碳加氢合成甲醇的耦合系统,其特征在于:丙烷脱氢反应气H2分离模块还包括脱乙烷精馏单元和丙烷丙烯精馏单元,脱乙烷精馏单元的进口与冷箱分离单元的液相出口连接,脱乙烷精馏单元的顶部气相出口用于采出乙烷,脱乙烷精馏单元的底部液相出口与所述丙烷丙烯精馏单元的进口连接。
3.根据权利要求1所述的丙烷脱氢与二氧化碳加氢合成甲醇的耦合系统,其特征在于:所述CO2回收单元内设置有加压罐,CO2以加压形式储存。
4.根据权利要求1所述的丙烷脱氢与二氧化碳加氢合成甲醇的耦合系统,其特征在于:H2和CO2混合反应模块的反应单元包括依次连接的混合气压缩单元、混合气预热单元和合成甲醇反应单元,混合气压缩单元与H2和CO2混合单元连接。
5.根据权利要求1所述的丙烷脱氢与二氧化碳加氢合成甲醇的耦合系统,其特征在于:还包括依次连接的合成甲醇反应气分离单元、甲醇精制单元和甲醇储存单元,甲醇反应气分离单元与合成甲醇反应单元连接;
所述甲醇反应气分离单元包括冷凝器、高压分离罐和低压分离罐,冷凝器进口与所述合成甲醇反应单元连接,冷凝器出口与所述高压分离罐进口连接,高压分离罐的液相出口与低压分离罐连接,高压分离罐的气相出口与循环压缩单元进口连接;
低压分离罐的液相出口与甲醇精制单元连接,低压分离罐的气相出口与循环压缩单元进口连接,循环压缩单元出口与所述混合气预热单元连接。
6.一种丙烷脱氢与二氧化碳加氢合成甲醇的耦合工艺,其特征在于:包括如下步骤:
丙烷脱氢反应气经压缩、干燥后,进入冷箱进行氢气分离,冷箱顶部得到富氢尾气,冷箱的操作压力为1.0~1.5MPa,操作温度为-110~-60℃,富氢尾气经过变压吸附纯化后,得到高纯H2,变压吸附的压力为1~4MPa,脱附压力为0.1~2MPa;
燃气锅炉烟道气经过一级换热冷却至烟气水露点以下5℃,将烟道气中的水蒸汽冷凝,冷凝后的液滴吸收部分有害气体;经过一级换热冷凝后的烟气进行脱硫处理,然后进行二级换热,将烟道气冷却至40~60℃,冷却后的烟道气经过醇胺溶液吸收并解吸后,得到高纯CO2;
高纯H2和高纯CO2按比例混合后,进行后续催化合成甲醇的反应。
7.根据权利要求6所述的丙烷脱氢与二氧化碳加氢合成甲醇的耦合工艺,其特征在于:冷箱的采用丙烯+乙烯联级逐步制冷,分别提供13℃、0℃、-43℃、-65℃和-100℃的冷量。
8.根据权利要求6所述的丙烷脱氢与二氧化碳加氢合成甲醇的耦合工艺,其特征在于:吸附压力为1.5~3.0MPa,脱附压力为0.1~1.0MPa。
9.根据权利要求6所述的丙烷脱氢与二氧化碳加氢合成甲醇的耦合工艺,其特征在于:高纯H2和高纯CO2按摩尔比为1:2~4混合后,预热至220~270℃,然后在铜基催化剂的催化作用下反应,制备甲醇和水,反应压力为5~9MPa、反应温度为220~270℃。
10.根据权利要求6所述的丙烷脱氢与二氧化碳加氢合成甲醇的耦合工艺,其特征在于:高纯H2和高纯CO2催化反应制备甲醇后,反应后混合气先冷凝至30~50℃,然后在5~9MPa条件下高压分离,分离后的液体在0.2~0.8MPa下低压分离,得到的液体为粗甲醇,高压分离和低压分离得到的循环气体经循环预热后参与反应。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202211459556.8A CN115745741A (zh) | 2022-11-16 | 2022-11-16 | 丙烷脱氢与二氧化碳加氢合成甲醇的耦合系统及工艺 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202211459556.8A CN115745741A (zh) | 2022-11-16 | 2022-11-16 | 丙烷脱氢与二氧化碳加氢合成甲醇的耦合系统及工艺 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN115745741A true CN115745741A (zh) | 2023-03-07 |
Family
ID=85334064
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202211459556.8A Pending CN115745741A (zh) | 2022-11-16 | 2022-11-16 | 丙烷脱氢与二氧化碳加氢合成甲醇的耦合系统及工艺 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN115745741A (zh) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105299672A (zh) * | 2015-10-30 | 2016-02-03 | 新疆敦华石油技术股份有限公司 | 一种燃气锅炉烟气全回收处理方法及系统 |
CN114534653A (zh) * | 2022-02-16 | 2022-05-27 | 天津大学 | 丙烷脱氢与合成氨耦合系统和工艺 |
-
2022
- 2022-11-16 CN CN202211459556.8A patent/CN115745741A/zh active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105299672A (zh) * | 2015-10-30 | 2016-02-03 | 新疆敦华石油技术股份有限公司 | 一种燃气锅炉烟气全回收处理方法及系统 |
CN114534653A (zh) * | 2022-02-16 | 2022-05-27 | 天津大学 | 丙烷脱氢与合成氨耦合系统和工艺 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN104232195B (zh) | 一种利用焦炉气联产甲醇和合成天然气的方法 | |
CN107758617B (zh) | 一种沼气类生物质制氢方法 | |
RU2394754C1 (ru) | Способ получения водорода из углеводородного сырья | |
CN102585951B (zh) | 一种由焦炉气联产液化合成天然气、纯氢和甲醇的新工艺 | |
CN102942970A (zh) | 一种兰炭尾气发电联产液化天然气的组合方法 | |
CN110590501B (zh) | 一种煤制天然气联产甲醇和乙二醇的加工工艺 | |
CN103407963A (zh) | 一种焦炉煤气制氢工艺 | |
CN217459345U (zh) | 一种利用焦炉气生产低碳甲醇的装置 | |
CN111320528A (zh) | 一种钢厂尾气综合利用制乙醇的方法及系统 | |
CN102642810A (zh) | 一种焦炉气制备费托合成油原料气的组合工艺 | |
CN102086417A (zh) | 一种沼气净化及回收单质硫和二氧化碳的工艺方法 | |
CN114634400A (zh) | 利用二氧化碳合成甲醇的方法及生产系统 | |
CN201056492Y (zh) | 天然气部分氧化串联换热式液氮洗合成氨设备 | |
WO2017114882A1 (en) | Energy efficient method for concurrent methanisation and carbon dioxide recovery | |
CN115745741A (zh) | 丙烷脱氢与二氧化碳加氢合成甲醇的耦合系统及工艺 | |
CN215288580U (zh) | 一种二氧化碳加氢制备甲醇的系统 | |
CN104974810A (zh) | 一种兰炭尾气与电石炉气生产液化天然气的方法 | |
CN211921378U (zh) | 一种钢厂尾气综合利用制乙醇的系统 | |
CN109133104B (zh) | 一种兰炭尾气和电石尾气联产合成氨的工艺、系统及应用 | |
CN103343025A (zh) | 一种电石炉气甲烷化合成天然气的工艺方法 | |
CN113249147A (zh) | 一种焦炉煤气联产lng与合成氨的改进工艺 | |
CN107216907B (zh) | 一种生物质合成气经二甲醚生产汽油的方法及系统 | |
CN114788983B (zh) | 一种低温甲醇洗净化方法及装置 | |
CN110921615A (zh) | 一种高压水煤浆辐射废锅型气化联合低压氨合成制取氨产品的方法 | |
CN107118818B (zh) | 一种利用甲醇驰放气合成lng的工艺 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination |