CN212246906U - 一种二氧化碳加氢直接制汽油馏分烃的装置 - Google Patents

Abstract

一种二氧化碳加氢直接制汽油馏分烃的装置，涉及汽油生产技术领域，包括二氧化碳进料管、氢气进料管、进料与产物换热器、加热器I、加氢反应器、冷却器、深冷器、高压分离罐I、减压阀I、产物分离罐、减压阀IV、脱轻塔、产品输送泵、加热器II、循环压缩机I、循环压缩机II、再沸器、冷凝器、减压阀III以及开关阀，这种二氧化碳加氢直接制汽油馏分烃的装置反应器型式简单，流程短，设备投资少，能耗低；能够一步法直接得到高品质的清洁汽油燃料，可直接作为成品燃料油，也可作为汽油调和组分，与其它汽油产品互补；将二氧化碳这一温室气体作为碳资源进行利用，有助于实现碳资源的循环利用并减少对化石能源的依赖。

Description

一种二氧化碳加氢直接制汽油馏分烃的装置

技术领域：

本实用新型涉及汽油生产技术领域，尤其涉及一种二氧化碳加氢直接制汽油馏分烃的装置。

背景技术：

化石能源大量消耗造成的二氧化碳排放问题对生态环境的破坏作用日益凸显，因此，与二氧化碳减排相关的技术及研究工作，如二氧化碳捕集、封存和转化利用等技术受到全世界的高度重视。

从地球环境的有效保护和碳资源的储存与有效利用两个基本点出发，研究和开发二氧化碳的有效利用和固定化是绿色化学中的重要研究课题。

二氧化碳作为自然界廉价、丰富的“碳源”化合物，借助可再生能源（水能、太阳能、风能等）电解水制得的氢，从而将二氧化碳转化为高附加值化学品，不仅可以解决环境问题，还可以摆脱对化石燃料的过度依赖，获取经济效益。此外，将能量储存在化学品和燃料中也为可再生能源的存储提供了重要策略。

在众多产物中，汽油等烃类化合物是重要的运输燃料，在世界范围内广泛应用，具有很高的经济价值，因而被认为是二氧化碳加氢极具潜力的目标产物。

在申请号为201911032747.4、公开号为CN110669543A的专利申请中涉及到一种二氧化碳加氢直接制汽油的装置及方法。该装置及方法中采用了氧化铟/分子筛（In2O3/HZSM-5）双功能复合催化剂，反应器型式选用了外带循环换热机构的列管式合成反应器，反应器出口经多级冷却，分子筛吸附器脱水，并经气液分离后，其中的气相组分部分循环回用，部分作为驰放气外排火炬系统。

在上述专利中，反应器型式不适用于采用铁基/分子筛（Na-Fe3O4/HZSM-5）多功能复合催化剂的绝热固定床分层填装方式；反应器出口对混合气进行脱水的分子筛吸附器也不适用于含有非微量水分混合气的脱水；同时，驰放气中的大量未反应原料气组分直接排放，也降低了反应总转化率。

实用新型内容：

本实用新型所要解决的技术问题在于克服现有技术中的不足，且未有针对采用铁基/分子筛（Na-Fe3O4/HZSM-5）多功能复合催化剂进行二氧化碳加氢直接制汽油馏分烃装置的缺陷，而提供了一种适用于铁基/分子筛（Na-Fe3O4/HZSM-5）多功能复合催化剂的二氧化碳加氢直接制汽油馏分烃的装置。

本实用新型是通过下述技术方案来实现的：

一种二氧化碳加氢直接制汽油馏分烃的装置，其特征是，包括二氧化碳进料管、氢气进料管、进料与产物换热器、加热器I、加氢反应器、冷却器、深冷器、高压分离罐I、减压阀I、产物分离罐、减压阀IV、脱轻塔、产品输送泵、加热器II、循环压缩机I、循环压缩机II、再沸器、冷凝器、减压阀III以及开关阀；

所述二氧化碳进料管的管身上连通着开关阀，开关阀出口管道连通在氢气进料管的管身上，开关阀安装点后侧的氢气进料管与进料与产物换热器的冷侧进口管道连通，进料与产物换热器的热侧出口管道连通着加热器I的冷侧进口，加热器I的热侧出口管道连通着加氢反应器的顶部进口，加氢反应器的底部出口管道连通着进料与产物换热器的热侧进口，进料与产物换热器的冷侧出口管道连通着冷却器的热侧进口，冷却器的冷侧出口管道连通着深冷器的热侧进口，深冷器的冷侧出口管道连通着高压分离罐I的进口，高压分离罐I的底部液相出口管道通过减压阀I减压后，与产物分离罐的进口连通；

所述高压分离罐I的顶部气相出口管道连通着加热器II的冷侧进口，加热器II 的热侧出口分出两路，其中一路连通着循环压缩机I的进口，另一路连通着气体回收装置，循环压缩机I的出口管道与氢气进料管连通；气体回收装置的收回管道连通着循环压缩机II的进口，气体回收装置的排放管道通过减压阀II与尾气总管连通；

所述产物分离罐的顶部气相出口管道通过减压阀III与尾气总管连通，产物分离罐的油相出口管道通过减压阀IV与脱轻塔的进口连通；

所述脱轻塔的顶部气相管道连通着冷凝器的热侧进口，冷凝器的冷侧气相出口管道连通着尾气总管，冷凝器的冷侧液相出口管道连通着脱轻塔塔顶回流口；脱轻塔的底部液相出口管道共有两路，其中的一路连通着再沸器的冷侧进口，另一路连通着产品输送泵进口，再沸器的热侧出口管道连通着脱轻塔的底部侧壁上的再沸器接口。

在本实用新型的另一个方面中，所述气体回收装置为膜分离器或变压吸附装置，所述膜分离器的膜渗透气出口管道连通着循环压缩机II的进口，膜分离器的膜分离尾气通过减压阀II减压后与尾气总管连通。

在本实用新型的另一个方面中，所述加氢反应器采用绝热式固定床反应器。

在本实用新型的另一个方面中，还包括高压分离罐II，所述深冷器设置在高压分离罐II 气相出口，深冷器冷侧出口管道连通着高压分离罐I进口，冷却器的冷侧出口管道连通着高压分离罐II的进口，高压分离罐II的底部液相出口管道通过减压阀V与产物分离罐的进口连通。

本实用新型的有益效果是：这种二氧化碳加氢直接制汽油馏分烃的装置反应器型式简单，流程短，设备投资少，能耗低；能够一步法直接得到高品质的清洁汽油燃料，汽油中不含硫、氮等污染物，汽油组分满足国VI标准，可直接作为成品燃料油，也可作为汽油调和组分，与其它汽油产品互补；将二氧化碳这一温室气体作为碳资源进行利用，有助于实现碳资源的循环利用并减少对化石能源的依赖，同时减轻了环境负担。

附图说明：

图1为本实用新型实施例1连接结构示意图。

图2为本实用新型实施例2连接结构示意图。

图3为本实用新型实施例3连接结构示意图。

附图中：1、进料与产物换热器，2、加热器I，3、加氢反应器，4、冷却器，5、深冷器，6、高压分离罐I，7、产物分离罐，8、加热器II，9、循环压缩机I，10、膜分离器，11、循环压缩机II，12、脱轻塔，13、再沸器，14、冷凝器，15、产品输送泵，16、调节阀I，17、调节阀II，18、减压阀I，19、减压阀II，20、减压阀III，21、减压阀IV，22、高压分离罐II，23、减压阀V，24、变压吸附装置，25、开关阀，26、二氧化碳进料强磁环，27、二氧化碳进料管，28、氢气进料管。

具体实施方式：

下面结合附图及实施例对本实用新型的实施方式做进一步说明：

在对本实用新型的描述中，需要理解的是，指示方位或位置关系的描述为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型保护范围的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例1

一种二氧化碳加氢直接制汽油馏分烃的装置，包括二氧化碳进料管27、氢气进料管28、进料与产物换热器1、加热器I2、加氢反应器3、冷却器4、深冷器5、高压分离罐I6、减压阀I18、产物分离罐7、减压阀IV21、脱轻塔12、产品输送泵15、加热器II8、循环压缩机I9、循环压缩机II11、再沸器13、冷凝器14、减压阀III20、开关阀25以及二氧化碳进料强磁环26；二氧化碳进料强磁环26连通在二氧化碳进料管前部，所述二氧化碳进料管的管身上连通着开关阀25，开关阀25出口管道连通在氢气进料管的管身上，开关阀25安装点后侧的氢气进料管与进料与产物换热器1的冷侧进口管道连通，进料与产物换热器1的热侧出口管道连通着加热器I2的冷侧进口，加热器I2的热侧出口管道连通着加氢反应器3的顶部进口，加氢反应器3的底部出口管道连通着进料与产物换热器1的热侧进口，进料与产物换热器1的冷侧出口管道连通着冷却器4的热侧进口，冷却器4的冷侧出口管道连通着深冷器5的热侧进口，深冷器5的冷侧出口管道连通着高压分离罐I6的进口，高压分离罐I6的底部液相出口管道通过减压阀I18减压后，与产物分离罐7的进口连通；所述高压分离罐I6的顶部气相出口管道连通着加热器II8的冷侧进口，加热器II 8的热侧出口分出两路，其中一路连通着循环压缩机I9的进口，另一路连通着气体回收装置，循环压缩机I9的出口管道与氢气进料管连通；气体回收装置的收回管道连通着循环压缩机II11的进口，气体回收装置的排放管道通过减压阀II19与尾气总管连通；所述产物分离罐7的顶部气相出口管道通过减压阀III20与尾气总管连通，产物分离罐7的油相出口管道通过减压阀IV21与脱轻塔12的进口连通，产物分离罐7的底部水相出口管道连续外排废水；所述脱轻塔12的顶部气相管道连通着冷凝器14的热侧进口，冷凝器14的冷侧气相出口管道连通着尾气总管，冷凝器14的冷侧液相出口管道连通着脱轻塔塔顶回流口；脱轻塔12的底部液相出口管道共有两路，其中的一路连通着再沸器13的冷侧进口，另一路连通着产品输送泵进口，产品输送泵出口管道外送合格汽油产品，再沸器13的热侧出口管道连通着脱轻塔12的底部侧壁上的再沸器接口。所述气体回收装置为膜分离器10，所述膜分离器10的膜渗透气出口管道连通着循环压缩机II11的进口，膜分离器10的膜分离尾气通过减压阀II19减压后与尾气总管连通。所述加氢反应器3采用绝热式固定床反应器，催化剂采用分层填装方式。

膜法气体分离技术是当今世界竞相发展的高新技术，其基本原理是两种或两种以上的气体混合物通过高分子膜时，各种气体在膜中的溶解度和扩散系数的不同，导致不同气体在膜中相对渗透速率有差异。在驱动力—膜两侧压力差作用下，渗透速率相对快的气体，如水蒸气、氢气、氦气、硫化氢等优先透过膜而被富集；而渗透速率相对较慢的气体，如甲烷、氮气、一氧化碳、烃类等气体则在膜的滞流侧被富集，从而达到混合气体分离之目的。膜的扩散速度由分压梯度、分子尺寸和物流组分特性以及膜纤维特性控制。在专利方案中使用的氢气分离膜是以高性能的聚合材料为基础，该种膜分离器具有设备填密度大、膜选择分离性能高、渗透通量大、化学品耐受性高、耐温度性好（可在90℃长期使用）、使用寿命长、耐压性较高等特点，可在较高的温度和压力下使用。膜组件类似管壳式换热器，内装数万根细小的中空纤维丝。与其他形状的分离膜（如：平板、管式等）相比，中空纤维的装填密度（单位体积内装填分离膜的面积）最高，能够在最小的体积中提供最大的分离面积，使得分离系统紧凑高效。同时，中空纤维膜丝的耐压性能最好，可以承受较大的压力差。原料气通过膜分离器的侧口，进入膜分离器壳程内，分布到纤维膜丝束和容器壁之间的环中。原料气呈放射状流经每个膜丝，沿纤维外侧流动。维持膜丝内外两侧适当的压力差，则气体在分压差的驱动下，“快速”气体（氢气）选择性地优先透过中空纤维壁扩散，流经纤维孔，在膜丝内低压侧富集而作为渗透气（产品气）导出膜分离系统。渗透速率较慢的气体（烃类）则被滞留在非渗透气侧，压力几乎跟原料气的相同，经减压冷却后送出界区。膜分离系统入口气体经过聚结过滤器脱除夹带的油、水凝液雾滴和微小颗粒粉末后，进入加热器中加热，再进入膜分离器。膜分离器内部装填有中空纤维膜丝组件。在中空纤维丝内外侧压差作用下，氢气以较快的速率透过纤维膜丝，在纤维芯侧得到富氢产品，称为渗透气。扩散速率较慢的组分则滞留在膜原料侧，称为非渗透气或膜尾气。

这种二氧化碳加氢直接制汽油馏分烃的装置在使用时，具体工作过程如下：

步骤1，由二氧化碳进料管通入温度为10~50℃，压力为1.5~7.0Mpa的新鲜原料二氧化碳；

步骤2，原料二氧化碳依次经二氧化碳进料强磁环活化，进料与产物换热器1换热升温，加热器I2进一步加热升温，加热后的加热气温度为250~450℃，加热气升温过程中进料与产物换热器1换热负荷随之逐渐提高；

步骤3，由氢气进料管通入温度为10~50℃，压力为1.5~7.0Mpa的新鲜原料氢气；

步骤4，原料氢气与原料二氧化碳同样依次经进料与产物换热器1换热升温，加热器I 2进一步加热升温，加热后的混合加热气温度为250~450℃；

步骤5，加氢反应器3采用层间冷激方式，混合加热气通入加氢反应器3固定床床层内进行反应，得到反应混合气，反应温度为250~500℃，压力为1.0~6.0Mpa，总反应方程通式为：

nCO₂＋（n~6n）H₂ ＝ n₁CO＋n₂CH₄＋(n₃C₂~ n₅C₄)＋(n₆C₅~n₁₂C₁₁)＋n₁₃H₂O，反应催化剂为铁基/分子筛（Na-Fe3O4/HZSM-5）多功能复合催化剂；

步骤6，反应混合气从加氢反应器3底部依次经进料与产物换热器1、冷却器4和深冷器5换热降温、冷凝，得到降温并部分冷凝后的低温混合气/液，低温混合气/液温度为-30~10℃；

步骤7，低温混合气/液经高压分离罐I6分离得到气体和液体，高压分离罐I6压力为1.0~6.0Mpa；其中气体经加热器II8换热升温后，部分直接循环回用，经循环压缩机I9加压后与新鲜原料气合并，循环气温度为20~60℃，压力为1.5~7.0Mpa，另一部分气体经气体回收装置分离出其中可循环回用的反应物组分；

步骤8，膜分离器10分离出可循环回用的膜渗透气，温度为20~60℃，压力为0.4~2.5Mpa，经循环压缩机II 11加压后，接至循环压缩机I 9入口，作为循环气的一部分，与步骤7中的直接循环部分共同循环回用，膜分离器10的膜分离尾气经减压阀II 19减压后，作为尾气外排火炬系统；

步骤9，步骤7中经高压分离罐I6得到的液体经减压阀I18减压，进入产物分离罐7，产物分离罐压力0.5~2.5Mpa，分离出的少量轻烃气体经减压阀III20减压，作为尾气外排火炬系统；分离出的液态油经减压阀IV21减压，送下游脱轻塔12进一步精馏提纯；产物分离罐7分离出的液态水连续外排；

步骤10，将减压阀IV21来的液态油输送至脱轻塔12，汽油粗产品中溶解的轻组分以及少量的水等由脱轻塔12塔顶外排火炬系统，其他汽油产品组分从脱轻塔12塔底经泵加压作为汽油产品，满足国VI标准，脱轻塔12温度为0~160℃，压力为0.1~0.6Mpa。

所述加氢反应器3采用层间冷激方式，冷激气可采用二氧化碳或氢气中的一种，或二氧化碳和氢气各占一定比值的混合气，不同冷激气种类或其比值通过原料二氧化碳管道上设置的调节阀I16和原料氢气管道上设置的调节阀II17实现调节控制。

所述步骤7中的直接循环回用气量和进膜分离器10的气量比值为5~50。

所述步骤10中的脱轻塔12以蒸汽为再沸器13的热源，以冷冻水作为为冷凝器14的冷源，通过调节塔底蒸汽用量、塔顶冷冻水用量和塔顶排放尾气量实现控制。

本实用新型的有益效果在于：

1、本实用新型提供了一种适用于采用多功能复合催化剂进行二氧化碳加氢一步法直接制汽油馏分烃的装置及方法，反应器型式简单，流程短，设备投资少，能耗低；

2、本实用新型可一步法直接得到高品质的清洁汽油燃料，汽油中不含硫、氮等污染物，汽油组分满足国VI标准，可直接作为成品燃料油，也可作为汽油调和组分，与其它汽油产品互补；

3、本实用新型将二氧化碳这一温室气体作为碳资源进行利用，有助于实现碳资源的循环利用并减少对化石能源的依赖，同时减轻了环境负担。

实施例2

实施例2与实施例1的不同之处在于，将实施例1中的膜分离器10替换为变压吸附装置24，其余实施方式与实施例1相同。

实施例3

实施例3与实施例1的区别在于增加了高压分离罐II22以及减压阀V 23，具体如下：

一种二氧化碳加氢直接制汽油馏分烃的装置，包括二氧化碳进料管、氢气进料管、进料与产物换热器1、加热器I2、加氢反应器3、冷却器4、深冷器5、高压分离罐I6、减压阀I18、产物分离罐7、减压阀IV21、脱轻塔12、产品输送泵15、加热器II8、循环压缩机I9、循环压缩机II11、再沸器13、冷凝器14、减压阀III20、开关阀25以及二氧化碳进料强磁环26；二氧化碳进料强磁环26连通在二氧化碳进料管前部，所述二氧化碳进料管的管身上连通着开关阀25，开关阀25出口管道连通在氢气进料管的管身上，开关阀25安装点后侧的氢气进料管与进料与产物换热器1的冷侧进口管道连通，进料与产物换热器1的热侧出口管道连通着加热器I2的冷侧进口，加热器I2的热侧出口管道连通着加氢反应器3的顶部进口，加氢反应器3的底部出口管道连通着进料与产物换热器1的热侧进口，进料与产物换热器1的冷侧出口管道连通着冷却器4的热侧进口，冷却器4的冷侧出口管道连通着深冷器5的热侧进口，深冷器5的冷侧出口管道连通着高压分离罐I6的进口，高压分离罐I6的底部液相出口管道通过减压阀I18减压后，与产物分离罐7的进口连通；所述高压分离罐I6的顶部气相出口管道连通着加热器II8的冷侧进口，加热器II 8的热侧出口分出两路，其中一路连通着循环压缩机I9的进口，另一路连通着气体回收装置，循环压缩机I9的出口管道与氢气进料管连通；气体回收装置的收回管道连通着循环压缩机II11的进口，气体回收装置的排放管道通过减压阀II19与尾气总管连通；所述产物分离罐7的顶部气相出口管道通过减压阀III20与尾气总管连通，产物分离罐7的油相出口管道通过减压阀IV21与脱轻塔12的进口连通，产物分离罐7的底部水相出口管道连续外排废水；所述脱轻塔12的顶部气相管道连通着冷凝器14的热侧进口，冷凝器14的冷侧气相出口管道连通着尾气总管，冷凝器14的冷侧液相出口管道连通着脱轻塔塔顶回流口；脱轻塔12的底部液相出口管道共有两路，其中的一路连通着再沸器13的冷侧进口，另一路连通着产品输送泵进口，产品输送泵出口管道外送合格汽油产品，再沸器13的热侧出口管道连通着脱轻塔12的底部侧壁上的再沸器接口。所述气体回收装置为膜分离器10，所述膜分离器10的膜渗透气出口管道连通着循环压缩机II11的进口，膜分离器10的膜分离尾气通过减压阀II19减压后与尾气总管连通。所述加氢反应器3采用绝热式固定床反应器，催化剂采用分层填装方式。还包括高压分离罐II22，所述深冷器5设置在高压分离罐II 22气相出口，深冷器5冷侧出口管道连通着高压分离罐I6进口，冷却器4的冷侧出口管道连通着高压分离罐II22的进口，高压分离罐II22的底部液相出口管道通过减压阀V23与产物分离罐7的进口连通。

膜法气体分离技术是当今世界竞相发展的高新技术，其基本原理是两种或两种以上的气体混合物通过高分子膜时，各种气体在膜中的溶解度和扩散系数的不同，导致不同气体在膜中相对渗透速率有差异。在驱动力—膜两侧压力差作用下，渗透速率相对快的气体，如水蒸气、氢气、氦气、硫化氢等优先透过膜而被富集；而渗透速率相对较慢的气体，如甲烷、氮气、一氧化碳、烃类等气体则在膜的滞流侧被富集，从而达到混合气体分离之目的。膜的扩散速度由分压梯度、分子尺寸和物流组分特性以及膜纤维特性控制。在专利方案中使用的氢气分离膜是以高性能的聚合材料为基础，该种膜分离器具有设备填密度大、膜选择分离性能高、渗透通量大、化学品耐受性高、耐温度性好（可在90℃长期使用）、使用寿命长、耐压性较高等特点，可在较高的温度和压力下使用。膜组件类似管壳式换热器，内装数万根细小的中空纤维丝。与其他形状的分离膜（如：平板、管式等）相比，中空纤维的装填密度（单位体积内装填分离膜的面积）最高，能够在最小的体积中提供最大的分离面积，使得分离系统紧凑高效。同时，中空纤维膜丝的耐压性能最好，可以承受较大的压力差。原料气通过膜分离器的侧口，进入膜分离器壳程内，分布到纤维膜丝束和容器壁之间的环中。原料气呈放射状流经每个膜丝，沿纤维外侧流动。维持膜丝内外两侧适当的压力差，则气体在分压差的驱动下，“快速”气体（氢气）选择性地优先透过中空纤维壁扩散，流经纤维孔，在膜丝内低压侧富集而作为渗透气（产品气）导出膜分离系统。渗透速率较慢的气体（烃类）则被滞留在非渗透气侧，压力几乎跟原料气的相同，经减压冷却后送出界区。膜分离系统入口气体经过聚结过滤器脱除夹带的油、水凝液雾滴和微小颗粒粉末后，进入加热器中加热，再进入膜分离器。膜分离器内部装填有中空纤维膜丝组件。在中空纤维丝内外侧压差作用下，氢气以较快的速率透过纤维膜丝，在纤维芯侧得到富氢产品，称为渗透气。扩散速率较慢的组分则滞留在膜原料侧，称为非渗透气或膜尾气。

这种二氧化碳加氢直接制汽油馏分烃的装置在使用时，具体工作过程如下：

步骤1，由二氧化碳进料管通入温度为10~50℃，压力为1.5~7.0Mpa的新鲜原料二氧化碳；

步骤2，原料二氧化碳依次经二氧化碳进料强磁环活化，进料与产物换热器1换热升温，加热器I2进一步加热升温，加热后的加热气温度为250~450℃，加热气升温过程中进料与产物换热器1换热负荷随之逐渐提高；

步骤3，由氢气进料管通入温度为10~50℃，压力为1.5~7.0Mpa的新鲜原料氢气；

步骤4，原料氢气与原料二氧化碳同样依次经进料与产物换热器1换热升温，加热器I 2进一步加热升温，加热后的混合加热气温度为250~450℃；

步骤5，加氢反应器3采用层间冷激方式，混合加热气通入加氢反应器3固定床床层内进行反应，得到反应混合气，反应温度为250~500℃，压力为1.0~6.0Mpa，总反应方程通式为：

nCO₂＋（n~6n）H₂ ＝ n₁CO＋n₂CH₄＋(n₃C₂~ n₅C₄)＋(n₆C₅~n₁₂C₁₁)＋n₁₃H₂O，反应催化剂为铁基/分子筛（Na-Fe3O4/HZSM-5）多功能复合催化剂；

步骤6，反应混合气从加氢反应器3底部依次经过进料与产物换热器1、冷却器4；

步骤7，经过冷却器4后再经过高压分离罐II22、深冷器5、高压分离罐I6分离得到气体和液体；其中气体经加热器II8换热升温后，部分直接循环回用，经循环压缩机I9加压后与新鲜原料气合并，循环气温度为20~60℃，压力为1.5~7.0Mpa，另一部分气体经气体回收装置分离出其中可循环回用的反应物组分；

步骤8，膜分离器10分离出可循环回用的膜渗透气，温度为20~60℃，压力为0.4~2.5Mpa，经循环压缩机II 11加压后，接至循环压缩机I 9入口，作为循环气的一部分，与步骤7中的直接循环部分共同循环回用，膜分离器10的膜分离尾气经减压阀II 19减压后，作为尾气外排火炬系统；

步骤9，步骤7中经高压分离罐I6得到的液体经减压阀I18减压，进入产物分离罐7，产物分离罐压力0.5~2.5Mpa，分离出的少量轻烃气体经减压阀III20减压，作为尾气外排火炬系统；分离出的液态油经减压阀IV21减压，送下游脱轻塔12进一步精馏提纯；产物分离罐7分离出的液态水连续外排；

步骤10，将减压阀IV21来的液态油输送至脱轻塔12，汽油粗产品中溶解的轻组分以及少量的水等由脱轻塔12塔顶外排火炬系统，其他汽油产品组分从脱轻塔12塔底经泵加压作为汽油产品，满足国VI标准，脱轻塔12温度为0~160℃，压力为0.1~0.6Mpa。

所述加氢反应器3采用层间冷激方式，冷激气可采用二氧化碳或氢气中的一种，或二氧化碳和氢气各占一定比值的混合气，不同冷激气种类或其比值通过原料二氧化碳管道上设置的调节阀I16和原料氢气管道上设置的调节阀II17实现调节控制。

所述步骤7中的直接循环回用气量和进膜分离器10的气量比值为5~50。

所述步骤10中的脱轻塔12以蒸汽为再沸器13的热源，以冷冻水作为为冷凝器14的冷源，通过调节塔底蒸汽用量、塔顶冷冻水用量和塔顶排放尾气量实现控制。

本实用新型的有益效果在于：

1、本实用新型提供了一种适用于采用多功能复合催化剂进行二氧化碳加氢一步法直接制汽油馏分烃的装置及方法，反应器型式简单，流程短，设备投资少，能耗低；

2、本实用新型可一步法直接得到高品质的清洁汽油燃料，汽油中不含硫、氮等污染物，汽油组分满足国VI标准，可直接作为成品燃料油，也可作为汽油调和组分，与其它汽油产品互补；

3、本实用新型将二氧化碳这一温室气体作为碳资源进行利用，有助于实现碳资源的循环利用并减少对化石能源的依赖，同时减轻了环境负担。

总之，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本实用新型专利的涵盖范围。

Claims (4)

1.一种二氧化碳加氢直接制汽油馏分烃的装置，其特征是，包括二氧化碳进料管（27）、氢气进料管（28）、进料与产物换热器（1）、加热器I（2）、加氢反应器（3）、冷却器（4）、深冷器（5）、高压分离罐I（6）、减压阀I（18）、产物分离罐（7）、减压阀IV（21）、脱轻塔（12）、产品输送泵（15）、加热器II（8）、循环压缩机I（9）、循环压缩机II（11）、再沸器（13）、冷凝器（14）、减压阀III（20）以及开关阀（25）；

所述二氧化碳进料管的管身上连通着开关阀（25），开关阀（25）出口管道连通在氢气进料管的管身上，开关阀（25）安装点后侧的氢气进料管与进料与产物换热器（1）的冷侧进口管道连通，进料与产物换热器（1）的热侧出口管道连通着加热器I（2）的冷侧进口，加热器I（2）的热侧出口管道连通着加氢反应器（3）的顶部进口，加氢反应器（3）的底部出口管道连通着进料与产物换热器（1）的热侧进口，进料与产物换热器（1）的冷侧出口管道连通着冷却器（4）的热侧进口，冷却器（4）的冷侧出口管道连通着深冷器（5）的热侧进口，深冷器（5）的冷侧出口管道连通着高压分离罐I（6）的进口，高压分离罐I（6）的底部液相出口管道通过减压阀I（18）减压后，与产物分离罐（7）的进口连通；

所述高压分离罐I（6）的顶部气相出口管道连通着加热器II（8）的冷侧进口，加热器II（8）的热侧出口分出两路，其中一路连通着循环压缩机I（9）的进口，另一路连通着气体回收装置，循环压缩机I（9）的出口管道与氢气进料管连通；气体回收装置的收回管道连通着循环压缩机II（11）的进口，气体回收装置的排放管道通过减压阀II（19）与尾气总管连通；

所述产物分离罐（7）的顶部气相出口管道通过减压阀III（20）与尾气总管连通，产物分离罐（7）的油相出口管道通过减压阀IV（21）与脱轻塔（12）的进口连通；

所述脱轻塔（12）的顶部气相管道连通着冷凝器（14）的热侧进口，冷凝器（14）的冷侧气相出口管道连通着尾气总管，冷凝器（14）的冷侧液相出口管道连通着脱轻塔塔顶回流口；脱轻塔（12）的底部液相出口管道共有两路，其中的一路连通着再沸器（13）的冷侧进口，另一路连通着产品输送泵进口，再沸器（13）的热侧出口管道连通着脱轻塔（12）的底部侧壁上的再沸器接口。

2.根据权利要求1所述的一种二氧化碳加氢直接制汽油馏分烃的装置，其特征在于，所述气体回收装置为膜分离器（10）或变压吸附装置（24），所述膜分离器（10）的膜渗透气出口管道连通着循环压缩机II（11）的进口，膜分离器（10）的膜分离尾气通过减压阀II（19）减压后与尾气总管连通。

3.根据权利要求1或2任一项所述的一种二氧化碳加氢直接制汽油馏分烃的装置，其特征在于，所述加氢反应器（3）采用绝热式固定床反应器。

4.根据权利要求1或2任一项所述的一种二氧化碳加氢直接制汽油馏分烃的装置，其特征在于，还包括高压分离罐II（22），所述深冷器（5）设置在高压分离罐II （22）气相出口，深冷器（5）冷侧出口管道连通着高压分离罐I（6）进口，冷却器（4）的冷侧出口管道连通着高压分离罐II（22）的进口，高压分离罐II（22）的底部液相出口管道通过减压阀V（23）与产物分离罐（7）的进口连通。

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