煤基甲醇制低碳烯烃的系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种煤基甲醇制低碳烯烃系统，该系统包括：合成气制甲醇系统；甲醇制低碳烯烃系统，与合成气制甲醇系统的甲醇出料口相连；烯烃分离系统，与甲醇制低碳烯烃系统相连；煤气化系统，与烯烃分离系统中脱甲烷塔的塔顶气出口相连；催化剂再生系统，与甲醇制低碳烯烃系统的待生催化剂出料口相连；烟气分离系统与催化剂再生系统的再生烟气出口相连，设有一氧化碳出气口；一氧化碳出气口与煤气化系统的合成气出气口和合成气制甲醇系统的合成气入气口之间的第一流路相连通。上述系统通过将甲醇制低碳烯烃催化剂再生系统所产生再生烟气中的一氧化碳经过分离后作为原料返回使用，降低了原料单耗，提高了装置运行的经济性，同时降低了环境污染。
【专利说明】煤基甲醇制低碳烯烃的系统【技术领域】
[0001]本发明涉及低碳烯烃生产领域，具体而言，涉及一种煤基甲醇制低碳烯烃的系统。【背景技术】
[0002]乙烯、丙烯、丁烯等低碳烯烃是重要的石油化工基础原料。生产低碳烯烃的方法主要包括石脑油、轻柴油和加氢尾油蒸汽裂解，其中以石脑油蒸汽裂解为主。在我国，生产低碳烯烃的原料主要为石油，乙烯、丙烯、丁烯等产品的产量不能满足市场需求，不得不长期进口大量乙烯和丙烯来弥补市场缺口。随着我国经济的快速发展，石油供需矛盾日益突出，原油的对外依存度逐年增加。
[0003]以煤为原料经煤气化、合成气制甲醇、再将甲醇转化为乙烯、丙烯和丁烯等低碳烯烃是一条新型的烯烃生产路线。我国煤炭资源相对丰富，采用煤制烯烃工艺可以减少生产低碳烯烃对石油资源的依赖，同时可以明显降低低碳烯烃的生产成本。这种将甲醇催化转化为低碳烯烃的新工艺还有利于解决目前国内所存在的甲醇产能过剩的问题。以煤为基础原料制取低碳烯烃的装置包括煤制合成气、合成气制甲醇、甲醇制烯烃、烯烃分离与加工等单元。
[0004]在甲醇制低碳烯烃的过程中，催化剂易积碳失活，因此需频繁再生以保持反应器内的反应活性，这使得甲醇制烯烃过程的生焦率较高。甲醇制烯烃催化剂再生时一般保留少量的积碳，这种不完全再生的方式有助于避免或缩短反应的诱导期，提高低碳烯烃的收率，同时也使再生烟气中的一氧化碳含量较高。甲醇制烯烃装置再生烟气目前一般采用直接焚烧、回收热量的处理方式。这种处理方式会增大了碳的排放量，同时将烟气中的粉尘也容易随之排入大气，造成二次污染。再生烟气中含量较高的一氧化碳是合成气的主要成分之一，煤基甲醇制烯烃装置在 上游建有合成气制甲醇装置，如能将其回收利用可以进一步降低生产烯烃的原料单耗，节约资源。
[0005]甲醇制烯烃产品气中含有甲烷、氢气、乙烷及丙烷等，这部分气体一般用作燃料气。甲烷和氢气返回煤气化单元，可以转化为合成气；乙烷和丙烷经催化脱氢反应可转化为乙烯、丙烯和氢气，可以在增产低碳烯烃的同时提供一部分的氢气，进一步增加一氧化碳回收利用的经济性。
【发明内容】
[0006]本发明旨在提供一种煤基甲醇制低碳烯烃的系统，以降低煤基甲醇制低碳烯烃系统运行过程中的碳排放和生产低碳烯烃的原料消耗。
[0007]为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种煤基甲醇制低碳烯烃系统，其特征在于，煤基甲醇制低碳烯烃系统包括:合成气制甲醇系统，设有合成气入气口和甲醇出料口 ；甲醇制低碳烯烃系统，与合成气制甲醇系统的甲醇出料口相连，设有待生催化剂出料口和MTO产品气出气口；烯烃分离系统，与甲醇制低碳烯烃系统的MTO产品气出料口相连，设有与MTO产品气出气口相连的MTO产品气入气口，以及与MTO产品气入气口相连的脱甲烷塔，脱甲烷塔设有塔顶气出口 ；煤气化系统，与烯烃分离系统中脱甲烷塔的塔顶气出口相连，设有合成气出气口，合成气出气口与合成气制甲醇系统的合成气入气口相连；催化剂再生系统，与甲醇制低碳烯烃系统的待生催化剂出料口相连，设有再生烟气出口 ；烟气分离系统，与催化剂再生系统的再生烟气出口相连，设有一氧化碳出气口 ；一氧化碳出气口与煤气化系统的合成气出气口和合成气制甲醇系统的合成气入气口之间的第一流路相连通。
[0008]进一步地，上述煤气化系统与合成气制甲醇系统之间设有合成气净化装置，烟气分离系统的一氧化碳出气口与第二流路或者第三流路相连通，第二流路位于合成气出气口和合成气净化装置之间，第三流路位于合成气净化装置合成气出气口和合成气制甲醇装置的合成气入气口之间。
[0009]进一步地，上述烟气分离系统包括:气固分离装置，位于催化剂再生系统与第一流路之间，设有与催化剂再生系统的再生烟气出气口相连的再生烟气入气口，以及与第一流路相连通的一氧化碳出气口。
[0010]进一步地，上述一氧化碳出气口与第三流路相连通时，烟气分离系统包括:气固分离装置，位于催化剂再生系统与第三流路之间，设有与催化剂再生系统的再生烟气出气口相连的再生烟气入气口，及脱固气体出口，以及气体分离装置，位于在气固分离装置与第三流路之间，设有与脱固气体出口相连的脱固气体入口及一氧化碳出气口。
[0011]进一步地，上述气固分离装置为旋风分离器和/或急冷塔。
[0012]进一步地，上述气体分离装置为分子筛变压吸附装置或膜分离装置。
[0013]进一步地，上述气体分离装置为分子筛变压吸附装置时，所使用的吸附剂为5A分子筛，优选为担载铜的5A分子筛。
[0014]进一步地，上述烟气分离系统还包括换热装置，换热装置设置在催化剂再生系统的再生烟气出气口与气固分离装置的再生烟气入气口之间，优选地，换热装置用于加热煤基甲醇制低碳烯烃系统中待加热流路。
[0015]进一步地，上述煤基甲醇制低碳烯烃的系统还包括:催化脱氢装置，其上设有乙烷入口和/或丙烷入口，以及含氢产品气出气口，含氢产品气出气口与MTO产品气出气口和MTO产品气入气口之间的流路相连通。
[0016]进一步地，上述烯烃分离系统中还包括:脱乙烷塔，与脱甲烷塔的塔底液出液口相连，其上包括C2组分输出口和C3组分输出口 ；乙烯精馏塔，与脱乙烷塔的C2组分输出口相连，包括乙烯出口和乙烷出口 ；丙烯精馏塔，与脱乙烷塔的C3组分输出口相连，包括丙烯出口和丙烷出口 ；乙烯精馏塔的乙烷出口与催化脱氢装置的乙烷入口相连；丙烯精馏塔的丙烷出口与催化脱氢装置的丙烷入口相连。
[0017]本发明所提供的煤基甲醇制低碳烯烃的系统通过将甲醇制低碳烯烃催化剂再生系统所产生再生烟气中的一氧化碳经过分离后作为原料返回使用，一方面降低了原料单耗，提高了装置运行的经济性，另一方面避免了再生烟气的焚烧排放对外部环境的影响。
[0018]另外，本发明所提供的煤基甲醇制低碳烯烃的系统还可以进一步包括催化脱氢装置，通过将乙烷和丙烷脱氢所产生的氢气以及甲醇制烯烃过程所产生的甲烷、氢气作为原料气返回至煤气化系统进一步提高了再生烟气中一氧化碳回收利用的经济性。同时通过乙烷、丙烷脱氢生成乙烯和丙烯，提高了乙烯和丙烯的产率。【专利附图】
【附图说明】
[0019]构成本申请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。在附图中:
[0020]图1示出了根据本发明煤基甲醇制低碳烯烃系统的流程示意图；
[0021]图2示出了根据本发明一种实施例中煤基甲醇制低碳烯烃系统的结构示意图；以及
[0022]图3示出了根据本发明另一种实施例中煤基甲醇制低碳烯烃系统的结构示意图。【具体实施方式】
[0023]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下 面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
[0024]正如【背景技术】部分所介绍的，甲醇制烯烃装置催化剂再生产生的烟气中含有大量的一氧化碳，这部分一氧化碳以及甲醇制烯烃过程产生的氢气、甲烷和烷烃脱氢反应产生的氢气可以回收用作制取甲醇的合成气原料，可达到降低原料消耗及碳排放并增产低碳烯烃的目的。本发明中提供了一种煤基甲醇制低碳烯烃的系统。如图1所示，该系统包括合成气制甲醇系统10、甲醇制低碳烯烃系统20、烯烃分离系统30、煤气化系统40、催化剂再生系统50、以及烟气分离系统60。其中合成气制甲醇系统10设有合成气入气口和甲醇出料口 ；甲醇制低碳烯烃系统20与合成气制甲醇系统的甲醇出料口相连，设有待生催化剂出料口和MTO产品气出气口 ；烯烃分离系统30与甲醇制低碳烯烃系统相连，设有与所述MTO产品气出气口相连，以及与MTO产品气入气口相连的脱甲烷塔312，脱甲烷塔312设有塔顶气出口 ；煤气化系统40与烯烃分离系统中脱甲烷塔312的塔顶气出口相连，设有合成气出气口，合成气出气口与合成气制甲醇系统的合成气入气口相连；催化剂再生系统50与甲醇制低碳烯烃系统的待生催化剂出料口相连，设有再生烟气出口 ；烟气分离系统60与催化剂再生系统50的再生烟气出口相连，设有一氧化碳出气口 ；一氧化碳出气口与煤气化系统40的合成气出气口合合成气制甲醇系统10的合成气入气口之间的第一流路相连通。
[0025]在上述煤基甲醇制低碳烯烃的系统中所使用的合成气制甲醇系统10、甲醇制低碳烯烃系统20、烯烃分离系统30、煤气化系统40、催化剂再生系统50均可采用现有设备，只要按照本申请所给出的连接关系进行连接即可。
[0026]由于甲醇制烯烃催化剂再生烟气中不含硫氧化物、氮氧化物等，因此不需对其进行脱硫、脱硝处理。在本发明所提供的煤基甲醇制低碳烯烃的系统中通过把催化剂再生系统50中所产生的一氧化碳经分离后返回到煤气化系统40的合成气出气口至合成气制甲醇系统10的合成气入气口之间的反应第一流路中作为合成气原料使用。
[0027]在本发明的一种优选实施方式中，煤基甲醇制低碳烯烃的系统中还包括设置在煤气化系统40与合成气制甲醇系统10之间设有合成气净化装置70。此时，如图2所示，上述烟气分离系统60的一氧化碳出气口可以与合成气出气口和合成气净化装置70之间的第二流路相连通。或者如图3所示，上述烟气分离系统60的一氧化碳出气口也可以与合成气净化装置70合成气出气口和合成气制甲醇装置10的合成气入气口之间的第三流路相连通。在这种结构中，通过设置合成气净化装置70，能够净化由煤气化装置15所产生的粗合成气，并调节合成气中一氧化碳和氢气的相对含量，进而提高合成气制甲醇系统10的收率。[0028]在本发明上述煤基甲醇制低碳烯烃的系统中烟气分离系统60可以采用多种方式，只要能够实现将再生烟气中的微量催化剂颗粒去除、再生烟气降温及一氧化碳分离的目的即可。在本发明的一种优选方式中，该烟气分离系统60包括气固分离装置61。该气固分离装置61位于催化剂再生系统50和上述第一流路之间，设有与催化剂再生系统50的再生烟气出气口相连的再生烟气入气口，以及与上述第一流路相连通的一氧化碳出气口。优选在这种方案中气固分离装置61包括但不限于为急冷塔，以实现降温并脱除携带的催化剂微粒的目的。
[0029]在本发明上述煤基甲醇制低碳烯烃的系统中，当烟气分离系统60的一氧化碳出口与反应第二流路连通时，一氧化碳中允许存在一定量的惰性气体(此处的惰性气体为非反应性气体，例如氮气)，这些惰性气体可以在后续的合成气净化装置70中脱除，这就使得再生烟气经气固分离后，不需要经过气体分离就可以进入到合成气制甲醇系统10的反应流路中。当烟气分离系统60的一氧化碳出口与反应第三流路相连通时，由于反应第三流路位于合成气净化装置70和合成气出气口之间，此时如果由一氧化碳出口流出的一氧化碳气体不经过净化就直接被送入到合成气制甲醇系统10中，由于在一氧化碳气体可能会存在其他惰性气体，这有可能会影响合成气制甲醇系统10的收率。
[0030]在本发明的一种优选实施方式中，当烟气分离系统40的一氧化碳出气口与第三流路相连通时，烟气分离系统60包括气固分离装置61和气体分离装置63。气固分离装置61位于催化剂再生系统50与第三流路之间，设有与催化剂再生系统50的再生烟气出气口相连的再生烟气入气口，以及脱固气体出口。该气固分离装置61主要用于脱除再生烟气中所携带的固体颗粒，此处将这种脱除固体颗粒后的再生烟气称为脱固气体。气体分离装置63位于在气固分离装置61与第三流路之间，设有与脱固气体出口相连的脱固气体入口及一氧化碳出气口。 该气体分离装置63用于脱出脱固气体中的杂质气体。在实际操作中，在一氧化碳出气口与第三流路之间的流路上还可以设置压力泵以调整由一氧化碳出气口输出的一氧化碳的压力。优选该压力泵设置在气固分离装置61和气体分离装置63之间。
[0031]当烟气分离系统60包括上述结构时，优选气固分离装置61为旋风分离器和急冷塔的联用，以脱除其中携带的催化剂颗粒。优选气体分离装置63为分子筛变压吸附装置(应用分子筛变压吸附技术)或膜分离装置(应用膜分离技术)，更优选气体分离装置63为分子筛变压吸附装置时，所使用的吸附剂为5A分子筛，尤其优选为担载铜的5A分子筛，担载铜的5A分子筛作为吸附剂使用能够提高惰性气体的分离效率。
[0032]上述煤基甲醇制低碳烯烃的系统中，烟气分离系统60还可以包括换热装置65，该换热装置65设置在催化剂再生系统50的再生烟气出气口与气固分离装置61的再生烟气入气口之间。在此处设置换热装置65能够利用再生烟气所携带的热能并降低再生烟气的温度。优选地，该换热装置65用于加热系统中待加热流路，该流路包括但不限于流通甲醇或除氧水的流路。
[0033]上述煤基甲醇制低碳烯烃的系统中还包括催化脱氢装置80。催化脱氢装置80上设有乙烷入口和/或丙烷入口，以及含氢产品气出气口，含氢产品气出气口与MTO产品气出气口和MTO产品气入气口之间的流路相连通。上述煤基甲醇制低碳烯烃的系统通过添加催化脱氢装置，不但可以将乙烷和丙烷脱氢所产生的氢气作为原料气返回至合成气制甲醇系统的反应流路，与再生烟气经分离所得一氧化碳一起增产甲醇，同时也可以增产乙烯和丙烯。
[0034]在这种煤基甲醇制低碳烯烃的系统结构中，在经催化脱氢装置80中脱氢反应所产生的产品气为主要包括丙烯、乙烯、丙烷、乙烷及氢气的含氢混合气体。将由催化脱氢装置80产生的含氢混合气体与MTO反应产品气汇合后，一起通过烯烃分离系统30，并在烯烃分离系统30中分离丙烯、乙烯、丙烷和乙烷。在烯烃分离系统30中脱甲烷塔的塔顶气出口输出氢气、甲烷及少量一氧化碳。这些气体加压后进入煤气化系统40，在煤气化系统40中甲烧转化生成一氧化碳和氢气。
[0035]优选地，在MTO产品气出气口和MTO产品气入气口之间的流路上设有降温干燥系统90，该降温干燥系统90用于对MTO产品气进行急冷、水洗、压缩、碱洗及干燥处理，并将处理后的MTO产品气输送至烯烃分离装置11，该降温干燥系统90采用常规装置即可。此时，上述催化脱氢装置80的含氢产品气出气口连接在MTO产品气出气口与降温干燥系统90之间的流路上，以便于利用干燥系统90对经催化脱氢装置80中脱氢反应所产生的产品气进行急冷、水洗、压缩、碱洗及干燥处理，进而适应于后续烯烃分离系统30的处理环境。
[0036]在本发明上述煤基甲醇制低碳烯烃的系统中烯烃分离系统30可以直接采用已有的设备。在本发明的一种优选方式中，如图3所示，该烯烃分离系统11包括:脱丙烷塔311、脱甲烷塔312、脱丁烷塔313、脱乙烷塔314。其中脱丙烷塔311包括C3及以下组分输出口和C4以上组分输出口用于进行C3及以下组分和C4以上组分分离。脱甲烷塔312与脱丙烷塔311的C3及以下组分输出口相连，还包括与煤气化系统40相连的塔顶气出口(塔顶气包括甲烷、一氧化碳及氢气)和C2、C3组分输出口。脱丁烷塔313与脱丙烷塔311的C4以上组分输出口相连，包括C4组分输出口和C5+组分输出口，用于进行C4组分和C5+组分的分离，脱乙烷塔314与脱甲烷塔312的C2、C3组分输出口相连，包括C2组分输出口和C3组分输出口，用于分尚C2组分和C3组分。
[0037]在本发明上述烯烃分离系统30中除了上述已经描述的结构外，如图3所示，还包括乙烯精馏塔315和丙烯精馏塔316。此时，该烯烃分离装置11中脱乙烷塔314与脱甲烷塔312的液相出口相连，其上包括C2组分输出口和C3组分输出口 ；乙烯精馏塔315与脱乙烷塔的C2组分输出口相连，包括乙烯出口和乙烷出口 ；丙烯精馏塔316与脱乙烷塔314的C3组分输出口相连，包括丙烯出口和丙烷出口 ；乙烯精馏塔315的乙烷出口与催化脱氢装置80的乙烷入口相连；丙烯精馏塔316的丙烷出口与催化脱氢装置80的丙烷入口相连。
[0038]本发明所提供的再生烟气回收再利用的运行思路不但适用于上述所提及的煤基甲醇制烯烃工业系统，同时也适用于其他利用再生烟气作为合成气原料的情况。如通过将再生烟气中的一氧化碳先经变换反应制取氢气，然后将氢气作为合成气原料返回上游合成气制甲醇或其他化工产品的装置等。再生烟气回收得到的一氧化碳或其变换气及产品气得到氢气等合成气组分除用于制取甲醇外也适用于通过甲烷化制取天然气、通过费托合成路线制取液态油品以及制取低碳混合醇等有机化工产品。
[0039]以下结合实施例1至3进一步说明本发明的有益效果
[0040]实施例1 ( 如图3所示)
[0041]煤基甲醇制低碳烯烃系统的结构包括:合成气制甲醇系统10、甲醇制低碳烯烃系统20、烯烃分离系统30、煤气化系统40、净化装置70、催化剂再生系统50、烟气分离系统60(包括急冷塔)和催化脱氢装置80。其中烟气分离系统60的一氧化碳出气口与合成气净化装置70和合成气出气口之间的第三流路相连通。
[0042]煤基甲醇制低碳烯烃系统的操作方法:甲醇制低碳烯烃系统20中积碳失活的待生催化剂经汽提后进入催化剂再生系统50，在670°C，0.23MPa (绝压)的条件下与空气发生烧焦反应。再生剂含碳量为1.7wt%，再生烟气组成为一氧化碳17% ;二氧化碳6%，其余为氮气。670°C的再生烟气经催化剂再生系统50中三级旋风分离器初步脱除携带的微量催化剂颗粒后，进入换热装置65与104°C、5MPa的中压除氧水换热，再生烟气的温度降至300°C。降温之后的再生烟气进入急冷塔(气固分离装置61)，与急冷水逆向接触，在实现换热的同时脱除其中携带的微量催化剂。出急冷塔的烟气温度降至40°C，然后进入气体分离装置63。该气体分离装置63为分子筛变压吸附装置，烟气经压缩机加压至2.4MPa后，进入吸附塔，采用负载铜的分子筛吸附剂通过变压吸附的方法对烟气进行分离。当被吸附杂质传质前沿达到床层出口预留段时，吸附床转入脱附再生过程，脱附压力0.02MPa。再生烟气经烟气分离系统分离得到的一氧化碳经加压至6.5MPa后与来自煤气化系统40经净化装置70净化的净化气汇合，一起进入合成气制甲醇系统10。来自MTO反应器的产品气进入降温干燥系统90，经急冷、水洗、压缩、碱洗及干燥后进入烯烃分离装置30，先进入脱丙烷塔311将C3及以下组分与C4以上组分分离，其中C3及以下组分在脱丙烷塔311的塔顶采出，C4以上组分在脱丙烷塔311的塔底采出。C4以上组分进入脱丁烷塔313，实现C4组分和C5+组分的分离，C3及以下组分进入脱甲烷塔312，在脱甲烷塔312的塔顶，甲烷、一氧化碳及氢气采出。脱甲烷塔312塔底流出物进入脱乙烷塔实现C2和C3组分的分离。脱乙烷塔314塔顶的C2组分进入乙烯精馏塔315以得到聚合级的乙烯，乙烯精馏塔315的塔底流出物为乙烷；脱乙烷塔314塔底的C3组分进入丙烯精馏塔316以得到聚合级的丙烯，丙烯精馏塔316的塔底流出物为丙烷。烯烃分离单元脱乙烷塔和脱丙烷塔的塔底分别富集的乙烷和丙烷预热至250°C后进入催化脱氢装置80，在350°C、0.3MPa、以氧化镍为主要成分的催化剂作用下，发生催化脱氢反 应，产品气主要包括丙烯、乙烯、丙烷、乙烷及氢气。脱氢反应的产品气出催化脱氢装置80后与MTO反应产品气汇合进入降温干燥系统90，经急冷、水洗等处理，其中所含的乙烯和丙烯与MTO反应产生的乙烯和丙烯一起在烯烃分离装置30得到分离，其中的氢气在脱甲烷塔312的塔顶收集。在脱甲烷塔顶得到的氢气、甲烷及一氧化碳加压至6.5MPa进入煤气化反应器，在反应器中甲烷通过水蒸汽转化反应生成一氧化碳和氢气。
[0043]实施例2 (如图2所示)
[0044]本实施例与实施例1的区别在于，甲醇制烯烃催化剂再生采用富氧再生的方式，再生烟气经降温、脱除催化剂后，不需要进行气体分离，经压缩后与煤气化装置40的合成气出气口和合成气净化装置70的入气口之间的第二流路相连通。待生催化剂与富氧空气(氧气含量60v%，氧碳质量比控制为1.5~2:1)接触发生烧焦反应。再生烟气典型组成为一氧化碳~50% ;二氧化碳~24%，氮气含量~26%。该组成随氧碳比的变化会发生变动。再生烟气经换热、急冷、水洗、干燥后，进入压缩机，增压至6.5MPa后与来自煤气化装置的粗合成气汇合，与粗合成气一起输入到净化装置70中，经变换、净化后进入合成气制甲醇系统10。
[0045]实施例3 (如图3所示)
[0046]本实施例与实施例1的区别在于，甲醇制烯烃催化剂再生采用氧气/ 二氧化碳混合气作为烧焦主风，再生烟气经换热、急冷降温脱除催化剂、干燥后进入气体分离装置，因为此时烟气的主要成分为一氧化碳和二氧化碳，采用普通的分子筛吸附剂即可。来自合成气净化装置的二氧化碳和来自空气分离装置的氧气混合后(氧气体积含量为30% )，进入甲醇制烯烃催化剂再生器，再生烟气的典型组成为一氧化碳40%，二氧化碳为60%。再生烟气经换热后降温至300°C后经急冷降温脱除催化剂，再经干燥后进入气体分离装置，在气体分离装置63内与分子筛吸附剂接触实现一氧化碳和二氧化碳的分离，分离后的一氧化碳经第三流路进入合成气制甲醇装置10。应当指出，分离得到的一氧化碳也可以与来自脱甲烷塔的塔顶气汇合后，经加压至6.5MPa进入煤气化系统。
[0047]由实施例1至3可以看出，由本发明所提供的这种煤基甲醇制低碳烯烃的系统通过把催化剂再生系统中所产生再生烟气中的一氧化碳及MTO产品气分离装置得到的氢气和甲烷返回至合成气制甲醇系统的反应流路中作为原料使用，一方面降低了原料单耗，提高了装置运行的经济性，另一方面避免了再生烟气的焚烧排放对外部环境造成的影响。同时，通过添加催化脱氢装置，不但可以将乙烷和甲烷脱氢所产生的氢气作为原料气返回至合成气制甲醇系统，还可以提高乙烯和丙烯的产率。
[0048]效果说明:
[0049](I)、采用本发 明煤基甲醇制低碳烯烃的系统可以降低低碳烯烃的原料单耗:以180万吨甲醇/年MTO工业装置为例，采用实施例1至3中的方案，能够将将MTO产品气中的乙烷和丙烷转化为乙烯、丙烯，这就能够增产乙烯1.55%以上，增产丙烯5.47%以上。同时理想状态下，回收利用的甲烷和再生烟气可以生成甲醇10.2吨/h，相当于节约煤16.3吨/h。生产低碳烯烃的甲醇单耗降低约3% ;煤单耗降低约4%。
[0050](2)、采用本发明煤基甲醇制低碳烯烃的系统还可以减少温室气体排放量:以180万吨甲醇/年MTO工业装置为例，正常生产时，再生烟气中一氧化碳含量约为17% (体积分数)，二氧化碳约为5%，因此将一氧化碳回收利用可以减少MTO环节二氧化碳排放量约80%。
[0051]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。
【权利要求】
1.一种煤基甲醇制低碳烯烃系统，其特征在于，所述煤基甲醇制低碳烯烃系统包括: 合成气制甲醇系统(10)，设有合成气入气口和甲醇出料口 ； 甲醇制低碳烯烃系统(20)，与所述合成气制甲醇系统的甲醇出料口相连，设有待生催化剂出料口和MTO产品气出气口 ； 烯烃分离系统(30)，包括脱甲烷塔(312)，所述脱甲烷塔(312)设有MTO产品气入气口，所述MTO产品气入气口与所述甲醇制低碳烯烃系统(20)的所述MTO产品气出气口相连，所述脱甲烷塔(312)还设有塔顶气出口 ； 煤气化系统(40)，与所述烯烃分离系统中脱甲烷塔(312)的塔顶气出口相连，设有合成气出气口，所述合成气出气口与所述合成气制甲醇系统(10)的合成气入气口相连； 催化剂再生系统(50)，与所述甲醇制低碳烯烃系统的待生催化剂出料口相连，设有再生烟气出口； 烟气分离系统(60)，与所述催化剂再生系统(50)的再生烟气出口相连，设有一氧化碳出气口 ；所述一氧化碳出气口与所述煤气化系统(40)的合成气出气口和合成气制甲醇系统(10)的合成气入气口之间的第一流路相连通。
2.根据所述权利要求1所述的系统，其特征在于，所述煤气化系统(40)与所述合成气制甲醇系统(10)之间设有合成气净化装置(70)，所述烟气分离系统(60)的一氧化碳出气口与第二流路或者第三流路相连通，所述第二流路位于所述合成气出气口和所述合成气净化装置(70)之间，所述第三流路位于所述合成气净化装置(70)合成气出气口和所述合成气制甲醇装置(10)的合成气入气口之间。
3.根据所述权利要求2所述的系统，其特征在于，所述烟气分离系统(60)包括: 气固分离装置(61)，位于所述催化剂再生系统(50)与所述第一流路之间，设有与所述催化剂再生系统(50)的再生烟气出气口相连的再生烟气入气口，以及与所述第一流路相连通的所述一氧化碳出气口。
4.根据所述权利要求2所述的系统，其特征在于，所述一氧化碳出气口与所述第三流路相连通时，所述烟气分离系统(60)包括: 气固分离装置(61)，位于所述催化剂再生系统(50)与所述第三流路之间，设有与所述催化剂再生系统(50)的再生烟气出气口相连的再生烟气入气口，及脱固气体出口，以及 气体分离装置(63)，位于在所述气固分离装置(61)与所述第三流路之间，设有与所述脱固气体出口相连的脱固气体入口及所述一氧化碳出气口。
5.根据所述权利要求3或4所述的系统，其特征在于，所述气固分离装置(61)为旋风分离器和/或急冷塔。
6.根据所述权利要求4所述的系统，其特征在于，所述气体分离装置(63)为分子筛变压吸附装置或膜分离装置。
7 .根据所述权利要求6所述的系统，其特征在于，所述气体分离装置(63)为分子筛变压吸附装置时，所使用的吸附剂为5A分子筛，优选为担载铜的5A分子筛。
8.根据所述权利要求3或4所述的系统，其特征在于，所述烟气分离系统(60)还包括换热装置(65)，所述换热装置(65)设置在所述催化剂再生系统(50)的再生烟气出气口与所述气固分离装置(61)的再生烟气入气口之间，优选地，所述换热装置(65)用于加热所述煤基甲醇制低碳烯烃系统中待加热流路。
9.根据所述权利要求1至8中任一项所述的系统，其特征在于，所述煤基甲醇制低碳烯烃的系统还包括: 催化脱氢装置(80)，其上设有乙烷入口和/或丙烷入口，以及含氢产品气出气口，所述含氢产品气出气口与所述MTO产品气出气口和所述MTO产品气入气口之间的流路相连通。
10.根据所述权利要求9所述的系统，其特征在于，所述烯烃分离系统中还包括: 脱乙烷塔(314)，与所述脱甲烷塔(312)的塔底液出液口相连，其上包括C2组分输出口和C3组分输出口 ； 乙烯精馏塔(315)，与所述脱乙烷塔(314)的C2组分输出口相连，包括乙烯出口和乙烷出口 ； 丙烯精馏塔(316)，与所述脱乙烷塔(314)的C3组分输出口相连，包括丙烯出口和丙烷出口 ； 所述乙烯精馏塔(315)的乙烷出口与所述催化脱氢装置(80)的乙烷入口相连；所述丙烯精馏塔(316)的丙烷 出口与所述催化脱氢装置(80)的丙烷入口相连。
【文档编号】C07C5/333GK104003833SQ201410240717
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年5月30日 优先权日:2014年5月30日
【发明者】吴秀章, 南海明, 文尧顺, 关丰忠, 卢卫民, 公磊 申请人:神华集团有限责任公司, 中国神华煤制油化工有限公司