专利名称：一种以煤和天然气为原料制烯烃的多联产装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种以煤和天然气为原料制烯烃的多联产装置。
背景技术：
乙烯、丙烯是石化产业最基础的原料，乙烯的产量高低被认为是国民经济发展水平的标志，随着我国经济和社会的发展，未来仍会保持较高的刚性需求。传统的乙烯生产方法主要以乙烷、丙烷、石脑油、轻质柴油为原料，通过管式炉蒸汽裂解制乙烯，但是中国轻烃和石油资源十分有限，不能满足乙烯轻质化原料要求，而且原油价格的不断上涨，使得传统乙烯生产工艺的产品成本偏高。经过多年的发展，管式炉蒸汽裂解乙烯的技术已相当成熟，在降低能耗、提高乙烯收率、装置稳定性方面有了较大的进展。但是蒸汽裂解温度高，对设备材质要求苛刻，装置投资昂贵，规模上要求达到一定的经济水平才能有较好的效益回报。因而在炼厂规模较小或原料供应条件较差的地区发展受到限制。近几年来，国内外发展起来几种新型的乙烯制取工艺。目前比较先进的工艺有天然气制乙烯、低碳烯烃制乙烯、煤炭-甲醇-烯烃等几种。天然气制乙烯工艺中，首先需要进行天然气转化制取合成气，然后用来合成烯烃，这种工艺的主要优点是流程短、设备投资较低、CO2排放少。但是采用天然气蒸汽转化法得到的合成气H2/C0 —般为2. 5 3. O,其值偏高，下游产品合成前需要补充CO2来降低H2/C0，需要额外消耗能量，而且天然气转化时需要的燃料天然气约占天然气总耗量的1/3，天然气消耗量大。若是能用其他廉价燃料代替传统转化工艺中耗量较大的燃料天然气，将会大幅度的降低生产成本。以煤为原料，经由甲醇制取乙烯的路线，已经成为近期关注的焦点，随着几项示范工程的运行，煤制烯烃项目陆续进入发展和完善阶段，产品竞争力和项目经济性得到很好发展。采用煤制合成气工艺制得的合成气H2/co < 1，其值偏低，下游产品合成时往往需要进一步将水煤气中的CO变换为H2来提高H2/C0，变换的同时又产生了 CO2，增加了 0)2对环境的排放，且在回收CO2、脱除CO2和CO变换的过程中需要消耗额外能量，使得系统的能量利用效率较低。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种以煤和天然气为原料制烯烃的多联产装置，该工艺根据煤制合成气“碳多氢少”、天然气合成气“碳少氢多”的特点，综合利用煤和天然气为原料制取烯烃产品，同时将甲醇合成的未反应气替代燃料天然气，送往重整反应器燃烧室燃烧，提供天然气气化需要的热量。通过能源的综合利用，降低了产品能耗，达到了循环经济的目的。该装置体现了“减量化、再循环、再利用”的循环经济理念，主要产品市场前景广阔，具有较强的市场竞争能力。本实用新型所述的以煤和天然气为原料制烯烃的多联产装置包括煤气化炉、净化装置、脱硫塔、天然气重整反应器、压缩机、合成气混合器、精脱硫塔，甲醇合成塔、甲醇精馏塔、燃气轮机联合发电装置、MTO装置和循环压缩机；煤气化炉、净化装置、脱硫塔、合成气混合器、精脱硫塔，甲醇合成塔、甲醇精馏塔依次连接，甲醇合成塔与MTO装置连接；甲醇合成塔未反应气体出口与燃气轮机联合发电装置连接；天然气重整反应器入口与天然气原料管线连接，出口通过压缩机与合成气混合器连接；天然气重整反应器通过循环压缩机与甲醇合成塔连接。以煤和天然气为原料制取烯烃的多联产工艺包括以下步骤原料煤经预处理后，与水蒸气、氧气在煤气化炉中气化后在净化装置、脱硫塔进行初级净化和脱硫处理；天然气经天然气重整反应器反应后与煤制合成气按比例混合后在甲醇合成塔进行甲醇合成和烯烃合成，甲醇合成的未反应气体一部分进行循环，另一部分送往燃气轮机发电。所述的煤气化炉采用德士古气流床水煤浆气化炉。所述的天然气重整反应器采用水蒸气转化法反应器。所述的甲醇合成塔采用鲁奇低压合成塔。所述的烯烃合成采用大连化物所DMTO装置。该工艺具体实施方法包括以下步骤I.原煤气化和净化原料煤经预处理后，与水蒸气、氧气在压力5. 2MPa和温度1200°C的条件下进行气化反应，得到主要含CO、H2, CO2的水煤气，水煤气经初步净化得到初净化水煤气。2.脱硫可采用低温甲醇洗法或者国内较成熟的NHD法或其它湿法脱硫技术，水煤气脱硫处理后，将水煤气净化到总硫含量彡10mg/Nm3，得到净化后的水煤气。3.天然气重整天然气和水蒸气混合后在压力2. 5MPa、温度860°C的条件下进行重整反应，产生的合成气在换热器中回收热量，用于预热天然气和水蒸气的混合物，随后用于生产饱和蒸汽。4.合成气混合将天然气制合成气加压到5. 2Mpa后，与净化后的水煤气按照甲醇生产需要的氢碳比(H2-CO) / (CO2+⑶)为2. 05 2. 10进行混合，得到目标合成气。5.精脱硫处理得到甲醇合成气采用干法脱硫剂对目标合成气进行精脱硫处理，使混合气中的总硫含量脱至
O.Ippm以下,得到合格的甲醇合成原料气。6.合成甲醇将上述得到的合格合成气经压缩、预热后送往甲醇合成塔，在压力5MPa、温度250°C下反应，甲醇合成塔排出的反应产物经冷却后，分离出粗甲醇，粗甲醇经精馏得到精甲醇。7.燃气轮机联合发电将甲醇合成后的未反应气体送往燃机轮机燃烧室燃烧，产生1260°C的高温高压的燃气从燃烧室排出，然后送入透平膨胀做功，排出的560°C的高温烟气经余热锅炉回收显热产生过热蒸汽，驱动蒸汽轮机发电并供热。[0028]8.合成烯烃 (I)将上述的甲醇在压力O. 4MPa、温度450°C条件下，送入MTO装置，将甲醇原料与磷酸硅铝盐分子筛催化剂接触。使甲醇转化成含乙烯、丙烯的产品物流，并在所述催化剂上形成积炭。(2)将所述产品物流与催化剂分离，分离出的带有积炭的催化剂送入再生器再生。(3)经过再生的催化剂返回到反应区。本实用新型技术具有以下优点(I)能耗低。本实用新型可以根据具体情况，通过调整原料煤和天然气的比例，对合成气的仏/co进行调整满足下游产品合成的需求，弥补了单纯采用煤或天然气原料氢碳比严重不平衡的问题，实现了两种原料的优势互补，该工艺节省了回收co2、CO变换和脱除CO2的能耗。(2) CO2排放低。以煤为原料的多联产工艺需要靠CO变换来提高H2/C0，而变换过程中会产生大量CO2，增加了 CO2排放。而本实用新型单纯通过调节煤、天然气比例来实现甲醇合成H2/C0的要求，无需进行变换，CO2排放较低。(3)耦合程度高。本实用新型以煤和天然气为原料，同时生产甲醇、烯烃、电力产品，系统集合程度高，各个环节的能量情况良好，整个工艺过程蒸汽和电力自给，无需外供蒸汽和电量，与国内先进的煤制烯烃工艺相比，能量利用率提高约5%。
图I为本以煤和天然气为原料制烯烃的多联产装置图。
具体实施方式
本实用新型所述的以煤和天然气为原料制烯烃的多联产装置包括煤气化炉、净化装置、脱硫塔、天然气重整反应器、压缩机、合成气混合器、精脱硫塔，甲醇合成塔、甲醇精馏塔、燃气轮机联合发电装置、MTO装置和循环压缩机；煤气化炉、净化装置、脱硫塔、合成气混合器、精脱硫塔，甲醇合成塔、甲醇精馏塔依次连接，甲醇合成塔与MTO装置连接；甲醇合成塔未反应气体出口与燃气轮机联合发电装置连接；天然气重整反应器入口与天然气原料管线连接，出口通过压缩机与合成气混合器连接；天然气重整反应器通过循环压缩机与甲醇合成塔连接。
权利要求1.一种以煤和天然气为原料制烯烃的多联产装置，包括煤气化炉、净化装置、脱硫塔、天然气重整反应器、压缩机、合成气混合器、精脱硫塔，甲醇合成塔、甲醇精馏塔、燃气轮机联合发电装置、MTO装置和循环压缩机；其特征在于煤气化炉、净化装置、脱硫塔、合成气混合器、精脱硫塔，甲醇合成塔、甲醇精馏塔依次连接，甲醇合成塔与MTO装置连接；甲醇合成塔未反应气体出口与燃气轮机联合发电装置连接；天然气重整反应器入口与天然气原料管线连接，出口通过压缩机与合成气混合器连接；天然气重整反应器通过循环压缩机与甲醇合成塔连接。
2.根据权利要求I所述的以煤和天然气为原料制烯烃的多联产装置，其特征在于所述的煤气化炉采用德士古气流床水煤浆气化炉。
3.根据权利要求I所述的以煤和天然气为原料制烯烃的多联产装置，其特征在于:天然气重整反应器采用水蒸气转化法反应器。
4.根据权利要求I所述的以煤和天然气为原料制烯烃的多联产装置，其特征在于甲醇合成塔采用鲁奇低压合成塔。
5.根据权利要求I所述的以煤和天然气为原料制烯烃的多联产装置，其特征在于ΜΤ0装置采用大连化物所DMTO装置。
专利摘要本实用新型涉及一种以煤和天然气为原料制烯烃的多联产装置，由煤气化炉、净化装置、脱硫塔、天然气重整反应器、压缩机、合成气混合器、精脱硫塔，甲醇合成塔、甲醇精馏塔、燃气轮机联合发电装置、MTO装置和循环压缩机组成；煤气化炉、净化装置、脱硫塔、合成气混合器、精脱硫塔，甲醇合成塔、甲醇精馏塔依次连接，甲醇合成塔与MTO装置连接；甲醇合成塔未反应气体出口与燃气轮机联合发电装置连接；天然气重整反应器入口与天然气原料管线连接，出口通过压缩机与合成气混合器连接；天然气重整反应器通过循环压缩机与甲醇合成塔连接；本装置改善了煤制烯烃工艺氢碳比严重不平衡的问题，减少了天然气的消耗量，系统的能耗、CO2排放和降低成本。
文档编号C07C1/04GK202744473SQ20122030082
公开日2013年2月20日 申请日期2012年6月21日 优先权日2012年6月21日
发明者李云, 杨莉, 程光旭, 张早校 申请人:中国石油天然气股份有限公司, 西安交通大学