[实用新型]一种以煤和天然气为原料经合成气制烯烃的系统

说明书

技术领域

本实用新型属于能源化工设备系统领域，具体涉及一种以煤和天然气为原料经合成气制烯烃的系统。

背景技术

烯烃生产有石油、天然气、煤和生物质等多种原料路线，占主流的原料路线是石脑油和天然气，其中石脑油占50％以上。世界石油储量越来越少，而烯烃供求矛盾在新兴经济体国家尤为突出，发展非石油路线烯烃生产技术迫在眉睫。中国是一个富煤、贫油、少气的国家，大型煤制烯烃项目成为各界关注的热点，开发以煤为原料制烯烃具有重要的战略意义。

煤基烯烃主要有两种路径，一是煤经甲醇制烯烃；二是煤经合成气制烯烃。前者已经工业实施，神华包头煤制烯烃采用了DMTO技术，是全球首套且成功商业化运营的煤经甲醇制烯烃工业化装置。目前煤经甲醇制烯烃已有276万吨烯烃装置投入商业化运行。为进一步缩短反应路径、降低投资成本，煤经合成气制烯烃成为近年来的研究热点。研究主要集中在高效催化剂的开发，在工艺流程设计、新工艺设计等方面研究相对匮乏。

煤经甲醇制烯烃系统主要由水煤浆制备单元、空气分离单元、煤气化单元、水煤变换单元、合成气净化单元、甲醇合成单元以及甲醇制烯烃单元组成。原料煤经洗选研磨后与水混合制成水煤浆，水煤浆进入煤气化单元，与空气分离单元得到的氧气经高温气化炉制成合成气，粗合成气进入水煤气变换单元调整氢碳比，之后进入合成气净化单元脱除合成气中的硫化物和二氧化碳等酸性气体，洁净的合成气经甲醇合成单元合成甲醇，然后经甲醇制烯烃单元合成乙烯，丙烯和丁烯。但现有煤经甲醇制烯烃过程存在两个主要问题：第一，煤制烯烃工艺路线长和流程复杂；第二，煤制烯烃过程的直接二氧化碳排放高达5-6t/t烯烃。与煤经甲醇制烯烃相比，现有技术中的煤经合成气制烯烃虽然减少了甲醇合成装置，降低了投资，但其二氧化碳排放依然较高而且能效低，其原因是煤气化过程所产生的粗合成气的氢碳比仅为0.7:1左右，而费托合成烯烃所需的氢碳比为1:1～2:1，因此粗合成气需进入水煤变换单元，将合成气中的CO转化为H₂和CO₂，其次费托合成烯烃过程产生约30％的二氧化碳产品，这样就造成了大量的CO₂排放和碳元素的浪费且烯烃产量低。

为了降低煤制烯烃二氧化碳排放和提高能效，富碳资源与富氢资源联供过程是一条可行的路径。例如，煤和天然气联供制甲醇过程，能效比煤单独生产甲醇过程提高了五个百分点，过程的净收益提高1.4倍。在气资源丰富地区应可发展煤与煤层气，油田气或焦炉气联供制烯烃。但目前尚没有煤与天然气联供合成气生产烯烃的相关系统。

实用新型内容

为了解决以上现有技术的缺点和不足之处，本实用新型的目的在于提供一种以煤和天然气为原料经合成气制烯烃的系统。

本实用新型目的通过以下技术方案实现：

一种以煤和天然气为原料经合成气制烯烃的系统，包括水煤浆制备单元、空气分离单元、煤气化单元、水煤气变换单元、合成气净化单元、费托制烯烃单元和甲烷干重整单元，合成气净化单元和费托制烯烃单元之间设置合成气混合器，甲烷干重整单元前设置甲烷混合器和二氧化碳混合器，水煤浆制备单元设置原料煤入口和原料水入口；空气分离单元设置空气入口、净化氮气出口和净化氧气出口，净化氮气出口连接到合成气净化单元，净化氧气出口连接到煤气化单元；煤气化单元设置水煤浆入口与水煤浆制备单元出口相连；水煤气变换单元设置水蒸气入口及与煤气化单元出口相连的煤气化合成气入口；合成气净化单元设置变换合成气入口、净化二氧化碳出口、硫化物出口和净化合成气出口，变换合成气入口与水煤气变换单元出口相连；费托制烯烃单元设置混合合成气入口、未反应合成气出口、费托合成甲烷出口和费托合成二氧化碳出口；甲烷干重整单元设置混合甲烷入口、二氧化碳入口和甲烷干重整合成气出口；合成气混合器入口与净化合成气出口、甲烷干重整合成气出口和未反应合成气出口相连，其出口与混合合成气入口相连；甲烷混合器入口与外加甲烷入口和费托合成甲烷出口相连，其出口与混合甲烷入口相连；二氧化碳混合器入口与净化二氧化碳出口和费托合成二氧化碳出口相连，其出口与二氧化碳入口和二氧化碳排空口相连。