[發明專利]合成氣制備烯烴的淺冷分離裝置和方法

在審

• 申請號: 201811275737.9
• 申請日: 2018-10-30
• 公開（公告）號: CN111116300A
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發明（設計）人: 胡帥;楊衛勝;胡松
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司上海石油化工研究院
• 主分類號: C07C11/04
• 分類號: C07C11/04;C07C11/06;C07C7/11;C07C7/12;C07C7/04
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本發明涉及一種合成氣制備烯烴的淺冷分離裝置和方法，主要解決合成氣制備烯烴反應過程轉化率低導致產品氣中含大量未轉化合成氣影響后續分離過程、現有分離技術中脫二氧化碳、一氧化碳和氫氣設備效率低、現有分離技術需要采用深冷分離的問題。所述分離裝置，包括：1)脫丙烷塔；2)脫碳區；3)脫氫區；4)換熱區；5)粗分塔；6)乙烯回收塔的技術方案較好地解決了上述問題，可用于合成氣制備烯烴產品的分離過程，具有設備效率高、產品回收率高、產品純度高、分離過程能耗低的優點。

技術領域

本發明涉及一種合成氣制備烯烴的淺冷分離裝置和方法，特別是一種合成氣一步法制備烯烴的分離裝置和方法。

技術背景

烯烴，特別是乙烯、丙烯和丁烯是重要的基礎化工原料，近年來，其需求量在不斷增加。一般地，烯烴主要來自于石油加工過程。隨著石油資源的日益匾乏，由石油資源生產乙烯、丙烯的成本不斷增加，發展由煤或天然氣等非石油資源生產烯烴的技術越來越引起國內外的重視。以煤、天然氣等為原料制低碳烯烴的方法，通常是將煤和天然氣轉化成合成氣，然后由合成氣制取低碳烯烴。從長遠來看，這對我國能源結構的調整以及減少對石油資源的依賴具有重要的戰略意義。

當前成熟的煤制烯烴技術路線，包括煤氣化、合成氣凈化、甲醇合成及甲醇制烯烴四項核心技術。煤制烯烴首先將煤氣化制成合成氣，接著將合成氣變換，然后將轉換后的合成氣凈化，最后將凈化合成氣制成粗甲醇并精餾，最終產出合格的甲醇。煤制烯烴主要面問題主要有：技術路線長，設備數量多，裝置投資大，原材料及能耗大，水耗高。

由合成氣直接制烯烴避免了中間產物的合成和純化工序，工藝路線較短，投資成本和操作費用有所降低。但是，合成氣直接制烯烴工藝尚沒有實現工業化運行，主要研究仍集中于催化劑的開發，而對于工藝流程的開發、產品分離方案的設計等方面研究則十分匱乏。

從專利和文獻披露的方法來看，合成氣直接制烯烴是費托(F-T)合成過程，產物分布在很廣的碳數范圍，反應出口產品氣中含有大量的未轉化合成氣，低碳烯烴的選擇性較低，這不僅增加了分離難度，而且在很大程度上影響了經濟效益的提高。

CN 102666441 A公布了從合成氣體生產低級烯烴使用的負載型鐵基催化劑，通過例如費-托(Fischer-Tropsch)工藝從包括一氧化碳和氫氣的原料流生產低級烯烴的方法，反應溫度高于270℃且不過500℃的溫度下進行，催化劑組合物含鐵顆粒具有低于20m優選地低于10nm的平均粒度。

CN 102971277 A公布了由合成氣生產輕質烯烴使用鐵基催化劑，在250～350℃的溫度范圍和10～40巴(bar)的壓力范圍內使合成氣與鐵基催化劑接觸的步驟制備輕質烯烴如C_2～4烯烴的方法。合成氣的H2：CO的摩爾比在1.5～2.5的范圍。

CN 103664447 A公布了一種合成氣制烯烴的方法催化劑的組成，以摩爾比為0.8～2.2的CO與H₂混合氣為原料，在反應溫度250～350℃，反應壓力0.5～2.5MPa，體積空速1000～4000小時^-1的條件下，與催化劑接觸反應生成烯烴，其中催化劑以重量份數計包括以下組分：1～20份選自ZSM-5或β沸石中一種的殼和80～99份的內核。