CN1786119A - 一种以合成气为原料联产油品和电能的方法 - Google Patents

Abstract

一种以合成气为原料联产油品和电能的方法，该方法通过费托合成反应获得液体烃产物、有机含氧化合物以及未反应尾气。从部分尾气中回收氢气来对液体烃产物加氢提质并进行分馏获得成品油；一部分未回收氢气的尾气，或者与回收氢气后的尾气一起，进入燃气－蒸汽联合循环发电机组发电；至少一部分费托合成副产的蒸汽过热后进入中压或低压蒸汽发电机组发电；回收的不含酸的有机含氧化合物予以收集，作为发电储备燃料或其它过程的燃料，或者进一步加工为高纯度化学品。

Description

一种以合成气为原料联产油品和电能的方法

技术领域

本发明涉及一种以合成气为原料联产油品和电能的方法。

背景技术

以含碳原料制备合成气进行费托合成，联产油品和电能是二十一世纪清洁能源的重要发展方向，在公开的专利和文献中多有报道。

根据公开的专利和文献所了解到的一般的费托合成联产油电联产***主要包括以下两个步骤：

(1)油品合成。

合成气为以H₂和CO为主的混合气体，可在费托合成催化剂上发生费托合成反应。通过费托合成得到的产物种类和数量取决于很多条件，如反应器形式，工艺条件，催化剂形式等。目前商业化运行的主要有四种反应器形式：管式固定床、循环流化床反应器、固定流化床反应器和浆态鼓泡床反应器。这些反应器可以操作在高温和低温费托合成过程。一般有两种费托合成催化剂：钴基催化剂和铁基催化剂。费托反应器的产物一般由水蒸气、二氧化碳、氮气、未反应合成气(H₂和CO)、气体烃(C1-C5)，液体烃(C5+)和醇醛酮酸酯等含氧化合物组成。一般大多数水蒸气、液体烃产品和含氧化合物被冷凝和分离，最终反应产物一般可分为尾气、液体烃和反应水几个流股。液体烃在下游产品提质工段予以加工获得成品油，而反应水送到水处理工段处理。费托合成尾气由水蒸汽、CO₂、CH₄、N₂以及未反应合成气(H₂+CO)、蒸汽烃产品组成。该尾气可以有部分循环回气化单元，或者循环回费托合成反应器入口，或者作为燃料燃烧。

(2)整体煤气化联合循环(IGCC)发电。

所谓联合循环就是把在中低温区工作的蒸汽轮机的朗肯循环和在高温区工作的燃气轮机的布雷登循环的叠置，组成一个总能***循环，由于它有很高的燃气初温(1200℃～1500℃)和蒸汽作功后很低的终温(30～40℃)，实现了热能的梯级利用，使总的循环效率很高。而IGCC***则是利用含碳物料气化获得的合成气作为燃气来进行联合循环发电。对于多联产***，除去用于合成油品或化学品的部分外，合成气主要作为燃料燃烧，去气体透平***产电。热的透平弛放气通过热回收***副产高压蒸汽，该高压蒸汽可以膨胀通过蒸汽透平来驱动电机产生额外的电力。

下面的一些专利基本涉及了现有主要的联合油品生产/IGCC电厂操作技术。

美国专利20050150820提供了一种气化、烃合成和石油炼制相集成的过程，该方法采用膜分离器将一部分合成气分为贫氢和富氢流股，富氢流股与合成气混合调节H₂/CO比，去费托合成，另一部分富氢流股经PSA脱氢后作为第二股贫氢流股与前述贫氢流股去公用工程单元副产蒸汽和发电。

美国专利20030083390提供了一种尾气利用技术，该技术主要特点是将气化获得的合成气进行费托合成后尾气予以循环，尾气脱除CO₂以及去发电。

美国专利6,711,903提供了一种发电的方法，该方法适用于现有电厂改造，通过合成气费托合成的尾气作为燃料的一部分发电。

美国专利5,865,023提供的是一种从合成气联产电力和一种或多种化学产品或液体燃料的过程，通过未反应的尾气来提供燃料给燃气透平，其特色在于其提出的提高效率的方式，未反应合成气加热增湿再去燃气透平。

美国专利5,543,437公开了一种从煤基合成气制备费托产品及发电的方法。产品产率根据合成气作为发电燃料需求的变化而变化。

美国专利4,549,396提供一个用煤来发电的过程，通过将煤气化为合成气和燃烧合成气来发电，其特色在于使用空气来气化，而且合成气转化为液体烃混合物和C4以下气体，C4以下气体用于燃烧发电，液体烃混合物用于峰值发电。

美国专利4,092,825提供了一个由固体含碳物质来发电的过程，通过气化获得合成气，一部分合成气在催化剂作用下生成混合物，其中的含氧化合物加氢转换为烃类，获得的C3以上烃及另一部分合成气用于发电。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种更为经济和灵活的以合成气为原料联产油品和电能的方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种以合成气为原料联产油品和电能的方法包括以下步骤：

(1)合成气在一级或多级串联反应器中发生费托合成反应，获得液体烃产物和尾气以及含有机含氧化合物的反应水；

(2)一部分尾气直接送去燃气-蒸汽联合循环发电机组发电，还有一部分尾气经回收氢气后，再送去燃气一蒸汽联合循环发电机组发电或作为其它过程的燃料使用；

(3)费托合成反应放出的热量副产蒸汽，一部分送去中压或低压蒸汽机组发电；

(4)对含有机含氧化合物的反应水进行处理，分离为含杂醇、醛、酮的流股和含酸废水，含杂醇、醛、酮的流股可以作为联合循环发电的储备燃料，或作为其它过程的燃料，或者进一步加工为纯度较高的醇、醛、酮等化学品；

(5)费托合成液体烃产物通过前面获得的氢气加氢提质，经过一个或多个分离塔分馏为多种油品。

所述的液体烃产物取决于所选择的费托合成过程，该过程可以是高温费托合成过程，费托合成反应温度为300-380℃；也可以是低温费托过程，费托合成反应温度为200-250℃。

所述的费托合成反应器为单级时，一部分尾气循环回反应器入口，其余按所述的第(2)个步骤处理；或者所有尾气全部按照所述的第(2)个步骤处理。

所述的费托合成反应器为多级串联时，除最末一级反应器的尾气外，每一级的尾气都可以或者部分循环回反应器入口，其余去下一级反应器，或者全部去下一级反应器。

所述的费托合成反应器为多级串联时，最末一级反应器的尾气或者部分循环回反应器入口，其余按所述的第(2)个步骤处理，或者全部按照所述的第(2)个步骤处理。

所述的液体烃混合物的加氢提质和分馏可以根据其烃馏分及需求来实现某种油品的最大化，某些不宜作为产品的馏分将作为发电的储备燃料或者其它过程的燃料。

所述的脱氢尾气可以在脱氢气之前脱除其中的二氧化碳和水分，冷冻回收其中的低碳烃组分。

所述的冷冻回收的低碳烃组分，主要组成为C3到C5的烃类组分，可以作为发电或其它工段的储备燃料，也可以和其他液体烃产物混合后进一步加工油品。

所述的作为原料的合成气，也可以有一部分直接作为燃气的补充去联合循环发电。

所述的送去发电工段费托合成尾气，可以对其中的二氧化碳予以脱除收集。

所述的液体烃产物加氢提质过程产生的尾气，去燃料气管网或火炬***。

所述的脱氢的尾气的量由加氢提质过程需要的量所决定，或者由其它氢气用户的氢气需求量所决定。

所述的中压蒸汽轮机机组的压力为3.5MPa-5.0MPa，所述的低压蒸汽轮机机组的压力为0.7MPa-2.0MPa，中压或低压取决于费托合成过程为高温费托合成过程还是低温费托合成过程，高温费托合成过程采用中压机组，低温费托合成过程采用低压机组。

所述的其它氢气用户，可以是燃料电池或其他联合生产工段。

所述的作为发电储备原料的含杂醇、醛、酮的流股、多余馏分或低碳烃产品，既可用于满足峰值负荷发电的补充燃料，也可用于装置开车期间和事故状态时的备用原料。

所述的燃气-蒸汽循环发电机组的出口排放烟气，可以对其中的二氧化碳予以脱除收集。

所述的尾气可以有一部分直接作为其它过程的燃料气。

所述的一级或多级串联费托合成反应器，每一级为一个或多个并联的费托合成反应器。

与现有技术相比，本发明具有以下特点：

(1)提供了一种经济、可行、灵活的联产成品油和电能的方法；

(2)不直接采用大量的合成气来发电，而是主要用尾气来作为燃气发电，资源利用率高；

(3)通过燃气-蒸汽联合循环发电机组和中压或低压蒸汽发电机组来分别对合成尾气和合成副产蒸汽的能量最大限度的回收；

(4)仅一部分尾气进行回收氢气，以获得液体烃产品加氢提质或其它过程所需的氢源；而大部分费托合成尾气直接去发电，使脱碳、冷冻和脱氢单元的设备投资大大降低；

(5)所有或部分的有机液体产物均可作为备用燃料或电厂峰值发电的储备燃料；

(6)根据需要可以调节油品和电能的产出量，还可以有效控制CO₂的排放量。

附图说明

图1为一般的油电联产装置的总流程框图。

图2所示为一种形式的油电联产装置的费托合成反应工段及反应水处理工段，其中费托合成反应为单级。

图3所示为油电联产装置的尾气回收氢工段。

图4所示为油电联产装置的产品加氢提质工段。

图5所示为油电联产装置的发电工段。

图6为另外一种形式的油电联产装置的费托合成反应工段及反应水处理工段，其中费托合成反应为两级串联。

图7所示为又一种形式的油电联产装置的费托合成反应工段及反应水处理工段，其中费托合成过程为高温费托合成过程。

图8所示为油电联产装置另外一种形式的产品加氢提质工段。

图9所示为油电联产装置另外一种形式的的发电工段。

具体实施方式

一般的以合成气为原料联产油品和电能的总流程框图如图1所示。合成气1在包括一级或多级串联费托合成反应器的费托合成反应工段2中发生费托合成反应，生成液体烃产物17，反应尾气11和反应水7。

锅炉给水3进入费托合成反应工段2，回收反应放出的热量副产中压或低压蒸汽4，中压或低压蒸汽4进入中压或低压蒸汽轮机发电机组工段5，产出电能6。

尾气11分为两股，其中流股13进入尾气回收氢工段14回收氢气，获得的流股16，即氢气，或者氢气和低碳烃，与液体烃产物17一起进入产品加氢提质工段18生产成品油流股19；脱氢后的尾气流股15与未脱氢的尾气流股12一起进入燃气-蒸汽循环发电机组工段10，产出电能20。

反应水7进入含氧化合物回收工段8，获得以醇类为主，含少量水分和其它有机含氧化合物的含杂醇、醛、酮的流股9，作为燃气-蒸汽循环发电机组工段10的补充燃料，提供额外的发电能力。

具体实施方式将结合附图及下面的实施例予以进一步说明。

实施例1

此实施例过程为兼顾油品产量和发电量的联产***。费托合成技术采用低温费托合成技术。装置生产能力为年产80万吨油品，最大发电能力480MW，其中费托合成反应器为单级。

实施例1的费托合成反应工段及反应水处理工段如图2所示。新鲜合成气21温度为40℃，压力2.9MPaG，流量780000Nm³/h，摩尔组成为H₂：0.600，CO：0.390，CO₂：0.004，Ar：0.001，CH₄：0.001，N₂：0.004。合成气21与反应循环尾气22混合，混合后气体流股23先后经过两级换热器24和25进行预热，预热到140℃进入两个并联的浆态床反应器26，在低温费托催化剂的作用下，2.8MPaG，230℃下发生费托合成反应，合成气在反应器中部分转化为液相与气相的烃类物质：液相产物27从反应器内分离出来，经换热器28冷却后作为石蜡产品29，产量为58.64t/h；气相产物30进入激冷塔31冷却洗涤。激冷塔31底部一部分液相出料32经冷却器33冷却后作为高温冷凝物产品34，产量为22.86t/h；另外一部分液相出料35用循环泵36循环后在换热器25中与反应器入口气体37换热，出口流股38再经换热器39进一步冷却到110℃进入激冷塔31塔顶，使塔顶出口气体40温度为130℃。气体流股40先后经热脱盐水冷却器41和循环水冷却器42冷却至40℃后，进入高压分离器43分离出液相：油相烃类物质44作为低温冷凝物产品，产量19.25t/h；水相产品45为富含含氧化合物的反应水，产量119.63t/h。

反应水45进入反应水精馏塔46，塔顶获得含杂醇、醛、酮的流股47，流量6.29t/h，为含30％水分的醇、醛、酮等含氧化合物(以醇为主)，作为燃气-蒸汽联合循环发电机组储备燃料；塔底废水48，流量113.34t/h，含甲醇小于100ppm，送去废水处理。

高压分离器43分离出来的尾气55为747088Nm³/h，分为两部分。其中流股57的流量为467990Nm³/h，经压缩机58压缩后返回反应器入口；流股56为279098Nm³/h，分为两股：流股49，48115Nm³/h，用于回收氢气；流股50，230983Nm³/h，送去燃气-蒸汽联合循环发电机组作为燃气发电。上述尾气摩尔组成为H₂O：0.003，H₂：0.500，CO：0.300，CO₂：0.140，Ar：0.004，CH₄：0.026，C₂H₄：0.003，C₂H₆：0.001，C₃H₆：0.002，C₃H₈：0.001，C₄H₈：0.002，C₄H₁₀：0.001，C₅H₁₀：0.002，C₅H₁₂：0.001，C₆H₁₂：0.001，C7：0.001，乙醇：0.001，丙酮：0.001，N₂：0.010。

费托合成反应产生的热量通过反应器26内冷管51，以锅炉水副产蒸汽的方式移走，在气包53中副产饱和蒸汽54，压力为1.6MPaG，约538t/h，分为两部分：流股59，363t/h，送去发电工段的低压蒸汽发电机组发电；流股60，138t/h，送去蒸汽管网供各工段使用。

实施例1的尾气回收氢工段如图3所示。尾气流股49，进入脱水单元60脱水，脱水后流股63经冷却器61和62两级冷却到-40℃左右，尾气中绝大部分C3以上组分以及部分含氧化合物被冷却下来成为液体，形成气液混合物流64，通过气液分离器65进行分离：液体部分66进入气提塔67，用氮气流股68气提出液体中的绝大部分二氧化碳作为流股69放出，其中CO₂可以进一步予以收集：其余流股70为低碳烃产品，有1.12t/h，作为电厂储备燃料。气液分离器65顶部气体72经过换热器71复热后成为尾气73，进入变压吸附装置74分离出其中的氢气，获得99.5％氢气流股75约22868Nm³/h，该氢气流股分为两部分，其中流股76为18727Nm³/h，用于粗产品的加氢提质，流股77为4141Nm³/h，用于催化剂还原。分离出氢气、二氧化碳和轻烃后的尾气78，富含一氧化碳、甲烷和含少量残余轻烃，约17825Nm³/h，去燃气-蒸汽联合循环发电机组。该尾气组成为H₂：0.067，CO：0.806，Ar：0.010，CH₄：0.069，C₂H₄：0.007，C₂H₆：0.001，C₃H₆：0.005，C₃H₈：0.001，C₄H₈：0.003，C₄H₁₀：0.001，C₅H₁₀：0.002，N₂：0.028。

实施例1的产品加氢提质工段如图4所示，费托生产的三种液相产品(低温冷凝物44、高温冷凝物34和石蜡29)混合后的流股80流量为100.75t/h，首先与氢气流股82混合，经换热器83预热后，进入加氢处理反应器84。其中氢气流股82由加氢处理循环氢流股85和加氢处理补给氢流股81混合组成，而加氢处理补给氢气流股81来自尾气回收获得的氢气流股76。

在加氢处理反应器84中，在加氢处理催化剂的作用下，主要进行烯烃的加氢饱和反应，还有杂质的加氢脱除，经过加氢处理后的出口液体烃混合物87先经过热高压分离器88分离出热气相物流89和热液相物流90，热气相物流89经冷却器91冷却到40℃后进入冷高压分离器92。在冷高压分离器92中分离出以氢气为主的高压气相流股93，由循环压缩机94循环回加氢处理反应器84入口使用；分离出的冷液相流股95与热高压分离器的热液相流股90混合进入冷低压分离器96，减压闪蒸后得到的气体97送去火炬***，液体98引入汽提塔99。汽提塔99的气相100送去燃料气管网，底部引出液相101经加热器102加热后送去分馏塔103分馏，塔顶产出石脑油流股104，侧线抽出柴油流股105，塔底产出尾油106去加氢裂化。

经过加氢处理后的尾油106与后续加氢裂化后的尾油107一起，与氢气流股108混合，经加热器109预热后进入加氢裂化反应器110。其中氢气流股108由加氢裂化循环氢流股111和加氢裂化补给氢流股86混合组成，而加氢处理补给氢气流股86来自尾气回收的氢气流股76。

在加氢裂化反应器110中，进行的主要是烃类的裂化和异构反应，大分子烃类转化为小分子烃类。经过加氢裂化后的出口液体烃混合物112先经过热高压分离器113分离出热气相物流114和热液相物流115，热气相物流114经换热器116冷却到40℃后进入冷高压分离器117。在冷高压分离器117中分离出以氢气为主的高压气相流股111，经循环压缩机119循环回加氢裂化反应器110入口使用，分离出的冷液相流股118与热高压分离器的热液相流股115进入冷低压分离器120，减压闪蒸后得到的气体121送去火炬***，液体122引入汽提塔123，汽提塔123的气相124送去燃料气管网，底部引出液相125经加热器126加热后送去分馏塔127，在分馏塔127中分馏，塔顶产出石脑油128，侧线抽出柴油129，塔底产出尾油107回异构加氢裂化反应器110入口。

经过加氢处理与异构裂化后共生产出柴油78.80t/h和石脑油20.05t/h。以年运行时数8000小时计，可年产79.08万吨油品。加氢提质工段共生产尾气1.38t/h，由于压力较低且量少，不用作燃气发电而是送去火炬***或燃料气***。

实施例1的产品加氢提质工段如图5所示，主要由燃气-蒸汽联合循环发电机组工段和低压蒸汽发电机组工段两大部分组成。

在燃气-蒸汽联合循环发电机组工段中，费托合成尾气流股50和尾气回收氢气和轻烃后的残余流股78混合后的流股130经预热器131预热，作为燃料气进入燃气-蒸汽联合循环机组的燃气轮机132的燃烧室燃烧，燃烧室产生的高温高压燃气驱动发电机组134作功发电。燃气轮机机组出口的高温高压燃气135温度为595℃，进入废热锅炉136，副产出6MPa，520℃的高压蒸汽137，进入燃气-蒸汽联合循环机组的蒸汽轮机138，驱动发电机组139作功发电。

回收的含杂醇、醛、酮的流股和低碳烃作为混合燃料流股148，每天连续12小时存储，另12小时用于燃气-蒸汽联合循环机组的补充燃料，以满足峰值负荷发电需求。在这样的操作方式下，选用了2台210MW燃气-蒸汽联合循环机组。每天12小时在全负荷下发电，同时使用气体和液体燃料，发电420MW；另外12小时在部分负荷下发电，只使用气体燃料，发电360MW。

由于费托合成反应器副产的蒸汽59压力等级较低，只有1.6MPaG，故不宜进入联合循环发电机组的蒸汽轮机机组，而需另行配置单独的低压蒸汽轮机发电机组。在低压蒸汽发电机组工段中，饱和蒸汽59在加热器143中过热到280℃后，进入低压蒸汽轮机145，驱动发电机组146发电。蒸汽轮机发电机组配置为2台30MW的机组。

实施例2

实施例2与实施例1的最大区别在于费托合成反应器为两级串联，其余各单元与前一实施例相同，费托过程也是低温费托合成过程。另外，此过程的主要目的在于生产油品，同时兼顾发电。装置生产能力为年产100万吨油品，最大发电能力310MW。

该实施例的费托合成反应工段和反应水处理工段如图6所示。新鲜合成气的压力、流量和气体组成与实施例1相同，一级新鲜气150与一级循环尾气151混合，经过换热器152和换热器153两级换热预热到140℃，进入到一级合成反应器154。一级合成反应器154为两个并联的浆态床反应器，操作压力为2.8MPaG，操作温度为230℃。在低温费托合成催化剂的作用下，合成气在反应器中部分转化为液相与气相的烃类物质：液相产物作为石蜡流股155，从反应器154中分离出来，流量为58.64t/h；气相产物156进入到一级激冷塔157，激冷塔157塔底一部分产物作为流股158，经泵159输送，与反应器入口气体在换热器153中换热，并在换热器160中进一步冷却到110℃进入塔顶，使塔顶出口气体162冷却到130℃；激冷塔157塔底另一部分产物流股161作为高温冷凝物产品，产量为22.86t/h。激冷塔顶部出口气体162经过冷却器163和164两级冷却到40℃，进入高压分离器165。在高压分离器165中，混合物被分离为气液两相：液相中的油层为低温冷凝物166，产量为19.25t/h；液相中水相167为反应水，产量为119.63t/h；气相为尾气168，分为两部分，其中流股170为467990Nm³/h，作为循环尾气经过压缩机171压缩后与一级新鲜气150混合后返回一级合成反应器154，剩下一部分流股169，作为二级反应的新鲜气进入第二级费-托合成反应器。

第二级费-托合成工艺与第一段基本相似。新鲜气169同循环尾气172混合后经过两段预热器173和174预热加热到140℃，进入到二级费-托合成反应器175，二级反应器175同样由两个浆态床反应器并联而成，操作压力为2.8MPaG，操作温度为240℃，反应器175中产出的石蜡流股176为11.52t/h。反应器顶部气体177进入二级激冷塔178。底部产物一部分流股179，经过二级反应器175入口的预热器174和二级激冷塔循环换热器181冷却后作为激冷液182冷却到110℃，靠泵180的动力送入激冷塔178塔顶，将激冷塔顶部出口气体183冷却到130℃；另一部分流股198，产量为8.77t/h，作为二级高温冷凝物产品。激冷塔顶部出口气体183经过二个冷却器184和185冷却到40℃后，进入二级高压分离器186分离出液相和气相：液相中的油层187为二级低温冷凝物产品，产量13.64t/h；液相中的水层188为反应水，产量为42.18t/h；气相流股189的流量为479471Nm³/h，分为两部分：流股190，流量为338812Nm³/h，经过压缩机191压缩后与二级新鲜气169混合返回二级反应器175；其余部分为流股192，流量140659Nm³/h，又分为两部分，其中流股193为115980Nm³/h进入脱氢单元回收其中的轻烃组分和氢气，流股194为24679Nm³/h直接进入联合循环发电机组燃气轮机机组发电。上述尾气组成为H₂O：0.004，H₂：0.280，CO：0.154，CO₂：0.391，Ar：0.009，CH₄：0.088，C₂H₄：0.009，C₂H₆：0.002，C₃H₆：0.009，C₃H₈：0.003，C₄H₈：0.006，C₄H₁₀：0.004，C₅H₁₀：0.005，C₅H₁₂：0.002，C₆H₁₂：0.003，C₆H₁₄：0.001，C7：0.001，乙醇：0.001，丙酮：0.002，N₂：0.026。

一段反应器石蜡155和二段反应器石蜡176混合后的石蜡流股195，一段反应器高温冷凝物161和二段反应器高温冷凝物198混合后的高温冷凝物流股196，一段反应器高温冷凝物166和二段反应器高温冷凝物187混合后的高温冷凝物流股197，送去加氢提质工段生产成品油。

费托合成反应产生的热量通过一级和二级反应器154和175内冷管201和203，以汽包199和202副产蒸汽的方式移走。副产的饱和蒸汽200和204压力为1.6MPaG，流量分别为538t/h和179t/h，混合后流股520合计717t/h，分为两股：其中流股521为480t/h，送去联合循环发电厂的蒸汽轮机机组发电；流股522为237t/h，送去蒸汽管网供各工段使用。

尾气回收氢工段流程与实施例1完全相同，回收低碳烃5.24t/h，回收氢气30829Nm³/h，其中25300Nm³/h用于加氢提质工段。分离出氢气、二氧化碳和轻烃后的尾气为35952Nm³/h，去燃气-蒸汽联合循环发电工段。该尾气组成为H₂：0.045，CO：0.492，CO₂：0.001，Ar：0.030，CH₄：0.279，C₂H₄：0.028，C₂H₆：0.006，C₃H₆：0.021，C₃H₈：0.005，C₄H₈：0.005，C₄H₁₀：0.003，C₅H₁₀：0.002，N₂：0.083。

产品加氢提质工段的流程也和实施例1完全相同。费托合成反应工段生成的石蜡、高温冷凝物、低温冷凝物粗产品混合后的流股流量为134.68t/h，与回收的氢气一起，经过加氢处理和加氢裂化反应后，分离出柴油、石脑油燃料。全过程共生产柴油105.20吨/小时，石脑油26.76吨/小时。以年运行时数8000小时计，可年产油品105.57万吨。

发电工段流程也和实施例1相同。其中来自费托合成工段的脱氢后尾气未脱氢尾气混合后作为燃气，配置的燃气-蒸汽联合循环发电机组的装机容量为单台235MW，每日用电低负荷时段(22:00-6:00)按62％的负荷运行，只使用费托合成脱氢和不脱氢尾气的混合燃气，发电145MW，含杂醇、醛、酮的流股和低碳烃液体燃料作为储备；每日用电高负荷时段(6:00-22:00)则采用气体和液体燃料混合作为发电燃料，最大可发电235MW。另外配置低压蒸汽发电机组1台，利用副产的低压蒸汽来发电，装机容量75MW。

实施例3

实施例3与实施例1相似，采用的是单级费托合成反应器，但其中的费托合成过程为高温费托合成过程，其中，部分尾气直接用于作其它工段燃料气，回收的低碳烃与其他费托合成粗产品一起用于生产油品，回收氢工段出口残余气体和回收的含杂醇、醛、酮的流股作为其它过程的燃料。

该实施例的费托合成反应工段和反应水处理工段如图7所示。新鲜合成气的温度为40℃，压力2.9MPaG，流量833900Nm³/h，摩尔组成为H₂O：0.003，H₂：0.661，CO：0.265，CO₂：0.042，Ar：0.018，CH₄：0.001，N₂：0.010。

合成气210与反应循环尾气211混合，混合后流股212先后经过两级换热器213和215进行预热，预热到150℃进入三个并联的固定流化床反应器216，在高温费托催化剂的作用合2.8MPaG，350℃的操作条件下发生费托合成反应，合成气在反应器中部分转化为气态烃类混合物，经过气固分离后的出口气相流股218进入激冷塔223冷却洗涤。激冷塔223底部一部分液相出料224经冷却器226冷却后作为高温冷凝物产品225，产量为10.43t/h；另外一部分液相出料219用循环泵220循环后在换热器215中与反应器入口气体214换热，出口气221再经换热器222进一步冷却到110℃进入塔顶，使塔顶出口气体227温度为180℃。气体流股227先后经冷却器228和229两级冷却至40℃后，进入高压分离器230分离出液相：油相烃类物质236作为低温冷凝物产品，产量59.95t/h；水相产品237为富含含氧化合物的反应水，产量159.94t/h。

反应水237进入反应水精馏塔239，塔顶获得含杂醇、醛、酮的流股238，流量18.50t/h，为含30％水分的醇、醛、酮等含氧化合物(以醇为主)，作为最终产品供专门的化工厂回收其中的各种醇、醛、酮化学品及进一步加工下游产品；塔底废水240，流量141.44t/h，含甲醇小于100ppm，送去废水处理。

高压分离器230分离出来的尾气231为1049918Nm³/h，分为两部分。其中流股232的流量为780000Nm³/h，经压缩机241压缩后返回反应器入口；流股233为269918Nm³/h，分为两股：流股234，67538Nm³/h，用于回收氢气；流股235，202380Nm³/h，送去燃气-蒸汽联合循环发电机组作为燃气发电。上述尾气摩尔组成为H₂O：0.004，H₂：0.538，CO：0.023，CO₂：0.170，Ar：0.068，CH₄：0.063，C₂H₄：0.02，C₂H₆：0.007，C₃H₆：0.028，C₃H₈：0.005，C₄H₈：0.016，C₄H₁₀：0.002，C₅H₁₀：0.011，C₆H₁₂：0.004，C7：0.001，乙醇：0.001，丙酮：0.001，N₂：0.038。

费托合成反应产生的热量通过反应器216内冷管217，以锅炉水副产蒸汽的方式移走，在气包243中副产饱和蒸汽242，压力为3.8MPaG，约392t/h，分为两部分：流股400，262t/h，送去发电工段的中压蒸汽发电机组发电；流股401，130t/h，送去蒸汽管网供各工段使用。

实施例3的尾气回收氢工段流程与实施例1完全相同。尾气回收氢工段共可回收99.5％氢气34518Nm³/h，该氢气流股11902Nm3/h用于粗产品的加氢提质，另外22616Nm3/h用于催化剂还原和其它工段。分离出氢气、二氧化碳和轻烃后的尾气进入燃料气***以给各工段提供热量。此过程还可回收低碳烃产品7.66t/h，与其它费托产品一起去加氢提质工段生产最终油品。

实施例3的加氢提质工段如图8所示。由费-托合成产生的高温冷凝物、低温冷凝物以及低碳烃产品合并到一起的物料250，首先进入一个气提塔353，用热氮气350对液体进行气提，塔顶气体含较多CO2和氮气，以及少量低碳烃，去火炬***；脱除绝大部分CO2后的液体流股352与循环尾油251以及氢气混合，氢气来源为新鲜氢气252和循环氢气253。混合后的物料经预热器254预热后先后通过加氢处理反应器255和加氢裂化反应器256，经过加氢饱和、裂解、异构化等反应获得混合液体烃产品流股257。流股257经在换热器254中与加氢处理反应器255入口气体进行换热后进入热高压分离器258，分离为热高压气相流股259和热高压液相流股260。热高压气相流股259经冷却器261冷却到40℃，在冷高压分离器262中分离为以氢气为主要成分的冷高压气相流股253，作为循环补充氢气；冷高压分离器分离出的液相流股263与热高压液相流股260混合，减压后进入一级冷低压分离器264。一级冷低压分离器264的气相流股265经冷却器268冷却到40℃在二级冷低压分离器269中分离出气液两相，气相270去燃料气***，液相271去石脑油稳定塔278。一级冷低压分离器264的液相流股266经换热器267复热后，进入分馏塔272。

在分馏塔272中，塔中下部产出柴油馏分275，产量为29.17t/h；塔上部产出轻组分274与二级冷低压分离器分离液相271混合，经换热器277复热后进入石脑油稳定塔278；塔顶气相273进入燃料***；而塔底尾油276经换热器279加热后循环回加氢处理反应器入口。

在石脑油稳定塔278中，从塔底产出石脑油282，产量43.84t/h；从塔中上部产出液化石油气281，产量5.61t/h，塔顶放出轻组分280送去燃料气***。

实施例3的发电工段如图9所示，由燃气-蒸汽联合循环发电机组工段和中压蒸汽发电机组工段两大部分组成。

在燃气-蒸汽联合循环发电机组工段中，费托合成尾气流股235经预热器300预热，作为燃料气进入燃气-蒸汽联合循环机组的燃气轮机301的燃烧室燃烧，燃烧室产生的高温高压燃气驱动发电机组302作功发电。燃气轮机机组出口的高温高压燃气303进入废热锅炉304副产出高压蒸汽305，进入燃气-蒸汽联合循环机组的蒸汽轮机306，驱动发电机组307作功发电。发电机组配置为两台220MW的联合循环发电机组。

在中压蒸汽发电机组工段中，费托合成反应器副产的中压饱和蒸汽400在加热器308中过热到450℃后，进入中压蒸汽轮机309，驱动发电机组310发电。蒸汽轮机发电机组配置为1台55MW的机组。

上述内容已经描述了本发明的优选实施方案，但应当理解为还有许多可调整的地方，如部分合成气作为发电燃料气，尾气不循环回反应器，不对尾气中低碳烃进行回收等，这些改进方法的具体选择与合成气制备采用的工艺、费托合成具体过程以及相应的全***能量平衡等各因素直接相关，但都应在本发明的保护范围以内。

Claims (18)

1.一种以合成气为原料联产油品和电能的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)合成气在一级或多级串联反应器中发生费托合成反应，获得液体烃产物和尾气以及含有机含氧化合物的反应水；

(2)一部分尾气直接送去燃气—蒸汽联合循环发电机组发电，还有一部分尾气经回收氢气后，再送去燃气—蒸汽联合循环发电机组发电或作为其它过程的燃料使用；

(3)费托合成反应放出的热量副产蒸汽，一部分送去中压或低压蒸汽机组发电；

(4)对含有机含氧化合物的反应水进行处理，分离为含杂醇、醛、酮的流股和含酸废水，含杂醇、醛、酮的流股可以作为联合循环发电的储备燃料，或作为其它过程的燃料，或者进一步加工为纯度较高的醇、醛、酮等化学品；

(5)费托合成液体烃产物通过前面获得的氢气加氢提质，经过一个或多个分离塔分馏为多种油品。

2.根据权利要求1所述的一种以合成气为原料联产油品和电能的方法，其特征在于，所述的液体烃产物取决于所选择的费托合成过程，该过程可以是高温费托合成过程，费托合成反应温度为300-380℃；也可以是低温费托过程，费托合成反应温度为200-250℃。

3.根据权利要求1所述的一种以合成气为原料联产油品和电能的方法，其特征在于，所述的费托合成反应器为单级时，一部分尾气循环回反应器入口，其余按所述的第(2)个步骤处理；或者所有尾气全部按照所述的第(2)个步骤处理。

4.根据权利要求1所述的一种以合成气为原料联产油品和电能的方法，其特征在于，所述的费托合成反应器为多级串联时，除最末一级反应器的尾气外，每一级的尾气都可以或者部分循环回反应器入口，其余去下一级反应器，或者全部去下一级反应器。

5.根据权利要求1所述的一种以合成气为原料联产油品和电能的方法，其特征在于，所述的费托合成反应器为多级串联时，最末一级反应器的尾气或者部分循环回反应器入口，其余按所述的第(2)个步骤处理，或者全部按照所述的第(2)个步骤处理。

6.根据权利要求1所述的一种以合成气为原料联产油品和电能的方法，其特征在于，所述的液体烃混合物的加氢提质和分馏可以根据其烃馏分及需求来实现某种油品的最大化，某些不宜作为产品的馏分将作为发电的储备燃料或者其它过程的燃料。

7.根据权利要求1所述的一种以合成气为原料联产油品和电能的方法，其特征在于，所述的脱氢尾气可以在脱氢气之前脱除其中的二氧化碳和水分，冷冻回收其中的低碳烃组分。

8.根据权利要求6所述的一种以合成气为原料联产油品和电能的方法，其特征在于，所述的冷冻回收的低碳烃组分，主要组成为C3到C5的烃类组分，可以作为发电或其它工段的储备燃料，也可以和其他液体烃产物混合后进一步加工油品。

9.根据权利要求1所述的一种以合成气为原料联产油品和电能的方法，其特征在于，所述的作为原料的合成气，也可以有一部分直接作为燃气的补充去联合循环发电。

10.根据权利要求1所述的一种以合成气为原料联产油品和电能的方法，其特征在于，所述的送去发电工段费托合成尾气，可以对其中的二氧化碳予以脱除收集。

11.根据权利要求1所述的一种以合成气为原料联产油品和电能的方法，其特征在于，所述的液体烃产物加氢提质过程产生的尾气，去燃料气管网或火炬***。

12.根据权利要求1所述的一种以合成气为原料联产油品和电能的方法，其特征在于，所述的脱氢的尾气的量由加氢提质过程需要的量所决定，或者由其它氢气用户的氢气需求量所决定。

13.根据权利要求1所述的一种以合成气为原料联产油品和电能的方法，其特征在于，所述的中压蒸汽轮机机组的压力为3.5MPa-5.0MPa，所述的低压蒸汽轮机机组的压力为0.7MPa-2.0MPa，中压或低压取决于费托合成过程为高温费托合成过程还是低温费托合成过程，高温费托合成过程采用中压机组，低温费托合成过程采用低压机组。

14.根据权利要求11所述的一种以合成气为原料联产油品和电能的方法，其特征在于，所述的其它氢气用户，可以是燃料电池或其他联合生产工段。

15.根据权利要求1或5或7所述的一种以合成气为原料联产油品和电能的方法，其特征在于，所述的作为发电储备原料的含杂醇、醛、酮的流股、多余馏分或低碳烃产品，既可用于满足峰值负荷发电的补充燃料，也可用于装置开车期间和事故状态时的备用原料。

16.根据权利要求1所述的一种以合成气为原料联产油品和电能的方法，其特征在于，所述的燃气—蒸汽循环发电机组的出口排放烟气，可以对其中的二氧化碳予以脱除收集。

17.根据权利要求1所述的一种以合成气为原料联产油品和电能的方法，其特征在于，所述的尾气可以有一部分直接作为其它过程的燃料气。

18.根据权利要求1所述的一种以合成气为原料联产油品和电能的方法，其特征在于，所述的一级或多级串联费托合成反应器，每一级为一个或多个并联的费托合成反应器。

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