一种二氧化碳加氢直接制取汽油馏分烃的单管试验装置及方法制造方法及图纸

一种二氧化碳加氢直接制取汽油馏分烃的单管试验装置及方法，涉及汽油生产化工工艺技术领域，包括气气换热器、加热器、单管反应器、冷却冷凝器、气液分离器I、油水分离器、循环压缩机、导热油循环泵、导热油冷却器、气液分离器II、膨胀槽、原料氢气调节阀、原料二氧化碳调节阀、减压阀I、调节阀I、减压阀II、调节阀II、调节阀III、开工加热器、铁基列管段、铁基绝热段、分子筛绝热段、列管段壳体、列管段反应管、电伴热带，本方案适用于采用铁基催化剂和分子筛催化剂两种多功能复合催化剂分层装填反应器，反应器型式适用于两种催化剂所处反应介质的反应热力学性质和最优反应温度均不相同的反应条件。

【技术实现步骤摘要】
一种二氧化碳加氢直接制取汽油馏分烃的单管试验装置及方法
：本专利技术涉及汽油生产化工工艺
，尤其涉及一种二氧化碳加氢直接制取汽油馏分烃的单管试验装置及方法。
技术介绍
：近年来，随着工业的迅速发展，化石能源日益枯竭，由于大量使用化石能源导致了大量二氧化碳的排放，由此引发的全球环境问题受到世界各国的广泛关注。通过化学转化的方法，将二氧化碳转化为合成气或其他碳氢化合物，不仅可以实现二氧化碳的资源化利用，还可以减轻由二氧化碳导致的“温室效应”二氧化碳温室效应虽然导致全球变暖和气候变迁，但作为工业原料，它的用途却十分广泛。通过化学转化的方法，将二氧化碳转化为液体燃料和高附加值化学品是近期国内外的研究热点。该过程不仅可以实现二氧化碳的资源化利用，还可以减轻由二氧化碳导致的“温室效应”。但二氧化碳分子十分稳定，它的活化与选择性转化是极具挑战的难题。由于它在催化剂表面吸附与反应速率较慢，链增长能力差，它的加氢产物集中在甲烷、甲醇、甲酸等低碳化合物。若能利用该过程选择性生产碳链更高，附加值也更高的油品、烯烃或芳烃等高碳烃类，必将对传统的煤与天然气化工路线产生重要而深远的影响。目前，还未能从公开的资料中查询到用于二氧化碳加氢直接制取汽油馏分烃的单管试验装置及方法，特别是适用于采用铁基催化剂和分子筛催化剂两种多功能复合催化剂分层装填反应器的单管试验装置及方法，这两种催化剂所处反应介质的反应热力学性质和适用的最优反应温度条件均不相同。
技术实现思路
：本专利技术所要解决的技术问题在于克服现有技术中的不足，且未有针对采用铁基催化剂和分子筛催化剂两种多功能复合催化剂分层装填反应器的二氧化碳加氢制取汽油馏分烃的单管试验装置及方法的缺陷，而提供了一种二氧化碳加氢直接制取汽油馏分烃的单管试验装置及方法。本专利技术是通过下述技术方案来实现的：一种二氧化碳加氢直接制取汽油馏分烃的单管试验装置，其特征是，包括气气换热器、加热器、单管反应器、冷却冷凝器、气液分离器I、油水分离器、循环压缩机、导热油循环泵、导热油冷却器、气液分离器II、膨胀槽、原料氢气调节阀、原料二氧化碳调节阀、减压阀I、调节阀I、减压阀II、调节阀II、调节阀III、开工加热器、铁基列管段、铁基绝热段、分子筛绝热段、列管段壳体、列管段反应管、电伴热带；原料二氧化碳调节阀出口管道连通着原料氢气调节阀出口的原料氢气管道，混合后的原料二氧化碳和原料氢气管道与气气换热器的冷侧进口管道连通，气气换热器的热侧出口管道连通着加热器的冷侧进口，加热器的热侧出口管道连通着单管反应器的顶部进口，单管反应器的底部出口管道连通着气气换热器的热侧进口，气气换热器的冷侧出口管道连通着冷却冷凝器的热侧进口，冷却冷凝器的冷侧出口管道连通着气液分离器I的进口，气液分离器I的底部液相出口管道通过调节阀I调节控制后，与油水分离器的进口连通；气液分离器I的顶部气相出口分出两路，其中一路连通着循环压缩机的进口，循环压缩机的出口管道与原料二氧化碳和氢气混合气管道连通；其中另一路连通着减压阀I的进口管道，减压阀I出口经减压后的气体管道与尾气总管连通；油水分离器的顶部气相出口管道与减压阀II入口连通；膨胀槽的底部管口与气液分离器II的顶部管口通过管道连通；气液分离器II的底部出口管道连通着导热油泵的进口；导热油泵的出口分出两路，其中一路连通着调节阀II的进口，调节阀II的出口管道与开工加热器的冷侧进口连通；其中另一路连通着导热油冷却器的热侧进口管道，经导热油冷却器冷却后的导热油出口管道与调节阀II的出口管道连通；开工加热器的热侧出口与单管反应器的列管段壳体下方的导热油进口连通；单管反应器的列管段壳体上方的导热油出口管道与气液分离器II的进口连通。在本专利技术的另一个方面中，所述单管反应器从上至下分别由铁基列管段、铁基绝热段和分子筛绝热段组成，在铁基列管段、铁基绝热段和分子筛绝热段的设备外壁上均缠绕有电伴热带。在本专利技术的另一个方面中，加热器和开工加热器采用电加热或蒸汽加热方式。在本专利技术的另一个方面中，还包括深冷器和气液分离器III，所述气液分离器I的顶部气相出口管道与深冷器的热侧进口连接，深冷器的冷侧出口与气液分离器III的进口连通，气液分离器III的底部液相出口管道通过调节阀III调节控制后，与油水分离器的进口连通；气液分离器III的顶部气相出口分出两路，其中一路连通着循环压缩机的进口，另一路连通着减压阀I的进口管道。在本专利技术的另一个方面中，还包括深冷器和气液分离器III，所述循环压缩机设置在气液分离器I的顶部气相出口管道上，所述循环压缩机的出口管道与深冷器的热侧进口连通，深冷器的冷侧出口与气液分离器III的进口连通，气液分离器III的底部液相出口管道通过调节阀III调节控制后，与油水分离器的进口连通；气液分离器III的顶部气相出口分出两路，其中一路连通着原料二氧化碳和氢气混合气管道，另一路连通着减压阀I的进口管道。一种二氧化碳加氢直接制取汽油馏分烃的单管试验方法，其特征在于，包括以下步骤：将导热油送至膨胀槽，待导热油循环系统内充满导热油，同时膨胀槽中的导热油液位处于合适位置，开启导热油循环泵；开启开工加热器和单管反应器的铁基列管段、铁基绝热段和分子筛绝热段的设备外壁上电伴热带，对导热油循环系统进行加热升温，并升至所需的设定温度；通入温度为10～50℃，压力为1.5～7.0Mpa的新鲜原料二氧化碳；通入温度为10～50℃，压力为1.5～7.0Mpa的新鲜原料氢气；原料氢气与原料二氧化碳依次经气气换热器换热升温，加热器进一步加热升温，加热后的混合加热气温度为250～450℃，加热气升温过程中气气换热器换热负荷随之逐渐提高；混合加热气通入单管反应器，从上至下依次经铁基列管段、铁基绝热段和分子筛绝热段的固定床催化剂床层，发生化学反应，得到反应混合气，反应温度为250～500℃，压力为1.0～6.0Mpa，总反应方程通式为：nCO2+(n～6n)H2＝n1CO+n2CH4+(n3C2～n5C4)+(n6C5～n12C11)+n13H2O，反应催化剂为铁基/分子筛(Na-Fe3O4/HZSM-5)多功能复合催化剂；关闭导热油循环系统内开工加热器，切入导热油冷却器，用以控制导热油循环系统温度，并进而控制单管反应器的列管段反应管内铁基催化剂床层温度；反应混合气从单管反应器底部依次经气气换热器和冷却冷凝器换热降温、冷凝，得到降温并部分冷凝后的低温混合气/液，低温混合气/液温度为-30～10℃；低温混合气/液经气液分离器I分离得到气体和液体，气液分离器I压力为1.0～6.0Mpa；其气体中的一部分直接循环回用，经循环压缩机加压后与新鲜原料气合并，循环气温度为0～60℃，压力为1.5～7.0Mpa，另一部分气体经减压阀I减压后作为尾气的一部分外排。在本专利技术的另一个方面中，经气液分离器I分离得到的液体经调节阀I调节控制其流量，进入油水分离器，油水分离器压力0.5～3.0Mpa，分离出本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种二氧化碳加氢直接制取汽油馏分烃的单管试验装置，其特征是，包括气气换热器(1)、加热器(2)、单管反应器(3)、冷却冷凝器(4)、气液分离器I(5)、油水分离器(6)、循环压缩机(7)、导热油循环泵(8)、导热油冷却器(9)、气液分离器II(10)、膨胀槽(11)、原料氢气调节阀(12)、原料二氧化碳调节阀(13)、减压阀I(14)、调节阀I(15)、减压阀II(16)、调节阀II(17)、调节阀III(20)、开工加热器(21)、铁基列管段(22)、铁基绝热段(23)、分子筛绝热段(24)、列管段壳体(25)、列管段反应管(26)、电伴热带(27)；/n原料二氧化碳调节阀(13)出口管道连通着原料氢气调节阀(12)出口的原料氢气管道，混合后的原料二氧化碳和原料氢气管道与气气换热器(1)的冷侧进口管道连通，气气换热器(1)的热侧出口管道连通着加热器(2)的冷侧进口，加热器(2)的热侧出口管道连通着单管反应器(3)的顶部进口，单管反应器(3)的底部出口管道连通着气气换热器(1)的热侧进口，气气换热器(1)的冷侧出口管道连通着冷却冷凝器(4)的热侧进口，冷却冷凝器(4)的冷侧出口管道连通着气液分离器I(5)的进口，气液分离器I(5)的底部液相出口管道通过调节阀I(15)调节控制后，与油水分离器(6)的进口连通；/n气液分离器I(5)的顶部气相出口分出两路，其中一路连通着循环压缩机(7)的进口，循环压缩机(7)的出口管道与原料二氧化碳和氢气混合气管道连通；其中另一路连通着减压阀I(14)的进口管道，减压阀I(14)出口经减压后的气体管道与尾气总管连通；/n油水分离器(6)的顶部气相出口管道与减压阀II(16)入口连通；/n膨胀槽(11)的底部管口与气液分离器II(10)的顶部管口通过管道连通；气液分离器II(10)的底部出口管道连通着导热油泵8的进口；导热油泵8的出口分出两路，其中一路连通着调节阀II(17)的进口，调节阀II(17)的出口管道与开工加热器(21)的冷侧进口连通；其中另一路连通着导热油冷却器(9)的热侧进口管道，经导热油冷却器(9)冷却后的导热油出口管道与调节阀II(17)的出口管道连通；开工加热器(21)的热侧出口与单管反应器(3)的列管段壳体(25)下方的导热油进口连通；单管反应器(3)的列管段壳体(25) 上方的导热油出口管道与气液分离器II(10)的进口连通。/n...

【技术特征摘要】
1.一种二氧化碳加氢直接制取汽油馏分烃的单管试验装置，其特征是，包括气气换热器(1)、加热器(2)、单管反应器(3)、冷却冷凝器(4)、气液分离器I(5)、油水分离器(6)、循环压缩机(7)、导热油循环泵(8)、导热油冷却器(9)、气液分离器II(10)、膨胀槽(11)、原料氢气调节阀(12)、原料二氧化碳调节阀(13)、减压阀I(14)、调节阀I(15)、减压阀II(16)、调节阀II(17)、调节阀III(20)、开工加热器(21)、铁基列管段(22)、铁基绝热段(23)、分子筛绝热段(24)、列管段壳体(25)、列管段反应管(26)、电伴热带(27)；
原料二氧化碳调节阀(13)出口管道连通着原料氢气调节阀(12)出口的原料氢气管道，混合后的原料二氧化碳和原料氢气管道与气气换热器(1)的冷侧进口管道连通，气气换热器(1)的热侧出口管道连通着加热器(2)的冷侧进口，加热器(2)的热侧出口管道连通着单管反应器(3)的顶部进口，单管反应器(3)的底部出口管道连通着气气换热器(1)的热侧进口，气气换热器(1)的冷侧出口管道连通着冷却冷凝器(4)的热侧进口，冷却冷凝器(4)的冷侧出口管道连通着气液分离器I(5)的进口，气液分离器I(5)的底部液相出口管道通过调节阀I(15)调节控制后，与油水分离器(6)的进口连通；
气液分离器I(5)的顶部气相出口分出两路，其中一路连通着循环压缩机(7)的进口，循环压缩机(7)的出口管道与原料二氧化碳和氢气混合气管道连通；其中另一路连通着减压阀I(14)的进口管道，减压阀I(14)出口经减压后的气体管道与尾气总管连通；
油水分离器(6)的顶部气相出口管道与减压阀II(16)入口连通；
膨胀槽(11)的底部管口与气液分离器II(10)的顶部管口通过管道连通；气液分离器II(10)的底部出口管道连通着导热油泵8的进口；导热油泵8的出口分出两路，其中一路连通着调节阀II(17)的进口，调节阀II(17)的出口管道与开工加热器(21)的冷侧进口连通；其中另一路连通着导热油冷却器(9)的热侧进口管道，经导热油冷却器(9)冷却后的导热油出口管道与调节阀II(17)的出口管道连通；开工加热器(21)的热侧出口与单管反应器(3)的列管段壳体(25)下方的导热油进口连通；单管反应器(3)的列管段壳体(25)上方的导热油出口管道与气液分离器II(10)的进口连通。


2.根据权利要求1所述的一种二氧化碳加氢直接制取汽油馏分烃的单管试验装置，其特征在于，所述单管反应器(3)从上至下分别由铁基列管段(22)、铁基绝热段(23)和分子筛绝热段(24)组成，在铁基列管段(22)、铁基绝热段(23)和分子筛绝热段(24)的设备外壁上均缠绕有电伴热带(27)。


3.根据权利要求1所述的一种二氧化碳加氢直接制取汽油馏分烃的单管试验装置，其特征在于，加热器(2)和开工加热器(21)采用电加热或蒸汽加热方式。


4.根据权利要求1所述的一种二氧化碳加氢直接制取汽油馏分烃的单管试验装置，其特征在于，还包括深冷器18和气液分离器III19，所述气液分离器I(5)的顶部气相出口管道与深冷器18的热侧进口连接，深冷器18的冷侧出口与气液分离器III19的进口连通，气液分离器III19的底部液相出口管道通过调节阀III(20)调节控制后，与油水分离器(6)的进口连通；气液分离器III19的顶部气相出口分出两路，其中一路连通着循环压缩机(7)的进口，另一路连通着减压阀I(14)的进口管道。


5.根据权利要求1所述的一种二氧化碳加氢直接制取汽油馏分烃的单管试验装置，其特征在于，还包括深冷器18和气液分离器III19，所述循环压缩机(7)设置在气液分离器I(5)的顶部气相...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙德越，高翔，马道远，王福明，
申请(专利权)人：珠海市福沺能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37