一种利用渣油制备聚碳酸酯的系统及其方法

本发明涉及聚碳酸酯制备，尤其涉及一种利用渣油制备聚碳酸酯的系统及其方法。

背景技术：

1、在石油化工生产中，乙烯和丙烯是两种重要的有机化工原料，具有广阔的市场。丙烯的总产量仅次于乙烯，丙烯的生产工艺有四种：原油催化裂化、石脑油蒸汽裂解、甲醇(煤)制烯烃、丙烷脱氢。

2、丙烯作为一种重要的石油化工基础原料，是聚丙烯、聚烯腈、环氧丙烷、丙烯酸等化工产品的主要原料。丙烯下游产品较丰富，主要可分两大类，第一大类为聚丙烯，在丙烯下游消费中占比超过67％以上，占据主要地位；第二大类是以环氧丙烷为首的化工类产品，如丁辛醇、丙烯酸、丙烯腈等。在这其中，如苯酚、丙酮、丙烯酸等绝大部分产品存在过剩，只有环氧丙烷市场在未来较长一段时间会处于供不足需的状态，具有广阔的市场前景。

3、环氧丙烷(简称po)，又称氧化丙烯、甲基环氧乙烷，具有低沸点和易燃性等特点，是第三大丙烯二类衍生物。po可以与水部分混溶，可与乙醇和乙醚混溶，其主要用途是生产聚醚多元醇和丙二醇，也是制备丙二醇醚、阻燃剂、非离子表面活性剂和增塑剂的主要原料。各种非离子表面活性剂广泛用于石油、农药、纺织化学和日化行业。它是一种重要的有机化合物原料，具有广阔的发展前景。常用的制备环氧丙烷方法有氯醇法、共氧化法、异丙苯过氧化氢法(chppo)和过氧化氢的直接氧化法(hppo)。其中hppo工艺包括一个主要阶段：在ts-1催化剂存在下使丙烯与过氧化氢在甲醇溶剂中反应生成po。该工艺因其流程简单、副产物少和绿色无污染的特点成为国内外研究的热点，该过程通过双氧水直接环氧化丙烯制环氧丙烷，原料无腐蚀、无毒、反应条件温和，符合绿色化学和原子经济发展的要求，是一种新型绿色工艺。

4、目前捕集烟气中的二氧化碳通常使用化学吸收法、物理吸收/吸附法和膜分离法三种。有机氨溶液吸收法是化学吸收法的一种，该技术吸附量大、操作简单，虽然在工业中有应用，但存在高能耗和腐蚀设备等缺点。热钾碱溶液法是捕集二氧化碳出现较早的方法之一，但在使用过程中会产生剧毒气体，同样存在腐蚀设备的问题。氨捕集法在二氧化碳吸收能力、腐蚀性、能耗等方面均优于前二者，但化学吸收法的能耗始终高于物理吸收/吸附法，故低能耗和低腐蚀的固体吸附法受到广泛关注。活性碳(ac)和沸石是最早应用于二氧化碳捕获的固体吸附剂之一，其在规模化合成吸附剂材料方面的挑战仍有待解决，如何利用环境友好的方法制取稳定性和吸附性能俱佳的材料是需要研究的重点。金属有机框架(mofs)、聚合物和金属氧化物等出现在人们的视野，而金属有机框架材料具有高比表面积、高孔隙率、结构可调的特点。研究表明，mof-76-ce、cr-btt、hkust-1等几种mofs材料均表现出优秀的二氧化碳选择性及吸附性，mofs材料的迅速发展也为将mofs材料用于捕集烟气中的二氧化碳和开发更加高效的吸附剂材料提供了探索方向。目前此类材料对二氧化碳的捕集均存在一些限制，如在高二氧化碳浓度的环境、0℃左右的低温或600℃的高温环境，同时mofs成本普遍偏高等。

5、二氧化碳作为主要的温室气体，也是一种廉价易得的碳资源，故研究其化学转化和利用具有重要意义，全方位展开二氧化碳的转化利用可以产生巨大的经济效益和社会效益，实现二氧化碳的有效转化也一直是研究者致力解决的问题。由二氧化碳经化学反应转化而来的高附加值化学品主要分为两类：一是转化为甲烷、合成气等不含氧化学品等原料、燃料；二是转化为甲醇、乙醇、碳酸酯类等含氧化学品。二氧化碳合成碳酸酯类含氧化学品与其它转化方式相比，具有入门门槛低、投资成本小、产品应用广、政策趋向准的技术特点，具有极大的发展潜力。与二氧化碳反应的原料主要有环氧乙烷、环氧丙烷、环氧氯丙烷、甘油等，反应方式有均相和非均相，高温高压和常温常压等，活化二氧化碳或者环氧化合物催化剂材料分有机和无机、含金属和不含金属、负载型和键合型等种类。结合二氧化碳转化过程的强放热特点以及产品品质要求，整个技术发展的趋势具有高温高压向常温常压转化、均相反应向非均相反应转化、含金属催化剂向不含金属催化剂转化、纯化原料向非纯化原料转化的特点。

6、因此，研究得到一种低成本、工艺简单、适用范围广的采用炼油厂废弃物制备高收率聚碳酸酯的工艺，具有重要的意义。

技术实现思路

1、本发明的目的在于为了克服现有技术的不足而提供一种利用渣油制备聚碳酸酯的系统及其方法。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

3、本发明提供了一种利用渣油制备聚碳酸酯的系统，所述系统包含渣油催化裂解单元、液化石油气分离单元、过氧化氢制环氧丙烷单元和二氧化碳一步合成法制聚碳酸酯单元。

4、作为优选，渣油催化裂解单元包含催化裂解装置和催化剂再生器，液化石油气分离单元包含脱丙烷塔、脱乙烷塔和丙烯精馏塔，过氧化氢制环氧丙烷单元包含反应器、环氧丙烷预分离塔、环氧丙烷精馏塔和甲醇回收塔，二氧化碳一步合成法制聚碳酸酯单元包含换热器、分离器和聚合反应器。

5、本发明还提供了一种利用渣油制备聚碳酸酯的系统制备聚碳酸酯的方法，包含如下步骤：

6、1)渣油通过催化裂解装置，得到液化石油气和轻质芳烃；催化剂进行再生反应生成的再生烟气经脱硫脱硝处理，得到高温烟气；

7、2)液化石油气通过脱丙烷塔、脱乙烷塔和丙烯精馏塔，得到丙烯；

8、3)将过氧化氢、甲醇、丙烯和催化剂混合进行氧化还原反应，得到粗环氧丙烷，粗环氧丙烷经过环氧丙烷预分离塔、环氧丙烷精馏塔，得到环氧丙烷；甲醇回收塔分离甲醇和水，得到循环甲醇；

9、4)对步骤1)的高温烟气顺次进行热量回收、采用燃后捕集co2的方式吸附co2，在酸碱催化剂的作用下，co2与步骤3)的环氧丙烷进行聚合反应，得到聚碳酸酯。

10、作为优选，步骤1)所述液化石油气包含乙烷、乙烯、丙烷、丙烯、丁烯和丁烷，所述轻质芳烃包含汽油和柴油。

11、作为优选，步骤1)所述再生反应的温度为650～900℃，再生反应的压力为0.173～0.500mpa。

12、作为优选，步骤3)所述粗环氧丙烷包含环氧丙烷、水、丙二醇单甲醚和丙二醇；所述催化剂为钛硅分子筛催化剂；所述氧化还原反应的温度为35～45℃，氧化还原反应的压力为1.5～2.5mpa。

13、作为优选，步骤4)中，高温烟气进行热量回收得到烟气，烟气中co2的体积分数为12～17％，烟气的温度为50～150℃，压强为1～2bar。

14、作为优选，步骤4)所述酸碱催化剂包含sio2、al2o3和中的一种或几种，中，α、γ为1～5中任意两个不同的整数，β、独立的为c2～c12烷基碳链中的一种或几种。

15、作为优选，步骤4)所述燃后捕集co2的方式包含膜分离法、变压吸附和低温甲醇洗中的一种或几种；所述聚合反应在聚合反应器中进行，聚合反应器包含釜式反应器、固定床反应器和流化床反应器中的一种或几种。

16、本发明的有益效果包括：

17、本发明的酸碱催化剂在中低温的烟气中表现出优异的二氧化碳吸附能力，催化剂重复使用性能良好，成本低。本发明的方法使得co2转化率高于99％，环氧丙烷转化率高于99％，聚碳酸酯的产率达到99.99％，纯度高于99％。本发明的聚碳酸酯产物具有很好的热稳定性、拉伸性能等特点。