一種甲醇制烯烴的固定床反應裝置製造方法
2023-07-15 00:07:06 1
一種甲醇制烯烴的固定床反應裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種甲醇制烯烴的固定床反應裝置，包括第一混合器，第一混合器依次與第一加熱器、MTO固定床反應器相連，MTO固定床反應器出口物料通過第一換熱器與甲醇汽化塔中物料換熱，甲醇汽化塔的出口通過第一換熱器與二甲醚固定床反應器相連，二甲醚固定床反應器的出口與第一混合器相連，MTO固定床反應器的出口還通過第一換熱器與分離系統相連。本實用新型的有益效果在於：(1)簡單高效，能耗低，新的分離系統使得固定床反應裝置的能耗顯著降低，經濟價值明顯；(2)催化劑床層的溫度主要靠反應物料提供，而不需要外部熱源，且固定床反應裝置工藝簡單，操作方便，催化劑損耗率低，總投資和運營成本較少；(3)對原料的要求低。
【專利說明】一種甲醇制烯烴的固定床反應裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種甲醇制烯烴的反應裝置，特別是一種甲醇制烯烴特別是乙烯和丙烯的固定床反應裝置。
【背景技術】
[0002]乙烯、丙烯是石油化工重要的平臺化合物及基礎化工原料，2012年我國生產乙烯1487萬噸，同比減少2.5% ;進口乙烯142萬噸，同比增長34.1% ;表觀消費量1629萬噸，與去年同期基本持平。當量消費量3216萬噸，當量自給率46.2%。輕烴蒸汽裂解是現有乙烯、丙烯的主要生產技術，雖然比較成熟，但是嚴重依賴乙烷及石油資源中的輕烴組分(如石腦油、輕柴油)。國際油價的上漲和我國石油資源的短缺已經成為制約國民經濟發展的瓶頸，尋求生產烯烴產品的新原料路線勢在必行。
[0003]國內外一直積極尋找非石油路線生產低碳烯烴的工藝方法，現有研發的重點主要集中在以甲醇或二甲醚為原料的甲醇制丙烯(MTP)或甲醇制烯烴(MTO)技術，在我國通常是使用資源豐富的煤為生產原料的甲醇或二甲醚，或沿海地區直接進口原料。
[0004]由於目前國內外對於固定床甲醇制烯烴反應裝置的研究較少，可借鑑的固定床甲醇制烯烴反應裝置的開工經驗就更少，因此迫切需要一種適合於甲醇制烯烴的固定床反應
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實用新型內容
[0005]本實用新型的目的在於:針對上述存在的問題，提供一種能耗低而又簡單的甲醇制烯烴的固定床反應裝置。
[0006]一種甲醇制烯烴的固定床反應裝置，包括第一混合器，第一混合器依次與第一加熱器、MTO固定床反應器相連，MTO固定床反應器出口物料通過第一換熱器與甲醇汽化塔中物料換熱，甲醇汽化塔的出口通過第一換熱器與二甲醚固定床反應器相連，二甲醚固定床反應器的出口與第一混合器相連，另，MTO固定床反應器的出口還通過第一換熱器與分離系統相連。
[0007]在一個優選的實施例中，分離系統分別與油水分離器、乙烯收集裝置、丙烯收集裝置、和C4+混合烴的裂解反應系統相連。
[0008]進一步優選的，上述油水分離器的水出口與第一混合器相連。
[0009]上述分離系統可以為現有的工業分離系統，例如利用深冷分離法進行分離的分離系統。
[0010]然而，在實際運用特別是工業運用中，上述利用深冷分離法對各種烯烴和油水混合物等進行分離的能耗極高，因此，本申請還提供一種新的分離系統，該分離系統為依次相連的烯烴反應器和分離器。
[0011]在烯烴反應器中，通過控制反應條件，例如反應溫度和壓力等，乙烯、丙烯依次發生反應，從而實現分離，其他組分不發生反應，分離出來進入與烯烴反應器相連的分離器，分離器可以為現有的工業分離器，例如利用深冷分離法進行分離的分離器。這些反應可以為與滷素單質或氫滷化物的取代反應，或與氫滷化物、氫氣或CO的加成反應。在一個優選的實施例中，上述C4+混合烴的裂解反應系統包括依次相連的第二換熱器、第二混合器、第二加熱器和裂解反應器，裂解反應器經第二換熱器與分離系統相連。
[0012]本實用新型還提供一種能耗低而又流程簡單的甲醇制烯烴的固定床反應工藝。
[0013]一種甲醇制烯烴的固定床反應工藝，包括:
[0014](I)利用惰性氣體例如氮氣將管道吹掃乾淨，反應裝置中O2質量百分含量〈0.2%時進入下一步驟；
[0015](2)向MTO固定床反應器中通入加熱的蒸汽；
[0016](3)待MTO固定床反應器的床層升溫且充滿蒸汽後，汽化後的甲醇與MTO固定床反應器出口的蒸汽經換熱後進入二甲醚固定床反應器，其中，換熱後的物料溫度優選為260°C以上；
[0017](4) 二甲醚固定床反應器的反應生成物與蒸汽在第一混合器中混合均勻，經加熱後進入MTO固定床反應器，其中，加熱後的物料溫度優選為360°C以上；
[0018](5)MTO固定床反應器生成的混合氣經換熱器與汽化後的甲醇換熱後進入分離系統進行分離；
[0019](6)分離後得到油水混合物、乙烯、丙烯、C4+混合烴(包括C4及C4+烯烴、烷烴等)。
[0020]作為優選，上述分離後得到的油水混合物進入油水分離器進行分離，分離得到汽油和水，水可選地返回第一混合器中。
[0021 ] 其中，上述分離系統可以為現有的工業分離系統，例如利用深冷分離方法進行分離的分離系統。在該分離系統中，通過深冷分離，把氣體混合物壓縮、冷卻後，利用不同氣體沸點上的差異進行蒸餾，使不同氣體得到分離，依次將乙烯、丙烯、c4+混合烴、以及其他的油水混合物等分離。
[0022]然而，在實際運用特別是工業運用中，上述利用深冷分離法對各種烯烴和油水混合物等進行分離的分離系統的能耗極高，常常加壓(0.8-3.0MPa)的同時需要降溫至-100°C以下的低溫冷凍系統。因此，本申請還提供一種新的分離系統，該分離系統為依次相連的烯烴反應器和分離器。
[0023]在烯烴反應器中，通過控制反應條件，例如反應溫度和壓力等，乙烯、丙烯依次發生反應，從而實現分離，其他組分不發生反應，分離出來進入與烯烴反應器相連的分離器，分離器可以為現有的工業分離器，例如利用深冷分離法進行分離的分離器。這些反應可以為與滷素單質或氫滷化物的取代反應，或與氫滷化物、氫氣或CO的加成反應。
[0024]在這樣的分離系統中，如上述工藝中的步驟(5)所述，MTO固定床反應器生成的混合氣經換熱後，進入烯烴反應器，控制反應條件，使得乙烯發生反應而其他組分不發生反應，分離分別得到乙烯反應生成物和未發生反應的其他組分，對未發生反應的其他組分控制反應條件，使得丙烯發生反應，而其他組分不發生反應，分離分別得到丙烯反應生成物，及其他未發生反應的組分，將其他未發生反應的組分進入分離器中，同樣也可以利用深冷分離法來進行分離，得到C4+混合烴和油水混合物。將乙烯反應生成物和丙烯反應生成物分別收集以後，直接作為產品進入儲罐或者進入後續反應工序發生反應。
[0025]上述得到的C4+混合烴可以進一步裂解反應後回收利用，具體過程可以為:將C4+混合烴經換熱後進入第二混合器與蒸汽混合均勻，並加熱後進入裂解反應器，加熱後的物料溫度優選為480°C以上，裂解生成的氣體經換熱後再次進入分離系統，依此循環。
[0026]裂解反應器的反應效率不高，通常為30% -50%，因此，為了減少裂解反應器的負荷，在分離系統中，對C4+混合烴與油水混合物進行分離時，可以允許少部分C4+混合烴進入油水混合物(可作為汽油產品)，允許分離不徹底現象的存在。
[0027]優選的，以上各反應器為絕熱反應器或類似絕熱反應器。
[0028]西南化工研究設計院有限公司自上世紀80年代甲醇制烯烴催化劑和工藝的研究開始以來，經過多年的催化劑篩選和工藝優化，已經實現實驗室和催化劑放大研究，採用MTCHC4+烴高溫裂解工藝，可獲得高的丙烯和乙烯收率。然而，一方面，固定床甲醇制烯烴反應裝置的研究少，另一方面，現有的乙烯、丙烯和C4+烴的分離的能耗極高，影響甲醇制烯烴工藝的整體經濟價值。
[0029]本實用新型提供了一種行之有效的可工業化應用的甲醇制烯烴的固定床反應裝置，與現有技術相比，本實用新型的有益效果在於:
[0030](I)簡單高效，能耗低，一種新的分離系統使得本實用新型的固定床反應裝置和工藝的能耗顯著降低，經濟價值明顯；
[0031](2)催化劑床層的溫度主要靠反應物料提供，而不需要外部熱源，且固定床反應裝置工藝簡單，操作方便，催化劑損耗率低，因此總投資和運營成本較少；
[0032](3)對原料的要求低，可以是含水量不等的粗甲醇也可以是精甲醇。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0033]本實用新型將通過例子並參照附圖的方式說明，其中:
[0034]圖1是實施例1的反應裝置的結構示意圖。
[0035]1-甲醇汽化塔，2-第一換熱器，3-二甲醚固定床反應器，4-第一混合器，5-第一加熱器，6-MT0固定床反應器，7-分離系統，8-油水分離器，9-第二換熱器，10-第二混合器，
11-第二加熱器，12-C4+混合烴裂解反應器。
【具體實施方式】
[0036]實施例1
[0037]如圖1所示為一種甲醇制烯烴的固定床反應裝置，包括第一混合器4，第一混合器4依次與第一加熱器5、MT0固定床反應器6相連，MTO固定床反應器6出口物料通過第一換熱器2與甲醇汽化塔7中物料換熱，甲醇汽化塔I的出口通過第一換熱器2與二甲醚固定床反應器3相連，二甲醚固定床反應器3的出口與第一混合器4相連，MTO固定床反應器6的出口還通過第一換熱器5與分離系統7相連，分離系統7分別與油水分離器8、乙烯收集裝置(圖中未顯示)、丙烯收集裝置(圖中未顯示)、及第二換熱器9相連，第二換熱器9、第二混合器10、第二加熱器11和裂解反應器12依次相連，裂解反應器12的出口再經第二換熱器9與分離系統7相連，油水分離器8的水出口與第一混合器4相連，油水分離器8的油出口進入油儲罐(圖中未顯示)儲存或者用作其他處理皆可。
[0038]分離系統7可以為現有的分離系統，在本實施例中，選用烯烴反應器和分離器相連作為分離系統(圖中未顯示)。在烯烴反應器中，通過控制反應條件，例如反應溫度和壓力等，乙烯、丙烯依次發生反應，從而實現分離，其他組分不發生反應，分離出來進入與烯烴反應器相連的分離器，分離器為現有的利用深冷分離法進行分離的分離器。
[0039]實施例2
[0040]採用實施例1的固定床反應裝置進行反應的工藝，流程如下:
[0041]預先將各反應器裝填滿催化劑和填料，並用壓縮N2將設備管道徹底吹掃乾淨，系統中O2的質量百分含量〈0.2%為合格；啟動第一加熱器,通入蒸汽,待MTO固定床反應器6床層升溫且充滿蒸汽後，啟動甲醇汽化塔1，汽化後的甲醇經第一換熱器2與MTO固定床反應器6出口的熱蒸汽換熱到>260°C後，進入二甲醚固定床反應器3 ;二甲醚固定床反應器3正常運行後，生成的二甲醚、水和未反應的甲醇再與蒸汽於第一混合器4中混合均勻，經第一加熱器5加熱到>380°C後進入MTO固定床反應器6 ;根據MTO固定床反應器6中的反應溫度，生成的二甲醚、水和未反應的甲醇與蒸汽於第一混合器4中混合均勻後的物料也可以部分不經過第一加熱器5而直接進入MTO固定床反應器6，按照MTO固定床反應器的床層來確定物料進入管道數，MTO固定床反應器6生成的混合工藝氣經第一換熱器2與汽化後甲醇換熱後進入分離系統7，分離系統7為依次相連的烯烴反應器和分離器，首先進入烯烴反應器，控制反應條件，使得乙烯發生反應而其他組分不發生反應，分離分別得到乙烯反應生成物和未發生反應的其他組分，對未發生反應的其他組分控制反應條件，使得丙烯發生反應，而其他組分不發生反應，分離分別得到丙烯反應生成物，及其他未發生反應的組分，將其他未發生反應的組分進入分離器中，得到C4+混合烴和液相的油水混合物。將乙烯反應生成物和丙烯反應生成物分別收集以後，分別進入其產品儲罐或直接進入後續工序。液相的油水混合物進入油水分離器8，得到汽油和水，汽油可以進入產品儲罐儲存或其他處理，水部分返回第一混合器4與其它反應物料混合均勻；C4+混合烴經第二換熱器9換熱達250°C後進入第二混合器10與蒸汽混合均勻，並經第二加熱器11加熱到>500°C後，一起進入裂解反應器12，高溫裂解反應生成的產品再返回分離系統，以此循環。
[0042]實施例3
[0043]預先將各反應器裝填滿催化劑和填料，並用壓縮N2將設備管道徹底吹掃乾淨，系統中O2的質量百分含量〈0.2%為合格；啟動第一加熱器,通入蒸汽,待MTO固定床反應器6床層升溫至410°C且充滿蒸汽後，啟動甲醇汽化塔1，汽化後的甲醇經第一換熱器2與MTO固定床反應器6出口的熱蒸汽換熱到275°C後，進入二甲醚固定床反應器3 ;二甲醚固定床反應器3正常運行後，生成的二甲醚、水和未反應的甲醇再與蒸汽於第一混合器4中混合均勻，經第一加熱器5加熱到395°C後進入MTO固定床反應器6 ；ΜΤ0固定床反應器6生成的混合工藝氣經第一換熱器2與汽化後甲醇換熱後進入分離系統7，分離系統7為依次相連的烯烴反應器和分離器，首先進入烯烴反應器，烯烴反應器採用滷素單質的取代反應的反應器，控制反應條件，使得乙烯發生反應而其他組分不發生反應，分離分別得到乙烯反應生成物和未發生反應的其他組分，對未發生反應的其他組分控制反應條件，使得丙烯發生反應，而其他組分不發生反應，分離分別得到丙烯反應生成物，及其他未發生反應的組分，將其他未發生反應的組分進入分離器中，得到C4+混合烴和液相的油水混合物。將乙烯反應生成物和丙烯反應生成物分別收集以後，直接作為產品進入儲罐或者進入後續反應工序發生反應。液相的油水混合物進入油水分離器8，得到汽油和水，汽油可以進入產品儲罐儲存或其他處理，水部分返回第一混合器4與其它反應物料混合均勻；C4+混合烴經第二換熱器9換熱達250°C後進入第二混合器10與蒸汽混合均勻，並經第二加熱器11加熱到520°C後，一起進入裂解反應器12，高溫裂解反應生成的產品再返回分離系統，以此循環。
[0044]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，並不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種甲醇制烯烴的固定床反應裝置，其特徵在於，包括第一混合器，第一混合器依次與第一加熱器、MTO固定床反應器相連，MTO固定床反應器出口物料通過第一換熱器與甲醇汽化塔中物料換熱，甲醇汽化塔的出口通過第一換熱器與二甲醚固定床反應器相連，二甲醚固定床反應器的出口與第一混合器相連，MTO固定床反應器的出口還通過第一換熱器與分離系統相連。
2.如權利要求1所述的一種甲醇制烯烴的固定床反應裝置，其特徵在於，所述分離系統分別與油水分離器、乙烯收集裝置、丙烯收集裝置、和C4+混合烴的裂解反應系統相連。
3.如權利要求1或2所述的一種甲醇制烯烴的固定床反應裝置，其特徵在於，所述分離系統為依次相連的烯烴反應器和分離器。
4.如權利要求3所述的一種甲醇制烯烴的固定床反應裝置，其特徵在於，所述烯烴反應器為與滷素單質或氫滷化物的取代反應的反應器，或與氫滷化物、氫氣或CO的加成反應的反應器。
5.如權利要求2或4中任一權利要求所述的一種甲醇制烯烴的固定床反應裝置，其特徵在於，所述C4+混合烴的裂解反應系統包括依次相連的第二換熱器、第二混合器、第二加熱器和裂解反應器，裂解反應器經第二換熱器與分離系統相連。
6.如權利要求2所述的一種甲醇制烯烴的固定床反應裝置，其特徵在於，所述油水分離器的水出口與第一混合器相連。
【文檔編號】C07C11/06GK203976663SQ201420288959
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年6月3日 優先權日:2014年6月3日
【發明者】譚亞南, 胡玉容, 王科, 韓偉, 何霖, 潘相米, 林荊 申請人:西南化工研究設計院有限公司