一種含氧化合物制丙烯工藝的能量回收方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種含氧化合物制丙烯工藝的能量回收方法，主要解決現(xiàn)有技術(shù)中加熱爐熱負(fù)荷高，換熱深度低，能效水平不高的問題。本發(fā)明通過采用包括以下步驟：（1）將含氧化合物制丙烯反應(yīng)器出口產(chǎn)物經(jīng)脫酸反應(yīng)器脫除小分子有機(jī)酸，得到高溫物流I；（2）將高溫物流I經(jīng)壓縮機(jī)壓縮升溫，得到高溫物流II；（3）將高溫物流II依次通入原料氣預(yù)熱器、甲醇汽化器及循環(huán)水預(yù)熱器分別預(yù)熱原料氣、汽化甲醇并預(yù)熱循環(huán)水的技術(shù)方案，省去了傳統(tǒng)工藝中加熱爐的能耗，提高了工藝能效水平。同時(shí)，由于將產(chǎn)物的壓縮工段提前，在進(jìn)行相分離時(shí)得到了更好的效果，氣相和油相中的水含量均大大降低。
【專利說明】一種含氧化合物制丙烯工藝的能量回收方法 【技術(shù)領(lǐng)域】
[〇〇〇1] 本發(fā)明屬丙烯生產(chǎn)領(lǐng)域，具體涉及一種含氧化合物制丙烯工藝的能量回收方法。 【背景技術(shù)】
[0002] 丙烯是現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)中一種重要的基礎(chǔ)化工原料，其總量的95%來自石腦油蒸汽 裂解聯(lián)產(chǎn)及流化催化裂化（FCC)副產(chǎn)。受全球原油價(jià)格持續(xù)上漲，以及乙烯原料向乙烷等 輕烴轉(zhuǎn)移趨勢(shì)的影響，全球丙烯需求缺口持續(xù)增長。同時(shí)，以煤基甲醇或天然氣/頁巖氣基 甲醇為原料生產(chǎn)丙烯的甲醇制丙烯（MTP)工藝日益受到各國青睞。針對(duì)我國"富煤、缺油、 少氣"的能源結(jié)構(gòu)，開發(fā)以煤基甲醇為原料的MTP工藝具有較高的市場(chǎng)競(jìng)爭力及深遠(yuǎn)的戰(zhàn)略 意義。
[0003] 美國專利US2003/0139635公開了一種通過甲醇制備丙烯的方法。該方法將甲醇 蒸汽首先在預(yù)反應(yīng)器中轉(zhuǎn)化成含二甲醚的蒸汽混合物，隨后被加熱至380?480°C后進(jìn)入 反應(yīng)器內(nèi)轉(zhuǎn)化成富含丙烯的產(chǎn)物物流。該產(chǎn)物物流隨后經(jīng)過換熱單元降溫至100?200°C 后進(jìn)入激冷塔水洗急冷。該專利中需要設(shè)置加熱爐對(duì)從預(yù)反應(yīng)器中流出的含二甲醚的蒸汽 混合物進(jìn)行加熱，使其滿足含氧化合物制丙烯反應(yīng)器的反應(yīng)溫度，加熱爐負(fù)荷較高。同時(shí)， 由于反應(yīng)產(chǎn)物中有機(jī)酸和含氧化合物的影響，長周期運(yùn)行中可能造成的設(shè)備腐蝕，換熱器 效率下降等問題均未被考慮到。
[0004] 中國專利CN101172918A同樣公開了一種從甲醇制備丙烯的方法。該方法將甲醇 原料與稀釋氣在200?500°C下通過預(yù)反應(yīng)器形成反應(yīng)流出物I，反應(yīng)流出物I再在400? 600°C下反應(yīng)生成富含丙烯的反應(yīng)流出物II，預(yù)反應(yīng)器和反應(yīng)器之間同樣需要設(shè)置加熱爐 加熱，且其能耗較高。
[0005] 上述文獻(xiàn)中盡管都設(shè)置了產(chǎn)物能量回收單元，但仍存在對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物的能量利用不 夠徹底，加熱爐負(fù)荷過高，工藝能效水平不高的問題。
[0006] 本工藝通過將氣烴產(chǎn)物壓縮機(jī)前置，將反應(yīng)器出口產(chǎn)物熱流壓縮升溫以提高其能 量品位，并經(jīng)過三級(jí)熱量回收單元逐步回收其能量，最終實(shí)現(xiàn)了對(duì)含氧化合物制丙烯反應(yīng) 器產(chǎn)物熱量的充分利用。通過合理地安排壓縮機(jī)位置，流程中不需設(shè)置加熱爐，含氧化合物 制丙烯反應(yīng)器原料可經(jīng)一次換熱直接達(dá)到反應(yīng)溫度。且由于壓縮機(jī)前置，產(chǎn)物相分離效率 高，氣相產(chǎn)物和油相產(chǎn)物中水含量明顯降低。全流程能效水平高，產(chǎn)物能量利用充分。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明所解決的技術(shù)問題是以往技術(shù)中含氧化合物制丙烯產(chǎn)物在后處理階段能 量利用率不高，反應(yīng)物流在進(jìn)入反應(yīng)器前需經(jīng)加熱爐加熱且加熱爐負(fù)荷過大，工藝整體能 效水平不高的問題，提供一種新的含氧化合物制丙烯工藝能量回收的方法。該方法具有分 階段的產(chǎn)物能量利用，反應(yīng)原料無需加熱爐加熱，通過與產(chǎn)物的換熱即可達(dá)到反應(yīng)溫度，工 藝整體能效水平高，產(chǎn)物分離效率高的優(yōu)點(diǎn)。
[0008] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：
[0009] 含氧化合物制丙烯工藝的能量回收方法包括以下步驟：
[〇〇1〇] 1)含氧化合物制丙烯反應(yīng)器出口產(chǎn)物經(jīng)脫酸反應(yīng)器脫除小分子有機(jī)酸，得到高溫 物流I;所述的高溫物流I為富含丙烯，不含甲酸、乙酸、丙酸，且包括C1?C10各碳數(shù)的烯 烴、烷烴及芳烴的烴類混合物流；
[0011] 2)將高溫物流I經(jīng)壓縮機(jī)壓縮升溫，得到高溫物流II ;
[0012] 3)將高溫物流II依次通入原料氣預(yù)熱器、甲醇汽化器及循環(huán)水預(yù)熱器分別預(yù)熱 原料氣、汽化甲醇和循環(huán)水，最后進(jìn)入空冷器冷卻后進(jìn)入相分離器分離出油、水、氣三相。
[0013] 所述的高溫物流I的溫度為400?600°C，所述的高溫物流II的溫度為500? 700。。。
[0014] 所述的步驟1)中產(chǎn)物經(jīng)脫酸反應(yīng)器脫除的小分子有機(jī)酸為甲酸、乙酸和丙酸。所 述的步驟1)中脫酸反應(yīng)器操作溫度為400?600°C，操作壓力以表壓計(jì)0. 1?0. 5MPa。
[0015] 所述的步驟2)中壓縮機(jī)的操作壓力以表壓計(jì)0.3?O.SMpa。所述的步驟2)中壓 縮機(jī)個(gè)數(shù)為1臺(tái)。
[0016] 所述的步驟3)中原料氣溫度為150?350°C，經(jīng)換熱器換熱后溫度為350? 500°C，可直接進(jìn)入含氧化合物制丙烯反應(yīng)器進(jìn)行反應(yīng)，不需使用加熱爐加熱。所述的步驟 3)中循環(huán)水預(yù)熱器入口產(chǎn)物流股溫度為200?300°C，出口產(chǎn)物流股溫度為100?200°C。 所述的步驟3)中空冷器入口產(chǎn)物流股溫度為100?200°C，出口產(chǎn)物流股溫度為20? 50°C。所述的步驟3)中三相分離器出口氣烴產(chǎn)物中水含量小于0.5wt%，油相產(chǎn)物中水含 量小于1. Owt%。
[0017] 本發(fā)明將含氧化合物制丙烯反應(yīng)器出口產(chǎn)物分兩階段進(jìn)行后處理。在第一階段， 通過脫酸反應(yīng)器將含氧化合物制丙烯產(chǎn)物中的小分子有機(jī)酸脫除，防止其在冷卻過程中對(duì) 設(shè)備造成腐蝕；在第二階段，首先通過壓縮機(jī)將含氧化合物制丙烯產(chǎn)物壓縮升溫，提高其能 量品位，再通過三級(jí)換熱，分別對(duì)含氧化合物制丙烯反應(yīng)器進(jìn)料進(jìn)行加熱、汽化甲醇并預(yù)熱 循環(huán)工藝水。
[0018] 與傳統(tǒng)工藝相比，本發(fā)明由于設(shè)置了含氧化合物制丙烯產(chǎn)物壓縮機(jī)，提高了含氧 化合物制丙烯反應(yīng)產(chǎn)物能量品位，加深了換熱深度，可將含氧化合物制丙烯反應(yīng)器進(jìn)料直 接預(yù)熱至反應(yīng)所需溫度，省去了傳統(tǒng)工藝中加熱爐的能耗，提高了工藝能效水平。同時(shí)，由 于將產(chǎn)物的壓縮工段提前，在進(jìn)行相分離時(shí)得到了更好的效果，氣相和油相中的水含量均 大大降低。 【專利附圖】

【附圖說明】
[0019] 圖1是含氧化合物制丙烯工藝產(chǎn)物能量回收的方法的流程簡圖。
[0020] 圖中：1-甲醇原料，2-甲醇汽化器，3-預(yù)反應(yīng)器，4-原料氣預(yù)熱器，5-含氧化合 物制丙烯反應(yīng)器，6-脫酸反應(yīng)器，7-壓縮機(jī)，8-循環(huán)水預(yù)熱器，9-空冷器，10-相分離器， 11-氣相產(chǎn)物，12-油相產(chǎn)物，13-產(chǎn)物水，14-去循環(huán)水蒸發(fā)器水。 【具體實(shí)施方式】
[0021] 如圖1所示，常溫下的甲醇原料1經(jīng)泵送入甲醇汽化器2,被具有一定溫度的產(chǎn)物 氣體加熱蒸發(fā)，氣化后的甲醇原料進(jìn)入預(yù)反應(yīng)器3中發(fā)生預(yù)反應(yīng)，預(yù)反應(yīng)器溫度為150? 350°C，壓力以表壓計(jì)0. 1?1. OMPa。預(yù)反應(yīng)器出口物流與經(jīng)壓縮機(jī)6壓縮升溫后的產(chǎn)物氣 體換熱至反應(yīng)溫度，進(jìn)入反應(yīng)器5發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)器5溫度為350?500°C，壓力以表壓計(jì) 0· 1?0· 5MPa。反應(yīng)器5出口物流在400?600°C，壓力以表壓計(jì)0· 1?0· 5MPa的條件下 于脫酸反應(yīng)器6中脫除甲酸、乙酸、丙酸等小分子有機(jī)酸。隨后，再經(jīng)壓縮機(jī)7壓縮至500? 700°C，壓力以表壓計(jì)0. 3?0. 8MPa.反應(yīng)產(chǎn)物一次換熱后溫度為300?400°C，二次換熱后 溫度為200?300°C，進(jìn)入循環(huán)水預(yù)熱器8預(yù)熱工藝循環(huán)水后溫度降至100?200°C，最后進(jìn) 入空冷器9冷卻至20?50°C。冷卻后的產(chǎn)物流進(jìn)入產(chǎn)物分離器10中分離出氣相產(chǎn)物11、 油相產(chǎn)物12和產(chǎn)物水13.其中出口氣烴產(chǎn)物11中水含量小于0. 5wt%，油相產(chǎn)物12中水 含量小于1. 〇wt%。
[0022] 實(shí)施例1
[0023] 本實(shí)施例中，進(jìn)料為純度99. 5%的工業(yè)甲醇，甲醇進(jìn)料WHSV = 2. 01Γ1，采用如圖1 所示的工藝流程。反應(yīng)器5入口氣體溫度為450°C，經(jīng)壓縮機(jī)壓縮后反應(yīng)產(chǎn)物溫度為600°C， 壓力以表壓計(jì)0. 70MPa.反應(yīng)產(chǎn)物首先與從預(yù)反應(yīng)器3流出的物流換熱，將其加熱至450°C， 后分別經(jīng)過甲醇汽化器及循環(huán)水預(yù)熱器兩級(jí)熱量回收單元，從循環(huán)水預(yù)熱器流出的溫度為 130°C，進(jìn)入空冷器冷卻至30°C，最后進(jìn)入相分離器分離出油、水、氣三相。出口氣烴產(chǎn)物中 水含量為〇. 2wt%，油相產(chǎn)物中水含量為0. 6wt%。
[0024] 通過本方案，從預(yù)反應(yīng)器3中流出的物流經(jīng)一次換熱被直接加熱至450°C，達(dá)到反 應(yīng)器5的反應(yīng)溫度，中間不需再設(shè)置加熱爐加熱。流程總能量回收率為66%，其中各換熱單 元回收能量數(shù)據(jù)見表1.
[0025] 表1各換熱單元能量回收數(shù)據(jù)
【權(quán)利要求】
1. 一種含氧化合物制丙烯工藝的能量回收方法，其特征在于包括以下步驟： 1) 含氧化合物制丙烯反應(yīng)器（5)出口產(chǎn)物經(jīng)脫酸反應(yīng)器（6)脫除小分子有機(jī)酸，得到 高溫物流I ; 所述的高溫物流I為富含丙烯，不含甲酸、乙酸、丙酸，且包括C1~C10各碳數(shù)的烯烴、烷 烴及芳烴的烴類混合物流； 2) 將高溫物流I經(jīng)壓縮機(jī)（7)壓縮升溫，得到高溫物流II ; 3) 將高溫物流II依次通入原料氣預(yù)熱器（4)、甲醇汽化器（2)及循環(huán)水預(yù)熱器（8)分 別預(yù)熱原料氣、汽化甲醇和循環(huán)水，最后進(jìn)入空冷器（9)冷卻后進(jìn)入相分離器（10)分離出 油、水、氣三相。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述能量回收方法，其特征在于所述的高溫物流I的溫度為 40(Γ600?，所述的高溫物流II的溫度為50(T70(TC。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述能量回收方法，其特征在于所述的步驟1)中產(chǎn)物經(jīng)脫酸反應(yīng)器 脫除的小分子有機(jī)酸為甲酸、乙酸和丙酸。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述能量回收方法，其特征在于所述的步驟1)中脫酸反應(yīng)器操作溫 度為40(T60(TC，操作壓力以表壓計(jì)0· 1?0· 5MPa。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述能量回收方法，其特征在于所述的步驟2)中壓縮機(jī)的操作壓力 以表壓計(jì)0. 3~0. 8Mpa。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述能量回收方法，其特征在于所述的步驟2)中壓縮機(jī)個(gè)數(shù)為1 臺(tái)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述能量回收方法，其特征在于所述的步驟3)中原料氣溫度為 15(T350°C，經(jīng)換熱器換熱后溫度為35(T50(TC，可直接進(jìn)入含氧化合物制丙烯反應(yīng)器進(jìn)行 反應(yīng)，不需使用加熱爐加熱。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述能量回收方法，其特征在于所述的步驟3)中循環(huán)水預(yù)熱器入口 產(chǎn)物流股溫度為20(T300°C，出口產(chǎn)物流股溫度為10(T200°C。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述能量回收方法，其特征在于所述的步驟3)中空冷器入口產(chǎn)物流 股溫度為l〇(T200°C，出口產(chǎn)物流股溫度為2(T50°C。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述能量回收方法，其特征在于所述的步驟3)中三相分離器出口 氣烴產(chǎn)物中水含量小于0. 5wt%，油相產(chǎn)物中水含量小于1. Owt%。
【文檔編號(hào)】C07C11/06GK104086346SQ201410317158
【公開日】2014年10月8日 申請(qǐng)日期:2014年7月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月4日
【發(fā)明者】廖祖維, 馮翔, 蔣斌波, 王靖岱, 陽永榮, 黃正梁, 嚴(yán)麗霞, 蔣云濤, 陸飛鵬 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)