一種用于甲醇制丙烯反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于天然氣化工和煤化工領(lǐng)域，特別涉及一種用于甲醇制丙烯反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]丙烯作為重要的石油化工基礎(chǔ)原料，年需求量巨大，但隨著“石油危機(jī)”問(wèn)題的出現(xiàn)，傳統(tǒng)的石油路線生產(chǎn)工藝勢(shì)必會(huì)使丙烯在原料以及產(chǎn)量上受到很大限制。甲醇制丙烯(MTP)工藝是指以煤基或天然氣基合成的甲醇為原料，在催化劑的作用下生產(chǎn)丙烯的工藝技術(shù)，針對(duì)我國(guó)富煤、貧油、少氣的能源結(jié)構(gòu)，MTP技術(shù)具有很好的應(yīng)用前景和深遠(yuǎn)的戰(zhàn)略意義。
[0003]目前MTP技術(shù)已在神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)和大唐內(nèi)蒙古多倫煤化工有限公司實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，兩套裝置均為德國(guó)Lurgi公司的MTP工藝，通過(guò)兩段固定床反應(yīng)器來(lái)實(shí)現(xiàn)甲醇制丙烯反應(yīng)。首先在I段二甲醚反應(yīng)器中，甲醇蒸汽與Al2O3基催化劑接觸，脫水生成二甲醚。其次，未反應(yīng)的甲醇以及二甲醚(DME)-水混合物繼續(xù)進(jìn)入Π段MTP反應(yīng)器，與催化劑接觸進(jìn)一步反應(yīng)生成包括丙烯和乙烯在內(nèi)的混合烴類產(chǎn)物。生產(chǎn)過(guò)程中還需將來(lái)自精制單元的C4、C5/C6循環(huán)物流和水蒸汽從頂部進(jìn)入MTP反應(yīng)器，以提高目標(biāo)產(chǎn)物丙烯的收率及降低原料分壓。此外，MTP反應(yīng)器設(shè)計(jì)有6個(gè)催化劑床層，考慮到MTP反應(yīng)的強(qiáng)放熱性，需將部分原料從側(cè)面送入MTP反應(yīng)器的2、3、4、5、6催化劑床層，以控制催化劑床層溫升情況，保證各床層反應(yīng)條件的一致性。
[0004]使用微反或其他模擬實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)考評(píng)催化劑性能、優(yōu)化操作條件，進(jìn)而指導(dǎo)工業(yè)裝置運(yùn)行，具有重要意義。但目前使用的甲醇制丙烯實(shí)驗(yàn)裝置存在著反應(yīng)器內(nèi)催化劑為單層裝填、裝填量小(約0.5?50g)，催化劑大量裝填時(shí)床層溫度分布不均、放熱量大，易飛溫，且僅能考察催化劑的甲醇轉(zhuǎn)化制丙烯性能，無(wú)法同時(shí)考察催化劑甲醇轉(zhuǎn)化耦合高碳烴裂解制丙烯性能，催化劑床層高徑比及操作條件優(yōu)化等問(wèn)題。中國(guó)專利CN204400872U公開了一種用于甲醇制丙烯反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置，可以更好地對(duì)反應(yīng)中各催化劑床層的溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，防止催化劑床層飛溫，利于更好地分析每個(gè)催化劑床層的催化效果，便于研究甲醇制丙烯反應(yīng)的反應(yīng)條件。但該專利需將一段反應(yīng)器(即，位于首位的反應(yīng)器)的物流進(jìn)行冷凝，再向各二段反應(yīng)器進(jìn)行分配，不利于操作，且床層溫度調(diào)控手段較少;此外，分離單元采用深冷和精餾的方法分離出C4-C6烴，但C3和C4的沸點(diǎn)相近，采用深冷分離易導(dǎo)致C4中夾帶過(guò)多C3或C4隨C3外排而損失，進(jìn)而影響循環(huán)烴量;各二段反應(yīng)器只能串聯(lián)連接，實(shí)驗(yàn)方式單一。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的目的在于提供一種用于甲醇制丙烯反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)無(wú)需先對(duì)一段反應(yīng)器(位于首位的MTP反應(yīng)器)進(jìn)行冷凝，操作方便;利于催化劑床層的溫度控制;各MTP反應(yīng)器既可串聯(lián)又可并聯(lián)連接，可以進(jìn)行多種實(shí)驗(yàn)。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn):
[0007]本實(shí)用新型提供一種用于甲醇制丙烯反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，所述實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)包括:
[0008]預(yù)熱器，用于對(duì)原料甲醇和氣體進(jìn)行預(yù)熱形成甲醇蒸汽；
[0009]二甲醚反應(yīng)器，用于接收來(lái)自所述預(yù)熱器的甲醇蒸汽并進(jìn)行甲醇制二甲醚反應(yīng)，以得到DME(二甲醚)物流；
[0010]MTP反應(yīng)器，用于利用DME物流反應(yīng)制丙烯，以得至IjMTP物流；
[0011]預(yù)熱混合器，用于對(duì)進(jìn)入MTP反應(yīng)器(甲醇制丙烯反應(yīng)器)的物料進(jìn)行預(yù)熱和混合；
[0012]所述預(yù)熱器、二甲醚反應(yīng)器、預(yù)熱混合器及MTP反應(yīng)器順次連接構(gòu)成一個(gè)反應(yīng)單元，所述實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)依次并列包括多個(gè)所述反應(yīng)單元；
[0013]所述多個(gè)反應(yīng)單元之間設(shè)置有具有閥門的物流管線，所述物流管線設(shè)置于前一MTP反應(yīng)器與后一預(yù)熱混合器之間；
[0014]所述閥門關(guān)閉，多個(gè)所述MTP反應(yīng)器并聯(lián)連接;所述閥門打開，多個(gè)所述MTP反應(yīng)器串聯(lián)連接。
[0015]優(yōu)選地，所述實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)還包括多個(gè)進(jìn)料設(shè)備，所述進(jìn)料設(shè)備設(shè)置于所述預(yù)熱器的上游，用于將原料甲醇分別輸送到后續(xù)的所述反應(yīng)單元。
[0016]優(yōu)選地，所述實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)還包括分離單元，用于對(duì)MTP物流進(jìn)行分離以得到循環(huán)烴。
[0017]優(yōu)選地，所述實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)還包括多個(gè)水蒸氣管線，用于將水蒸氣分別送入多個(gè)所述預(yù)熱混合器中。
[0018]優(yōu)選地，所述實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)還包括多個(gè)循環(huán)烴管線，用于將所述循環(huán)烴分別送入多個(gè)所述預(yù)熱混合器中。
[0019]優(yōu)選地，所述分離單元包括:
[0020]第一冷凝器，用于對(duì)來(lái)自所述MTP反應(yīng)器的MTP物流進(jìn)行預(yù)冷凝；
[0021 ]第二冷凝器，用于對(duì)來(lái)自所述第一冷凝器的MTP物流進(jìn)行進(jìn)一步預(yù)冷凝；
[0022]三相分離器，用于對(duì)來(lái)自所述第二冷凝器的MTP物流進(jìn)行氣、水和油三相分離，并排出水相；
[0023]重組分分離塔，用于對(duì)來(lái)自所述三相分離器的氣相和油相物料進(jìn)行精餾分離；
[0024]輕組分分離塔，用于對(duì)來(lái)自所述重組分分離塔的塔頂物料進(jìn)行精餾分離。
[0025]優(yōu)選地，所述分離單元還包括增壓栗，所述增壓栗設(shè)置于所述重組分分離塔到所述輕組分分離塔的油相物流管線上。
[0026]優(yōu)選地，所述重組分分離塔和輕組分分離塔的先后位置可以互換。
[0027]優(yōu)選地，所述實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)還包括氣路管線，用于提供進(jìn)入預(yù)熱器中的所述氣體;所述氣路管線包括空氣管線和氮?dú)夤芫€，所述空氣管線和氮?dú)夤芫€匯合后連接至所述預(yù)熱器的進(jìn)料口。
[0028]優(yōu)選地，所述實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)還包括多個(gè)熱電偶，所述多個(gè)熱電偶分別設(shè)置在各二甲醚反應(yīng)器、各預(yù)熱器、各MTP反應(yīng)器和各預(yù)熱混合器的進(jìn)出口及需要保溫的管線上。
[0029]本實(shí)用新型的有益效果在于:
[0030](I)本實(shí)用新型的用于甲醇制丙烯反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，無(wú)需先對(duì)一段反應(yīng)器(S卩，位于首位的MTP反應(yīng)器)進(jìn)行冷凝，操作方便;將二甲醚反應(yīng)器根據(jù)MTP反應(yīng)器數(shù)量一一對(duì)應(yīng)進(jìn)行設(shè)置并實(shí)施進(jìn)料，操作更為簡(jiǎn)便可行；各MTP反應(yīng)器既可串聯(lián)又可并聯(lián)連接，可以以不同的方式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；[0031 ] (2)分離單元的設(shè)置，可對(duì)循環(huán)產(chǎn)物進(jìn)行有效分離，分離效果好，有利于保證循環(huán)烴進(jìn)料的穩(wěn)定性；
[0032](3)水蒸氣進(jìn)料的增加，可以對(duì)原料甲醇起到稀釋作用，減少M(fèi)TP反應(yīng)器內(nèi)的放熱量，進(jìn)一步控制催化劑床層溫度；
[0033](4)由于循環(huán)烴中主要為C4-C6烴，C4-C6烴在MTP反應(yīng)器中發(fā)生裂解反應(yīng)，而裂解反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，因此，循環(huán)烴進(jìn)料的增加，可以吸收MTP反應(yīng)器內(nèi)的熱量，進(jìn)一步控制催化劑床層溫度;同時(shí)，循環(huán)烴進(jìn)料的增加，也有利于考察催化劑的裂解性能；
[0034](5)水蒸汽和循環(huán)烴進(jìn)料的增加，可以更準(zhǔn)確地對(duì)實(shí)際的工業(yè)裝置進(jìn)行模擬。
【附圖說(shuō)明】
[0035]圖1為本實(shí)用新型的用于甲醇制丙烯反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)圖；
[0036]圖2為本實(shí)用新型的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的分離單元的示意圖；
[0037]圖3為本實(shí)用新型的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的氣路管線的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0038]以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，但本實(shí)用新型并不僅限于此。
[0039]本實(shí)用新型提供的一種甲醇制丙烯反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，如圖1-3所示，包括:
[0040]預(yù)熱器3，用于對(duì)原料甲醇和氣體進(jìn)行預(yù)熱形成甲醇蒸汽；
[0041]二甲醚反應(yīng)器4，用于接收來(lái)自所述預(yù)熱器3的甲醇蒸汽并進(jìn)行甲醇制二甲醚反應(yīng)，以得到DME(二甲醚)物流；
[0042]MTP反應(yīng)器6，用于利用DME物流反應(yīng)制丙烯，以得到MTP物流；
[0043]預(yù)熱混合器5，用于對(duì)進(jìn)入MTP反應(yīng)器6的物料進(jìn)行預(yù)熱和混合；
[0044]所述預(yù)熱器3、二甲醚反應(yīng)器4、預(yù)熱混合器5及MTP反應(yīng)器6順次連接構(gòu)成一個(gè)反應(yīng)單元，所述實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)依次并列包括多個(gè)所述反應(yīng)單元；
[0045]所述多個(gè)反應(yīng)單元之間設(shè)置有具有閥門7的物流管線，所述物流管線設(shè)置于前一MTP反應(yīng)器6與后一預(yù)熱混合器5之間；
[0046]所述閥門7關(guān)閉，多個(gè)所述MTP反應(yīng)器6并聯(lián)連接；
[0047]所述閥門7打開，多個(gè)所述MTP反應(yīng)器6串聯(lián)連接。
[0048]其中，MTP反應(yīng)器即為甲醇制丙烯反應(yīng)器。
[0049]閥門7可以是截止閥、球閥、針閥等其他任何可以起到開關(guān)作用的閥門。
[0050]所述閥門7及其所在的物流管線上均纏繞有加熱帶。
[0051]在一種實(shí)施方式中，所述實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)還包括多個(gè)進(jìn)料設(shè)備2，所述進(jìn)料設(shè)備2設(shè)置于所述預(yù)熱器3的上游，用于將原料甲醇分別輸送到后續(xù)的所述反應(yīng)單元。進(jìn)料設(shè)備2可以是任何能達(dá)到進(jìn)料目的的設(shè)備，例如進(jìn)料栗。
[0052]不難理解，所述進(jìn)料設(shè)備2、預(yù)熱器3、二甲醚反應(yīng)器4、預(yù)熱混合器5及MTP反應(yīng)器6的數(shù)量相同，且它們之間為--對(duì)應(yīng)的關(guān)系。
[0053]在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，進(jìn)料設(shè)備2與儲(chǔ)存進(jìn)料甲醇的甲醇儲(chǔ)罐相連接。
[0054]在一種實(shí)施方式中，所述實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)還包括水蒸汽管線11，用于將水蒸氣分別送入多個(gè)所述預(yù)熱混合器5中，進(jìn)一步將水蒸汽送入各MTP反應(yīng)器6中，所述水蒸汽管線11連接至所述預(yù)熱混合器5的進(jìn)料口。
[0055]在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)還包括循環(huán)烴管線