CN110343028A - 一种降低mto装置催化剂损失量的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于甲醇制烯烃领域,涉及一种降低MTO装置催化剂损失量的方法和装置。其中,MTO装置洗涤塔或急冷塔塔底抽出水浆分为两股,一股作为含有催化剂的水浆循环,返回MTO反应器,回收反应工艺气中携带进入洗涤塔或急冷塔水浆中的催化剂,另一股作为外排水浆。本发明的方法可降低水浆中的催化剂浓度,在洗涤塔或急冷塔相同的水浆外排量条件下,降低催化剂外排损失量,达到降低MTO装置催化剂损失量的目的。
Description
技术领域
本发明属于甲醇制烯烃领域,更具体地,涉及一种降低MTO装置催化剂损失量的方法和装置。
背景技术
甲醇制烯烃(MTO)装置是在特殊的分子筛催化剂作用下,用流化床模式的反应器,在适宜的温度、压力条件下,将甲醇转化生产乙烯、丙烯的工艺过程。流化床工艺中,催化剂会随着加工过程产生一定比例的损耗,MTO由于产生的反应工艺气量大,催化剂的损耗很大一部分是随着工艺气排出而产生的。MTO催化剂价格较高,催化剂的损失成为MTO工艺的重要生产成本。如何降低催化剂在反应和工艺气洗涤过程中的损耗是MTO工艺一直探寻的主要问题。
MTO进料甲醇进入反应器后,与催化剂接触,在流态化状态下,以适宜的反应条件进行反应转化,生成乙烯、丙烯等轻质烯烃。转化产物工艺气体携带一定的催化剂细粉,经过共两级或三级旋风分离器进行气、固分离,大部分催化剂细粉由两级或三级旋风分离器回收返回催化剂床层,少部分催化剂细粉随工艺气经工艺气冷却器进入洗涤塔或急冷塔,在该塔内与水循环逆流接触进行洗涤,将工艺气内携带的催化剂洗涤下来,避免工艺气携带催化剂细粉进入后续流程,影响装置长周期稳定运行。洗涤下的催化剂细粉进入洗涤塔或急冷塔塔底水浆***,随水浆外排送出***。此部分的催化剂细粉构成MTO装置主要的催化剂消耗。
常规流程设计中,洗涤塔塔底水浆外排,外排的水浆量与水浆固体含量,直接决定了外排的催化剂细粉数量。反应***的两级或三级旋风分离器总效率一定,进入洗涤塔塔底水浆***的催化剂数量一定,外排水量一定的条件下,水浆中的催化剂浓度据此确定,外排水浆携带的催化剂粉末数量即催化剂在反应***的损失量因此而确定。在洗涤塔或急冷塔外排水量一定的情况下,如何降低水浆中的催化剂固体粉末浓度,从而减少催化剂损失,是一个重要课题。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的上述缺陷,提供一种降低MTO装置催化剂损失量的方法和装置。该方法能够显著降低洗涤塔或急冷塔塔底水浆的固体含量,从而减少外排催化剂损失,降低MTO装置生产成本,提高其经济效益。
为了实现上述目的,本发明提供一种降低MTO装置催化剂损失量的方法,MTO装置洗涤塔或急冷塔塔底抽出水浆分为两股,一股作为含有催化剂的水浆循环,返回MTO反应器,回收反应工艺气中携带进入洗涤塔或急冷塔水浆中的催化剂,另一股作为外排水浆。
根据本发明的方法,将洗涤塔或急冷塔塔底含有催化剂粉末的抽出水浆分为两个部分,一部分作为外甩塔底流出物,去往后续的工艺流程进行处理,达标排放;另一部分作为循环回流,返回MTO反应器回炼,回收水浆中携带的催化剂细粉。回炼的水浆量根据水浆固体含量与MTO装置处理能力(装置生产负荷率)相匹配的原则确定,因水浆循环占用反应器空速与停留时间,在保持足够的反应处理能力的前提下,确定适宜的水浆循环量,以达到控制并减少反应***水浆中催化剂损失的目的;一般优先考虑水浆循环量占MTO甲醇进料量的5-10%,水浆循环量与外排水浆量的比值与水浆固体含量成反比。优选地,水浆循环与外排水浆的比例为0.1-5:1,最优选为1:1。携带有催化剂的水浆回炼后,一方面回收催化剂,另一方面由于水浆的回炼,使洗涤塔或急冷塔底的水浆抽出总量相应增加,起到稀释水浆的作用,在反应器两级或三级旋风分离***总效率基本不变的前提下,水浆中的固体含量将相应下降,在维持相同的水浆外排量条件下,外排水浆携带的催化剂数量减少,MTO装置的催化剂损失得到有效降低。
根据本发明的方法,由洗涤塔或急冷塔返回MTO反应器的水浆循环可以为经过滤或旋液分离的含有催化剂固体颗粒的渣浆,或为未经过滤或旋液分离的含有催化剂固体颗粒的水浆;优选为前者,可减少进入MTO反应器的水量,避免对MTO反应甲醇进料量产生影响。
根据本发明的方法,所述水浆循环返回MTO反应器的位置可以为催化剂密相床层,也可以为MTO反应器的稀相段,优选采用注入反应末端(即MTO反应器的稀相段)。
根据本发明的方法,所述水浆循环返回MTO反应器的进料位置可以为单独设置,也可以为MTO反应器的甲醇进料管线,即与甲醇进料管线合并;或者同时返回两处位置。
根据本发明的方法,优选对所述水浆循环的条件进行调节。具体地,所述水浆循环的pH值优选为2~9,进一步优选为3~6。所述水浆循环的温度为急冷塔或洗涤塔塔底温度,优选地,温度为80℃~200℃,压力为0.15~1.5MPaG,催化剂固体含量为100~10000mg/L。
根据本发明的方法,所述水浆循环可以采用雾化/不雾化的方式,优选地,返回MTO反应器采用雾化喷嘴喷入,以加强接触效果。
本发明的第二方面提供一种降低催化剂损失量的MTO装置,如图1所示,MTO装置洗涤塔或急冷塔塔底设置有与MTO反应器连通的管线。所述管线与MTO反应器连通的位置可以为催化剂密相床层,也可以为MTO反应器的稀相段;所述管线与MTO反应器连通的部分可单独设置,也可以与甲醇进料管线合并。
采用本发明的方法和装置,加大了MTO装置的洗涤塔塔底水浆抽出;抽出水浆分为两股,一股以可与现有技术相同的量外排,另一股直接循环返回MTO反应器回炼;水浆循环后,水浆中催化剂固体粉尘浓度降低,在洗涤塔或急冷塔相同的水浆外排量条件下,降低催化剂外排损失量,达到降低MTO装置催化剂损失量的目的。
本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述。
图1为本发明一种降低MTO装置催化剂损失量的方法和装置的工艺流程示意图。
附图标记说明
1、反应器;2、反应三旋;3、产品气冷却器;4、洗涤塔/急冷塔;
A、甲醇;B、洗涤后工艺气;C、外排水浆;D、循环水浆。
具体实施方式
下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式,然而应该理解,可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。
实施例1
本实施例采用某MTO装置:
原流程:甲醇进料量225t/h,洗涤塔塔底水浆抽出量15t/h,水浆中固含量3500mg/L,外排水浆中携带催化剂量为15×1000×3500/1000/1000=52.5kg/h,此部分催化剂损失单耗即为52.5/225=0.233kg/t甲醇。
本实施例改进流程,如图1所示:进料量不变,洗涤塔塔底共抽出水浆30t/h,外排水浆仍为15t/h,循环水浆返回反应器15t/h,由于加大了水浆抽出总量,在反应旋分***效率基本不变的前提下,水浆中的催化剂固体含量得到“稀释”,水浆中的催化剂固体含量为3500×15/30=1750mg/L。在外排水浆仍为15t/h时,则水浆携带外排催化剂量为:15×1000×1750/1000/1000=26.25kg/h,此部分催化剂损失单耗变为26.25/225=0.117kg/t甲醇。
反应***催化剂的损失大大减少。
考虑到水浆循环携带的催化剂细粉较多,旋分***对此部分细粉回收效率降低,即便如此,反应***催化剂损失单耗也可减少25%,即单耗降至0.175kg/t甲醇,催化剂损失率仍有显著下降。
实施例2
本实施例采用某MTO装置:
原流程:甲醇进料量225t/h,因甲醇原料不足,装置负荷率降低至70%,旋分***操作条件偏离最佳点,效率下降,催化剂单耗上升。洗涤塔塔底水浆抽出量12t/h,水浆中固含量4000mg/L,外排水浆中携带催化剂量为12×1000×4000/1000/1000=48kg/h,此部分催化剂损失单耗即为48/(225×70%)=0.305kg/t甲醇。
本实施例改进流程,如图1所示:进料量不变,洗涤塔塔底共抽出水浆35t/h,外排水浆仍为12t/h,循环返回反应器23t/h,由于加大了水浆抽出总量,在反应旋分***效率基本不变的前提下,水浆中的催化剂固体含量得到“稀释”,水浆中的催化剂固体含量为4000×12/35=1371mg/L。在外排水浆仍为12t/h时,则水浆携带外排催化剂量为:12×1000×1371/1000/1000=16.45kg/h,此部分催化剂损失单耗变为16.45/(225×70%)=0.105kg/t甲醇。
反应***催化剂的损失大大减少。
考虑到水浆循环携带的催化剂细粉较多,旋分***对此部分细粉回收效率降低,即便如此,反应***催化剂损失单耗也可降至0.205kg/t甲醇,催化剂损失率仍有显著下降。
以上已经描述了本发明的各实施例,上述说明是示例性的,并非穷尽性的,并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下,对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。
Claims (10)
1.一种降低MTO装置催化剂损失量的方法,其特征在于,MTO装置洗涤塔或急冷塔塔底抽出水浆分为两股,一股作为含有催化剂的水浆循环,返回MTO反应器,回收反应工艺气中携带进入洗涤塔或急冷塔水浆中的催化剂,另一股作为外排水浆。
2.根据权利要求1所述的降低MTO装置催化剂损失量的方法,其特征在于,由洗涤塔或急冷塔返回MTO反应器的水浆循环为经过滤或旋液分离的含有催化剂固体颗粒的渣浆,或为未经过滤或旋液分离的含有催化剂固体颗粒的水浆。
3.根据权利要求1所述的降低MTO装置催化剂损失量的方法,其特征在于,水浆循环与外排水浆的比例为0.1-5:1,优选为1:1。
4.根据权利要求1所述的降低MTO装置催化剂损失量的方法,其特征在于,水浆循环量占MTO甲醇进料量的5-10%。
5.根据权利要求1所述的降低MTO装置催化剂损失量的方法,其特征在于,所述水浆循环返回MTO反应器的催化剂密相床层和/或MTO反应器的稀相段。
6.根据权利要求1所述的降低MTO装置催化剂损失量的方法,其特征在于,所述水浆循环返回MTO反应器的进料位置为单独设置和/或为MTO反应器甲醇进料管线。
7.根据权利要求1所述的降低MTO装置催化剂损失量的方法,其特征在于,所述水浆循环的pH值为2~9,优选为3~6。
8.根据权利要求1所述的降低MTO装置催化剂损失量的方法,其特征在于,所述水浆循环的温度为80℃~200℃,压力为0.15~1.5MPaG,催化剂固体含量为100~10000mg/L。
9.根据权利要求1所述的降低MTO装置催化剂损失量的方法,其特征在于,所述水浆循环返回MTO反应器采用雾化喷嘴喷入。
10.一种降低催化剂损失量的MTO装置,其特征在于,MTO装置洗涤塔或急冷塔塔底设置有与MTO反应器连通的管线。
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