CN218989173U - 一种甲醇制备低碳烯烃的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种甲醇制备低碳烯烃的装置，包括甲醇缓冲罐，甲醇缓冲罐的出料端通过进料泵与换热器Ⅰ连通，换热器Ⅰ的出料端连通有换热器Ⅱ，换热器Ⅱ的出料端连通有甲醇‑反应气立式换热器，甲醇‑反应气立式换热器的甲醇出口以及低压稀释蒸汽管道的出气端均与进料管路连通，进料管路的出料端与反应器的进料端Ⅰ连通，反应器的高温反应气出料端通过甲醇‑反应气立式换热器与旋风分离器的进料端连通，旋风分离器的出料端依次连通有换热器Ⅲ和急冷塔，急冷塔的出料端与产品收集罐连通；该方案具有催化剂活性高、生产成本低且产品收率高的有益效果。

Description

一种甲醇制备低碳烯烃的装置

技术领域

本实用新型涉及化工产品生产领域，具体的涉及一种甲醇制备低碳烯烃的装置。

背景技术

低碳烯烃如乙烯、丙烯是合成塑料、合成纤维、和合成橡胶等各种树脂材料的重要基础化工材料，在现代化工领域中起着非常重要的作用。在传统工艺中低碳烯烃主要由工业上的烃类裂解和石油催化裂解所产生的炼厂气转化得到。随着我国经济的快速发展，对低碳烯烃的需求日渐攀升，但随着市场需求的不断增长，石油资源的日益枯竭及国际原油价格的居高不下，其供需矛盾也日益突出，所以人们一直不断地努力寻找一种既可取代石油制备烯烃又能可持续发展的新路线。甲醇转化制低碳烯烃反应因其原料甲醇可以大量地由合成气得到，被认为是最有希望取代传统石油路线制低碳烯烃和可持续发展的路线之一。而现有技术的甲醇制备低碳氢装置，存在催化剂活性较低、甲醇加工负荷高且生产成本高、低碳烯烃产品收率低的缺陷，作为技术关键的催化剂，其活性的大小和使用寿命的长短直接影响到甲醇的转化率和低碳烯烃的收率，而根据其反应特性，在低反应压力、高水醇比下有利于低碳烯烃选择性的提高，但同时限制了甲醇加工负荷进一步提升的需求，若不能提高加工负荷，甲醇制备低碳烯烃的效率会较低，导致生产成本升高，因此，亟需设计一种有益于发挥催化剂活性、生产成本低且产品收率高的装置。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型要解决的技术问题是提供一种催化剂活性高、生产成本低且产品收率高的甲醇制备低碳烯烃的装置。

为解决上述问题，本实用新型提供了如下技术方案：

一种甲醇制备低碳烯烃的装置，包括甲醇缓冲罐，甲醇缓冲罐的出料端通过进料泵与换热器Ⅰ连通，换热器Ⅰ的出料端连通有换热器Ⅱ，换热器Ⅱ的出料端连通有甲醇-反应气立式换热器，甲醇-反应气立式换热器的甲醇出口以及低压稀释蒸汽管道的出气端均与进料管路连通，进料管路的出料端与反应器的进料端Ⅰ连通，反应器的进料端Ⅱ与再生器的出料端连通，反应器的高温反应气出料端通过甲醇-反应气立式换热器与旋风分离器的进料端连通，旋风分离器的出料端依次连通有换热器Ⅲ和急冷塔，急冷塔的出料端依次连通水洗塔、反应气压缩机、产品分离装置，产品分离装置与产品收集罐连通。

需要说明的是，换热以后的甲醇与在低压稀释蒸汽混合罐中与低压稀释蒸汽混合，稀释蒸汽能有效降低反应器内的油气分压，降低甲醇、反应气与催化剂核心的接触时间，减少副反应，进而提升催化效果及产品收率；甲醇进入反应器进料分布管在反应器内与来自再生器的高温再生催化剂直接接触，在催化剂作用下迅速进行放热反应，甲醇在反应器内反应条件为反应温度＞300℃，在高于400℃的温度下，甲醇和中间产物二甲醚可以很容的完全转化。

本申请的技术方案通过对甲醇制低碳烯烃装置的合理化设置，工艺流程简洁，在使反应器甲醇进料有效满足反应进程需求，提升催化反应进程的同时，连同实际工序中的温度、压力、甲醇进料稀释蒸汽流量、反应密相藏量等协同调节，能有效提升催化剂催化效果，提高反映产品收率并降低生产成本。

另外需要说明的是，为使本装置实现最优效果，反应器内的反应温度为478±1℃，温度在该范围内，有利于降低反应器内的生焦，提高双烯收率；甲醇进料稀释蒸汽流量为16±4t/h，甲醇进料稀释蒸汽流量在该范围内，降低水醇比的同时，既提高了甲醇加工量，又保证了较高的双烯收率；甲醇进料温度调整为186℃，控制范围176~230℃，进料温度降低，有效减少了甲醇在反应器内的副反应发生；反应密相藏量为20±3t，反应密相藏量控制在该范围内，有效降低了反应停留时间，有利于降低反应器内的生焦，提高双烯收率。

本实用新型的技术方案还包括，所述换热器Ⅰ包括依次串联的反应器内取热器、甲醇净化水换热器和甲醇-凝结水换热器，甲醇进入缓冲罐后，依次经过上述换热器，使其温度换热至75℃。

为提升进料甲醇温度，提升换热效率，本实用新型的技术方案还包括，换热器Ⅱ包括相互并联的甲醇-汽提气换热器、甲醇-蒸汽换热器和甲醇升压泵，上述三路的在进入甲醇-反应气立式换热器前混合。

作为优选，本实用新型的技术方案还包括，所述甲醇升压泵的出料端设有雾化喷嘴。

为使甲醇与低压稀释蒸汽充分混合，本实用新型的技术方案还包括，所述低压稀释蒸汽管道与进料管路切向连通，切向连通是指低压稀释蒸汽管道的出气端与进料管路的侧壁切向连接，两个管路的轴向呈90度夹角，进而使低压稀释蒸汽沿进料管路的侧壁进入并沿管壁形成旋流，使其充分与甲醇混合。

为有效去除反应气携带的催化剂，本实用新型的技术方案还包括，所述旋风分离器包括依次串联的两级旋风分离器和三级旋风分离器，甲醇在反应器内生成的反应气经两级旋风分离器除去携带的大部分催化剂后，再经反应气三级旋风分离器除去所夹带的催化剂后引出。

本实用新型的有益效果是：

与现有技术相比，本实用新型的目的是提供一种催化剂活性高、生产成本低且产品收率高的甲醇制备低碳烯烃的装置，为实现上述效果，本申请首先使存储在缓冲罐内的甲醇依次经换热器换热器Ⅰ、换热器Ⅱ和甲醇-反应气立式换热器进行换热，使其满足反应气进料温度；其次使换热后的甲醇与低压稀释蒸汽混合罐连通，进而提升催化反应进程、减小副反应，提升产品收率；最后通过对反应气换热及旋风分离及冷却处理，实现低碳烯烃的制备；本申请各设备设计合理，能有效提升生产效率及产品收率，降低生产成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为实施例中甲醇制备低碳烯烃装置的示意图。

其中，1为甲醇缓冲罐，2为进料泵，3为反应器内取热器，4为甲醇-净化水换热器，5为甲醇-凝结水换热器，6为甲醇-汽提气换热器，7为甲醇-蒸汽换热器，8为甲醇升压泵，9为甲醇-反应气立式换热器，10为反应器，11为低压稀释蒸汽管道，12为再生器，13为两级旋风分离器，14为三级旋风分离器，15为换热器Ⅲ，16为急冷塔，17为进料管路，18为水洗塔、19为反应器压缩机、20为产品分离装置、21为产品收集罐。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型中的技术方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了描述简化本实用新型的描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

由附图可以看出，一种甲醇制备低碳烯烃的装置，包括甲醇缓冲罐1，甲醇缓冲罐1的出料端通过进料泵2与换热器Ⅰ连通，换热器Ⅰ包括依次串联的反应器内取热器3、甲醇净化水换热器4和甲醇-凝结水换热器5；

甲醇-凝结水换热器5的出料端连通有换热器Ⅱ包括三路，分别为相互并联的甲醇-汽提气换热器6、甲醇-蒸汽换热器7和甲醇升压泵8，甲醇升压泵8的出料端设有雾化喷嘴，甲醇经升压泵升压后经雾化喷嘴雾化，再与前两路气化后的甲醇混合；混合之后进入甲醇-反应气立式换热器9，甲醇-反应气立式换热器9的甲醇出口以及低压稀释蒸汽管道11的出气端均与进料管路17连通，进料管路17的出料端与反应器10的进料端Ⅰ连通，反应器10的进料端Ⅱ与再生器12的出料端连通，反应器10的高温反应气出料端通过甲醇-反应气立式换热器9与依次串联的两级旋风分离器13和三级旋风分离器14连通，三级旋风分离器14的出料端依次连通有换热器Ⅲ15和急冷塔16，急冷塔16的出料端依次连通水洗塔18、反应气压缩机19和产品分离装置20，产品分离装置20与产品收集罐21连通。

本申请的工艺流程如下：来自装置外的甲醇进入甲醇缓冲罐1，经甲醇进料泵2升压后，再经反应器内取热器3、甲醇-净化水换热器4和甲醇-凝结水换热器5换热到75℃，然后分为三路：第一路经甲醇-汽提气换热器换热6，第二路经甲醇-蒸汽换热器换热7，使甲醇气化，第三路由甲醇升压泵8升压后经雾化喷嘴雾化，与前两路气化后的甲醇在甲醇-反应气立式换热器9前混合，然后进入甲醇-反应气立式换热器9，与来自反应器10的高温反应气充分换热以回收反应气的高温位热量，换热以后的甲醇与低压稀释蒸汽混合，稀释蒸汽能有效降低反应器10内的油气分压，降低甲醇、反应气与催化剂核心的接触时间，减少副反应；混合后的甲醇进料温度在186℃左右，甲醇进入反应器进料分布管在反应器10内与来自再生器12的高温再生催化剂直接接触，在催化剂作用下于反应密相床层迅速进行放热反应，甲醇在反应器10内反应条件为反应温度＞300℃，在高于400℃的温度下，甲醇和中间产物二甲醚可以很容的完全转化，甲醇在反应器10内生成的反应气经两级旋风分离器13除去携带的大部分催化剂后，再经反应气三级旋风分离器14除去所夹带的催化剂后引出，经换热器换热后送至后部急冷塔16，之后进行产品收集。

本实施例的装置，经实际测算，与原技术相比，产能由145t/h增加至169t/h，产品收率不小于34%。

尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本实用新型进行了详细描述，但本实用新型并不限于此。在不脱离本实用新型的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本实用新型的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本实用新型的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种甲醇制备低碳烯烃的装置，其特征在于：包括甲醇缓冲罐，甲醇缓冲罐的出料端通过进料泵与换热器Ⅰ连通，换热器Ⅰ的出料端连通有换热器Ⅱ，换热器Ⅱ的出料端连通有甲醇-反应气立式换热器，甲醇-反应气立式换热器的甲醇出口以及低压稀释蒸汽管道的出气端均与进料管路连通，进料管路的出料端与反应器的进料端Ⅰ连通，反应器的进料端Ⅱ与再生器的出料端连通，所述反应器的高温反应气出料端通过甲醇-反应气立式换热器与旋风分离器的进料端连通，旋风分离器的出料端依次连通有换热器Ⅲ和急冷塔，急冷塔的出料端依次连通水洗塔、反应气压缩机、产品分离装置，产品分离装置与产品收集罐连通。

2.根据权利要求1所述的甲醇制备低碳烯烃的装置，其特征在于：所述换热器Ⅰ包括依次串联的反应器内取热器、甲醇净化水换热器和甲醇-凝结水换热器。

3.根据权利要求1所述的甲醇制备低碳烯烃的装置，其特征在于：所述换热器Ⅱ包括相互并联的甲醇-汽提气换热器、甲醇-蒸汽换热器和甲醇升压泵。

4.根据权利要求3所述的甲醇制备低碳烯烃的装置，其特征在于：所述甲醇升压泵的出料端设有雾化喷嘴。

5.根据权利要求1所述的甲醇制备低碳烯烃的装置，其特征在于：所述低压稀释蒸汽管道与进料管路切向连通。

6.根据权利要求1所述的甲醇制备低碳烯烃的装置，其特征在于：所述旋风分离器包括依次串联的两级旋风分离器和三级旋风分离器。

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