最新)甲醇制烯烃技术工艺及分析

最新)甲醇制烯烃技术工艺及分析内容摘要：

度用反应器的催化剂冷却器控制。 催化剂冷却器通过产生蒸汽吸收反应热。 催化剂冷却器是“流通”型。 热量从而转移，因此反应器温度是通过用调节冷却后催化剂滑阀的开度从而调节催化剂通过冷却器的循环量来控制的。 蒸汽分离罐和锅炉给水循环泵是蒸汽发生系统的一部分。 11 MTO 过 程中会在催化剂上形成积碳。 因此，催化剂需连续再生以保持理想的活性。 烃类在待生催化剂汽提塔中从待生催化剂中汽提出来。 待生催化剂通过待生催化剂立管和提升器送到再生器。 MTO的再生器是鼓泡床型。 再生器由分布器(再生器空气 )、催化剂流化床和多级旋风分离器组成。 催化剂的再生是放热的。 焦碳燃烧产生的热量被再生催化剂冷却器中产生的蒸汽回收。 催化剂冷却器是后混合型。 调整进出冷却器的催化剂循环量来控制热负荷。 而催化剂的循环量由注入冷却器的流化介质 (松动空气 )的量控制。 蒸汽分离罐和锅炉给水循环泵包括在蒸汽发生系统。 除焦后的催化 剂通过再生催化剂立管回到反应器。 再生空气区由主风机、直接燃烧空气加热器和提升风机组成。 主风机提供的助燃空气经直接燃烧空气加热器后进入再生器。 直接燃烧空气加热器只在开工时使用，以将再生器的温度提高到正常操作温度。 提升风机为再生催化剂冷却器提供松动空气，还为待生催化剂从反应器转移到再生器提供提升空气。 提升空气需要助燃空气所需的较高压力。 通常认为用主风机提供松动风和提升空气的设计是不经济的。 然而，如果充足的工艺空气可以被利用来满足松动风和提升风的需要，可以不用提升风机。 废气区由废气冷却器 ，废气过滤器和烟囱组成。 来自再生器的废气在废气冷却器发生高压蒸汽，回收热量。 出冷却器的废气进入废气过滤器，除去其中的催化剂颗粒。 出过滤器的废气由烟囱排空。 为了减少催化剂损失，从废气过滤器回收的物料进入废气精分离器。 分离器将回收的催化剂分为两类。 较大的颗粒循环回 MTO 再生器。 较小的颗粒被处理掉。 (3)轻烯烃回收单元 (LORP 单元 ) 压缩区由 MTO 产品压缩机，级间吸入罐和级间冷却器组成。 在接近周围环境温度、压力下， MTO 的气体物流送入 LORP 单元的压缩部分。 为了回收烯烃产品，首先将操作压力提高到 能浓缩和通过分馏来分离的压力等级水平是很必要的。 MTO 产品压缩机是多级离心压缩机。 压缩机的级间流在级间冷却器和级间吸入罐中冷却和闪蒸。 由水和溶解的轻烃组成的级间冷凝物计量后通过级间罐回到 12 上一级吸入罐。 纯冷凝物被泵回到 MTO 单元。 来自于最后一级压缩机冷却器的流出物送入二甲醚汽提负荷罐。 在这里液态烃和水相是同时存在的。 在二甲醚汽提负荷罐中两液相从烃类气相中分离出来。 二甲醚在两相态中都存在。 二甲醚如返回 MTO单元反应器可转化为有价值烯烃。 因此将二甲醚从轻烃中回收。 液态烃被泵送到二甲醚汽提塔。 二 甲醚从液态烃中汽提出来并回到压缩机最后一级的级间冷却器。 二甲醚汽提塔的纯塔底物冷却到环境温度后送入水洗区。 出二甲醚汽提负荷罐的气相去氧化物吸收塔。 在氧化物吸收塔中来自于 MTO 单元的水用于吸收产品气相中的二甲醚。 带有二甲醚的水回到 MTO 单元。 二甲醚回收以后，气相和液态的烃中还含有残留的甲醇。 用水来回收这些物流中的甲醇。 吸收水在 LORP 单元和 MTO 单元的洗涤水汽提塔间循环。 MTO 的液态烃产品在水洗塔中洗涤。 甲醇被吸收后，液体送 ~LORP 单元的分馏区。 MTO的汽相产品送入碱洗区。 来自于水洗塔和氧化物 吸收塔的富甲醇水回到 MTO 单元。 在 MTO 洗涤水汽提塔中甲醇从废水中汽提出来循环回 MTO 反应器。 MTO 气相产品中的二氧化碳产物在碱洗塔中脱除。 碱洗塔有三股碱液回流和一股水回流来脱除残余的碱。 碱洗区包括补充碱和水的中间罐和注入泵。 废碱脱气后送出界区处理。 二氧化碳脱除后， MTO 气相产品被冷却然后送入干燥区。 MTO 的气体产物需干燥处理，为下游的低温工段做准备。 干燥区由两个 MTO产品干燥器和再生设备组成。 干燥器用分子筛脱水。 来自于 LORP 单元的轻质气体用于再生干燥剂。 再生设备由再生加热器， 再生冷却器和再生分离罐组成。 脱水后，再生的气体混入燃料气系统。 干燥后的反应气送入分馏区的脱乙烷塔。 脱乙烷塔的塔顶气压缩后送入乙炔转换区。 脱乙烷塔顶气中包含 C2 和更轻的物料。 物流中的副产物乙炔被选择加氢转化为乙烯。 乙炔转化是气相催化工艺。 这个区由两个乙炔转换塔和一个防护床组 13 成。 进料加热器包括在内用来调整反应的选择性。 下游防护床从转换塔流出物中脱除痕迹的副产物。 防护床与 MTO 的产品干燥器共用同一干燥气再生系统。 转换塔的气相再生设备包括在此区中。 乙炔转换区的物流冷却后送入脱乙烷塔顶冷凝器。 分馏区由脱乙烷塔，脱甲烷塔， C2 分离塔，脱丙烷塔， C3 分离塔和脱丁烷塔组成。 在压缩，氧化物回收，碱洗和干燥之后， MTO产品气冷却后进入脱乙烷塔。 脱乙烷塔顶产品是混合的 C2 组分。 由丙烷和更重的烃类组成的脱乙烷塔底物送入脱丙烷塔。 脱乙烷塔顶物压缩后送入乙炔转换单元。 来自于脱乙烷塔接收器的净气相产品送入脱甲烷塔进料冷冻器。 脱甲烷塔从混合 C2 物流中脱除轻杂质 (包括甲烷，氢和惰性气体 )。 脱甲烷塔顶物送去做燃料气。 脱甲烷塔底物送入 C2分离塔。 在 C2 分离塔中乙烯产品从乙烷中分离出来。 分离塔顶的纯物质送入乙烯储罐。 塔底物蒸发，加热后并入燃料气系统。 脱乙烷塔塔底物流进入脱丙烷塔。 混合的 C3组分在脱丙烷塔中与较重的 C4以上物料分离。 脱丙烷塔顶物送入氧化物回收单元 (ORU)。 采用液相吸收工艺脱除痕量的氧化物。 ORU 包括惰性气体再生设备。 脱丙烷塔塔顶物在 ORU 单元处理后，送入 C3分离塔。 脱丙烷塔底物送入脱丁烷塔。 在 C3 分离塔中丙烯与丙烷分离。 塔顶物泵送储存。 分离塔塔底饱和的丙烷产品汽化后混入燃料气系统。 脱丁烷塔 (如果需要 )从戊烷和更重的烃类中分离出丁烷。 脱丁烷塔的进料是脱丙烷塔底物和水洗塔产品的混合物。 脱丁烷塔的塔顶和 塔底产品送去储存。 LORP 单元浓缩和分离轻烃需要在低温、高压条件下操作。 用丙烯产品做制冷剂。 丙烯制冷区由多级离心式丙烯制冷压缩机和一个丙烯缓冲罐组成。 LORP单元中多个冷却器，冷凝器和再沸器都是用丙烯做制冷剂。 甲醇制烯烃工艺条件 A. 反应温度 反应温度对反应中低碳烯烃的选择性、甲醇的转化率和积炭生成速率有着最 14 显著的影响。 较高的反应温度有利于产物中 n (乙烯 ) / n (丙烯 )值的提高。 但在反应温度高于 723 K时 ,催化剂的积炭速率加速 ,同时产物中的烷烃含量开始变得显 著 ,最佳的 MTO 反应温度在 400 ℃左右。 这可能是由于在高温下 ,烯烃生成反应比积炭生成反应更快的原因。 此外 ,从机理角度出发 ,在较低的温度下 ( T≤523 K) ,主要发生甲醇脱水至 DME 的反应。 而在过高的温度下 ( T≥ 723 K) ,氢转移等副反应开始变得显著。 B. 原料空速 原料空速对产物中低碳烯烃分布的影响远不如温度显著 ,这与平行反应机理相符 ,但过低和过高的原料空速都会降低产物中的低碳烯烃收率。 此外 ,较高的空速会加快催化剂表面的积炭生成速率 ,导致催化剂失活加快 ,这与研究反应的积 F 炭和失活现象的结果相一致。 C. 反应压力 改变反应压力可以改变反应途径中烯烃生成和芳构化反应速率。 对于这种串联反应 ,降低压力有助于降低 2 反应的耦联度 ,而升高压力则有利于芳烃和积炭的生成。 因此通常选择常压作为反应的最佳条件。 D. 稀释剂 在反应原料中加入稀释剂 ,可以起到降低甲醇分压的作用 ,从而有助于低碳烯烃的生成。 在反应中通常采用惰性气体和水蒸气作为稀释剂。 水蒸气的引入除了降低甲醇分压之外 ,还可以起到有效延缓催化剂积炭和失活的效果。 原因可能是水分子可以与积炭前驱体在催化剂表面产生竞争吸附 ,并且可以将催化剂表面的 L 酸位转化为 B 酸位。 但水蒸气的引入对反应也有不利的影响 ,会使分子筛催化剂在恶劣的水热环境下产生物理化学性质的改变 ,从而导致催化剂的不可逆失活。 通过实验发现 ,甲醇中混入适量的水共同进料 ,可以得到最佳的反应效果。 MTO 技术特点 从化学反应可对 MTO技术归纳如下特点： (1）反应产物复杂 15 除目的产物低碳烯烃外，还副产大量水蒸汽、混合烷烃、芳香烃、焦炭、碳氧化物和氢气等，故反应产品气的精制、分离、回收和综合利用极为重要。 (2）所有主、副反应均为放热反应 由 于大量放热使反应器温度剧升，导致甲醇结焦加剧，并有可能引起甲醇的分解反应发生，故及时取热并综合利用反应热显得十分必要。 从以上反应和热效应数据可以看出，生成有机物分子的碳数越高，产物水就越多，相应反应放出的热量也就越大。 因此，必须严格控制反应温度，以限制裂解反应向纵深发展。 然而，反应温度不能过低，否则主要生成二甲醚。 所以，当达到生成低碳烯烃反应温度（催化剂活性温度）后，应该严格控制反应温度的失控。 (3）所有主、副反应均有水蒸汽生成 根据化学热力学平衡移动原理，由于上述反应均有水蒸汽生成，特别是考虑到副反应 生成水蒸汽对副反应的抑制作用，因而在反应物（即原料甲醇）中加入适量的水或在反应器中引入适量的水蒸汽，均可使化学平衡向左移动。 所以，在本工艺过程中加（引）入水（汽）不但可以抑制裂解副反应，提高低碳烯烃的选择性，减少催化剂的结炭，而且可以将反应热带出系统以保持催化剂床层温度的稳定。 （ 4）所有主、副反应均为分子数增加的反应从 化学热力学平衡角度来考虑，对两个主反应而言，低压操作对反应有利。 所以，该工艺采取低压操作，目的是使化学平衡向右移动，进而提高原料甲醇的单程转化率和低碳烯烃的质量收率。 （ 5）所有主、副反应 均为均为快速反应 动。