一种丙烷或富含丙烷低碳烃的脱氢制丙烯工艺及其装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种丙烷或富含丙烷低碳烃的脱氢制丙烯工艺及其装置，包括提升管反应系统和催化剂循环再生系统、热载体循环系统，丙烷在提升管中上行反应一段时间后，提升管内温度下降，脱氢反应速度降低；此时高温小颗粒热载体进入提升管中的低温部位，提高油气与催化剂的温度，使脱氢反应继续进行；热载体如此为提升管补热2‑6次，使脱氢反应接近平衡转化率；经旋风分离器分出的热载体进入第二再生器，与干气燃烧的高温烟气接触重新得到高温热载体循环到提升管各部；从提升管上部进入的大颗粒微球催化剂靠重力沉降到提升管下部分出，提升输送到第一再生器，在低温、低氧等条件下将催化剂再生后，循环送回提升管上部入口，实现催化剂循环。

【技术实现步骤摘要】

：本专利技术涉及一种低碳烷烃的脱氢工艺，更具体地涉及一种丙烷或富含丙烷低碳烃的脱氢制丙烯工艺及其装置。
技术介绍
：丙烷催化脱氢制丙烯工艺具有收率高，脱氢所得氢气是高附加值产品等特点，是当前生产丙烯的主要方法。现有技术中公开的丙烷催化脱氢制丙烯的方法很多，如CN100460371C公开了一种氢等离子体条件下丙烷脱氢制备丙烯的装置，由于其需要在等离子的条件下，目前还只能停留在实验室试验状态，难以进行工业规模的实施。USP4418237、USP4435607、USP4788371、USP4886928、CN1179930C等公开了一种通过反应过程中除去氢的烃类原料的脱氢方法。CN1268589C则公开了一种改进的固定床低碳烃脱氢方法，通过循环部分产物气体进入反应区提高了转化率并改善了催化剂寿命。丙烷脱氢制丙烯的催化剂体系主要有氧化脱氢类型催化剂、铬系催化剂以及铂系催化剂等。已有的关于催化剂方面改进的低碳烷烃脱氢技术很多，如GB2177317A所公开的采用浸渍法制备的Cr/Al催化剂，CN101384525、CN101460433所公开的通过改进的贵金属催化剂固定床烃的多相催化部分脱氢方法，而CN1220659C所公开的脱氢方法中对催化剂的酸性进行了调整并燃烧掉所生成的氢从而改善了脱氢反应的时空产率，但烧掉宝贵的氢会影响经济性。由USP2419997公布了一种典型的固定床丙烷脱氢方法HOUDRYCATOFIN方法，采用固定床反应器的丙烷脱氢工艺，其中反应段中一般采用多个反应器并联操作，一部分反应器生产，同时一部分反应器再生，催化剂的再生周期一般为几个小时。丙烷脱氢反应是分子增加的吸热反应，因此高温和低压有利于反应的进行。CN101252989A在此基础上进行了改进，在催化剂床层中添加30～50％的惰性物如α-氧化铝球用于蓄热从而提高了床层的转化效率。CN1037765C则公开了通过在不锈钢反应器上形成锡化物保护层改进工艺装置和方法，可以提高反应转化温度，从而提高了转化效率。美国气体化学品公司已经工业化了Catofin丙烷脱氢工艺及成套装置，GraigRG，DelaneyTJ，DuffaloJM.CatalyticDehydrogenationPerformanceofCatofinProcessPetrocheicalReview.Houston.Dewitt.1990、EP192059、GB2162082，绝热固定床反应器，采用Cr2O3/Al2O3催化剂，为活性铝小球浸18～20wt％的铬。在微负压(49Kpa)，新鲜丙烷与循环丙烷混合后预热至550～750℃(优选620～670℃)温度下操作。反应器温度和压力都会影响到丙烯的收率，丙烷单程转化率为55～60mol％，丙烯浓度为52％左右。此工艺几个反应器并联，包括一个反应、反应器切换、催化剂再生周期，反应器中的催化剂用蒸汽再生，催化剂上的结炭发生燃烧时，所释放的能量可作为脱氢反应所吸收的热量，可循环进行形成连续的生产过程。整个工艺丙烯收率为83％。美国菲利浦石油公司开发的STAR工艺也是一种固定床间歇再生工艺及工艺装置，DunnRO，etal.ThePhillipsSteamActiveRe2forming(STAR)ProcessC3、C1andC5ParaffinfortheDehydrogenation.PetrochemicalReview.HoustonDewitt，1992、USP4167532、USP4902849、USP4926005，USP4996387、USP5389342，石脑油(≤C5)脱氢工艺采用等温操作，含蒸汽的原料预热后进入一组多相固定床反应器，每个反应器有许多根催化剂填充管。反应器操作是循环的，如每个反应器可切换后去进行催化剂再生，保持脱氢过程连续进行。蒸汽主要用于稀释，保持反应器内总压力不变，降低烃和氢的分压，可使反应平衡趋向于增加C5的转化率。反应器在线生产7小时后即切换，失活催化剂经燃烧再生1小时后可完全活化。据报道催化剂总寿命1到2年。该工艺丙烯对丙烷收率为80％。副反应产生的CO2必须在分离时从反应物中除去。德国林德公司的POH固定床间歇再生反应工艺及工艺装置也是采用固定床管式反应器，PeterElsle.Ullman’sEncyclopediaofIndustrialChemistry.VolA22BarbaraElversHansJugen2，1993.211～222，其技术关键是反应温度低、反应器是非等温绝热式，在接近等温反应的条件下进行操作，以减少丙烷的热裂解与结炭。以氧化铬为催化剂具有9小时的较长循环周期，与其他工艺的区别是原料丙烷不需要氢气或蒸汽稀释。因此具有91％的较高选择性，产品经分离后可以得到聚合级丙烯。该工艺避免了Catofin工艺负压操作和Oleflex工艺用H2稀释等问题，成本低、污染少、动力消耗低和投资较少使其与同类工艺相比具有较强竞争能力，正在进行工业化设计。目前，采用固定床反应器的丙烷脱氢工艺存在的突出问题是催化剂堆比大，床层可供反应物或产物通过的空间小且阻力大，反应压降较大，反应空速较低，传质传热慢容易造成催化剂床层温度分布不均匀和产物进一步发生副反应，使反应选择性变差，且随着反应的进行，由于催化剂机械强度改变使催化剂床层结构发生变化，影响反应的正常进行。美国UOP公司开发的Oleflex工艺采用移动床连续再生式反应工艺装置，是由Pacol工艺发展而来，Pujado，P.R，Vora，B.V.HydrocarbonProcess，1990，69(3)：65、USP3584060、USP3878131、USP4438238、USP4595673、USP4716143、USP4786265、USP4827072，1990年实现工业化生产。Oleflex与Catofin这两种丙烷脱氢制丙烯工艺大体相同，所不同的只是脱氢和催化剂再生部分，Oleflex工艺使用Pt/Al2O3催化剂移动床反应器，是一个绝热连续工艺，反应所需热量由反应各步间的温差再经加热后提供。该工艺在微正压下进行操作，以钯为催化剂，对丙烯的选择性为89～91％。脱氢催化剂经再生可循环使用，即失活催化剂在再生器中分离、燃烧，除去催化剂表面的结炭，再生的催化剂送回脱氢反应器。将所得丙烯经过连续脱乙烷塔、脱丙烷塔，可获得聚合级丙烯。Oleflex工艺的优点是操作连续、负荷均匀、时空得率不变，反应器截面上的催化活性不变，催化剂再生在等温下进行。该工艺丙烯收率为86.4％，氢气收率为3.5％。Oleflex工艺的最大缺点是多级反应器间的补热方式。需要将上一级反应器内所有物质(包括反应原料及产物)引出反应器，进入加热炉补充加热升温后返回到下一级反应器继续反应，这使得反应原料及产物在高温下的停留时间远远超过脱氢本来所需要的反应时间，这样反应原料及产物在高温下的裂解、缩合、结焦等副反应都大幅增加，降低反应产品丙烯选择性的同时，使分离能耗大幅增加。CN1082018公开了一种可用于流化床反应器的贵金属催化剂对C2～C5轻链烷烃脱氢催化剂的制造技术，但全混床难以保证丙烷的转化率。CN2009102048269采用提升管本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种丙烷或富含丙烷低碳烃的脱氢制丙烯装置，包括提升管反应系统、催化剂循环再生系统、热载体循环系统，其中：提升管反应系统包括提升管反应器，提升管反应器的下部为原料进口，提升管反应器的上部为催化剂进口，提升管反应器由下往上依次设置为若干反应段，在每个反应段对应设置有对反应进行补热的热载体输送管；反应沉降器设置于提升管反应器的上方，反应沉降器内设有油气旋风分离器；催化剂循环再生系统包括用于催化剂再生的第一再生器，第一再生器一端为待生催化剂输入端，通过待生催化剂汽提斜管、待生催化剂输送管与提升管反应器的下部相连，第一再生器另一端为再生催化剂输出端，通过再生催化剂斜管与提升管反应器的上部相连；热载体循环系统包括对于热载体进行再生的第二再生器，第二再生器的一端为待生热载体输入端，通过待生热载体斜管接收油气旋风分离器分离出的待生热载体，第二再生器的另一端为再生热载体输出端，通过再生热载体斜管与提升管反应器的各反应段相连，用于将再生的高温热载体输出给提升管反应器的各反应段。

【技术特征摘要】
1.一种丙烷或富含丙烷低碳烃的脱氢制丙烯装置，包括提升管反应系统、催化剂循环再生系统、热载体循环系统，其中：提升管反应系统包括提升管反应器，提升管反应器的下部为原料进口，提升管反应器的上部为催化剂进口，提升管反应器由下往上依次设置为若干反应段，在每个反应段对应设置有对反应进行补热的热载体输送管；反应沉降器设置于提升管反应器的上方，反应沉降器内设有油气旋风分离器；催化剂循环再生系统包括用于催化剂再生的第一再生器，第一再生器一端为待生催化剂输入端，通过待生催化剂汽提斜管、待生催化剂输送管与提升管反应器的下部相连，第一再生器另一端为再生催化剂输出端，通过再生催化剂斜管与提升管反应器的上部相连；热载体循环系统包括对于热载体进行再生的第二再生器，第二再生器的一端为待生热载体输入端，通过待生热载体斜管接收油气旋风分离器分离出的待生热载体，第二再生器的另一端为再生热载体输出端，通过再生热载体斜管与提升管反应器的各反应段相连，用于将再生的高温热载体输出给提升管反应器的各反应段。2.根据权利要求1所述的一种丙烷或富含丙烷低碳烃的脱氢制丙烯装置，其特征在于：再生热载体斜管根据提升管反应器的反应段数，设置若干根输送管。3.一种丙烷或富含丙烷低碳烃的脱氢制丙烯工艺，其特征在于，包括以下步骤：（1）催化脱氢：经预热后的原料先进入提升管反应器底部的第一反应段，在反应温度530℃～680℃、压力0.03MPa～0.4MPa条件下，与从提升管上部进入的下行催化剂接触进行脱氢反应；丙烷在提升管反应器中上行反应一段时间后，提升管反应器内温度下降，脱氢反应速度降低；此时从第二再生器出来的高温热载体进入提升管反应器中的低温部位，提高油气与催化剂的温度，较低温度油气与高温热载体混合补热后进入提升管反应器的第二反应段继续脱氢反应，如此重复，直至脱氢反应接近平衡；（2）热载体循环：经油气旋风分离器分离出的热载体沿待生热载体斜管进入第二再生器，第二再生器内通过燃烧得到高温烟气为待生热载体供热，成为高温热载体，高温热载体通过再生热载体斜管进入提升管反应器的各反应段循环使用；（3）催化剂循环：进入提升管反应器上部的催化剂在重力的作用下，沉降到提升管反应器的下部分出，在提升气体的作用下，经待生催化剂汽提斜管、待生催化剂输送管输送至第一再生器，在低温、低氧等条件下将催化剂再生后，经再生催化剂斜管循环送回提升管反应器的上部入口，实现催化剂循环。4.根据权利要求3所述的一种丙烷或...

【专利技术属性】
技术研发人员：季根忠，章思怡，吴立，李俊，
申请(专利权)人：绍兴文理学院，
类型：发明
国别省市：浙江;33