一种甲醇制烯烃反应产品气与催化剂分离系统及分离工艺技术方案

本发明专利技术提供了一种甲醇制烯烃反应产品气与催化剂分离系统及分离工艺，本发明专利技术在甲醇‑反应气换热器下游设置了高温催化剂脱除设备及氧化物洗涤塔，取消原反应气三级旋风分离器，使催化剂细粉脱除工艺简单、高效，并消除急冷塔产生的二次水污染，同时满足甲醇制烯烃和烯烃分离的工艺指标要求，提高了系统运行周期。

A Gas-Catalyst Separation System and Separation Process for Methanol-to-Olefin Reaction

The invention provides a gas and catalyst separation system and separation process for methanol to olefin reaction product. The high temperature catalyst removal equipment and oxide scrubbing tower are installed downstream of methanol to reaction gas heat exchanger, and the three-stage cyclone separator of the original reaction gas is cancelled, so that the catalyst fine powder removal process is simple and efficient, and the secondary water pollution produced by the quench tower is eliminated. The process requirements of methanol to olefin and olefin separation have improved the operation cycle of the system.

【技术实现步骤摘要】
一种甲醇制烯烃反应产品气与催化剂分离系统及分离工艺
本专利技术属于化工
，涉及甲醇制烯烃工业装置反应产品气中夹带的催化剂细粉脱除工艺。
技术介绍
乙烯、丙烯是化学工业的重要基础原料。传统的烯烃生产路线需要消耗大量石油。随着化学工业对烯烃的需求快速增长，供需矛盾日益突出。为此，开发出以煤炭和天然气为原料生产乙烯、丙烯的新工艺。这一新工艺的关键技术就是甲醇制烯烃(MTO)技术，该技术多采用流化床形式的反应再生系统，而流化床普遍存在的问题就是反应产品气中会夹带催化剂细粉，而反应产品气在进入烯烃分离单元之前必须将催化剂细粉除去。虽然反应再生系统中设计有快速旋风分离设施，但是受到设备自身局限的影响，产品气与催化剂细粉的分离效果并不能达到烯烃分离单元压缩机的入口要求，为此反应产品气仍需要经过水洗来实现反应产品气与催化剂细粉的精细分离，而这也就增加二次污染的风险。根据反应机理甲醇制烯烃(MTO)反应过程中，会有56.25％的甲醇原料转化成水，一套180万吨/年甲醇制烯烃装置会产生约116万吨/年的工艺水，工艺水会在水洗过程中冷凝下来，而催化剂细粉的存在将造成很大的工艺废水处理压力。为脱除反应产品气中夹带的催化剂细粉，在甲醇-反应气换热器和水洗塔中间设计急冷塔，采用水洗工艺对产品气进行降温和洗涤处理，其弊端是产生二次污染，增加水耗和能耗。中国专利CN103214333A公开了“一种有机含氧化合物之烯烃产物气—固分离和换热系统”：在对三级旋风分离器分离效果分析的基础上，针对未脱除催化剂细粉在后续MTO产物换热器、急冷塔、水洗塔、烯烃分离塔塔底再沸器、急冷水空气冷却器、丙烯精馏塔的塔底再沸器、水洗水干式空气冷却器等装置中富集而造成的危害，该系统采用了在急冷塔上游与三级旋风分离器下游换热器(将MTO产物由480℃降低至270～340℃)之间引入过滤器的技术方案。该系统的分离工艺的不足之处或面临的问题在于：反应器三级旋风分离器分离效果差。反应器三级旋风分离器的设计目的是在开停工阶段回收从反应器跑损的催化剂，通过考察装置实际运行工况，发现从反应器三级旋风分离器回收的催化剂细粉并不多，气-固分离效果不佳。另外，反应气通过三级旋风分离器的压力降已达到200Pa以上，由于压力降的增加，在甲醇-反应气换热器中反应气携带的＜10μm催化剂细粉会沉积下来，造成甲醇-反应气换热器内壁结垢，换热效率和系统分离效率降低。而且需要专业设备和清理剂(Ca(OH)2)清理结垢，容易引入外源化学污染，降低了系统运行周期，因此，目前亟需优化产品气与催化剂分离系统。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种甲醇制烯烃反应产品气与催化剂分离系统及分离工艺，不仅提高了甲醇制烯烃反应产品气中催化剂细粉脱除效率，而且优化了工艺流程，满足甲醇制烯烃和烯烃分离的工艺指标要求，提高了系统运行周期。为达到上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：一种甲醇制烯烃反应产品气与催化剂分离系统，包括甲醇-反应气换热器、高温催化剂脱除设备以及氧化物洗涤塔，甲醇-反应气换热器的反应产品气出口与高温催化剂脱除设备内置的除尘滤芯的进风侧相连通，甲醇-反应气换热器的甲醇出口与甲醇制烯烃反应器的甲醇进口相连，甲醇-反应气换热器的反应产品气入口与设置于甲醇制烯烃反应器反应产品气出口的两级旋风分离器相连，所述除尘滤芯的出风侧与氧化物洗涤塔的气体入口相连，氧化物洗涤塔的气体出口与烯烃分离单元相连。优选的，所述高温催化剂脱除设备设置为两组(每组包括1个或多个并联的高温催化剂脱除设备)，两组高温催化剂脱除设备采用一开一备。优选的，所述高温催化剂脱除设备上设置有催化剂细粉收集组件，该组件包括用于采集所述滤芯的进、出风侧压力差的压差传感器、与所述滤芯的出风侧相连通的滤芯反吹管线以及与所述滤芯的进风侧相连通的催化剂细粉收集管线，所述滤芯反吹管线与烯烃分离单元脱丁烷塔塔顶C4气体源相连，所述催化剂细粉收集管线与外部储罐相连，从而可以利用压差报警，滤芯反吹达到催化剂细粉清除(滤芯再生)和催化剂细粉收集目的。优选的，所述除尘滤芯采用高温膜元件，高温膜元件的膜层孔径为0.5-5μm，支撑层孔径为30-50μm，膜层为莫来石颗粒，支撑层为碳化硅材料，抗折强度＞20MPa，孔隙率约37％，最高耐温800℃，长度为0.3-3m(高温膜元件根据以上技术参数和要求，由厂家定制)。优选的，所述除尘滤芯的粉尘拦截粒径≤0.3μm，经过滤芯过滤后的气体的含尘量≤5mg/m3。优选的，所述氧化物洗涤塔采用气液并流喷射型板式塔，洗涤介质为水。一种甲醇制烯烃反应产品气与催化剂分离工艺，包括以下步骤：自甲醇制烯烃反应器输出的反应产品气，经两级旋风分离器初步分离反应产品气夹带的催化剂细粉后，与饱和甲醇蒸汽于甲醇-反应气换热器换热，经甲醇-反应气换热器降温后的反应产品气进入高温催化剂脱除设备，并通过除尘滤芯继续分离反应产品气夹带的催化剂细粉，分离得到洁净的反应产品气经氧化物洗涤塔降温和回收含氧化合物后进入烯烃分离单元。优选的，自甲醇制烯烃反应器输出的反应产品气通过甲醇制烯烃反应器内置的一级旋风分离器和二级旋风分离器进行两级气固分离(对催化剂细粉初步分离)，反应器出口不再设置三级旋风分离器，经过两级气固分离后，反应产品气中催化剂细粉的含量为350-450mg/Nm3，粒径分布(典型值)为0-10μm：87.37％、10-20μm：8.78％、20-40μm：1.51％，直接进入甲醇-反应气换热器与饱和甲醇蒸汽进行换热。优选的，经过甲醇-反应气换热器换热后，所述反应产品气的温度由478-480℃降至260-280℃，饱和甲醇蒸汽的温度由95-107℃升高至200-255℃，形成过热甲醇蒸汽，降温后的所述反应产品气进入高温催化剂脱除设备，经除尘滤芯过滤后输出洁净的反应产品气，该反应产品气中催化剂细粉含量≤5mg/m3，该催化剂细粉粒径分布(典型值)为0.1-0.5μm：98.93％、0.5-5μm：1.07％，过热甲醇蒸汽进入甲醇制烯烃反应器与催化剂进行反应。优选的，所述高温催化剂脱除设备的操作包括过滤、反吹、排灰三个流程，当检测到当前运行过滤流程的高温催化剂脱除设备中除尘滤芯进、出风侧的压差大于设定值时，将过滤流程切换到备用的高温催化剂脱除设备上继续运行，对所述滤芯进行反吹，反吹介质为来自烯烃分离单元脱丁烷塔塔顶C4气体，并通过排灰使分离出来的催化剂细粉收集至储罐中，该滤芯对应的高温催化剂脱除设备在反吹和排灰后可作为备用的高温催化剂脱除设备。优选的，所述氧化物洗涤塔主要作用为降低反应产品气温度至38-44℃、回收反应过程生成的水、二甲醚和未反应的甲醇等含氧化合物，达到烯烃分离单元的进料所需的条件(典型值)：温度40℃、压力0.056MPa(g)。本专利技术的有益效果体现在：本专利技术在甲醇-反应气换热器下游依次设置了高温催化剂脱除设备、氧化物洗涤塔，使反应产品气中催化剂细粉的分离由液固分离变成气固分离，取消原反应气三级旋风分离器和急冷塔，催化剂细粉脱除工艺更为简单、高效，分离系统可长期、稳定运行，并消除急冷塔产生的二次水污染，同时满足甲醇制烯烃和烯烃分离的工艺指标要求，分离后的反应产品气可直接进行烯烃分离得到聚合级乙烯/丙烯产品。进一步的，本专利技术通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种甲醇制烯烃反应产品气与催化剂分离系统，其特征在于：包括甲醇‑反应气换热器(2)、催化剂脱除设备(3)以及氧化物洗涤塔(4)，甲醇‑反应气换热器(2)的反应产品气出口与催化剂脱除设备(3)内置的除尘滤芯(5)的进风侧相连通，甲醇‑反应气换热器(2)的甲醇出口与甲醇制烯烃反应器(1)的甲醇进口相连，甲醇‑反应气换热器(2)的反应产品气入口与设置于甲醇制烯烃反应器(1)反应产品气出口的两级旋风分离器相连，所述除尘滤芯(5)的出风侧与氧化物洗涤塔(4)的气体入口相连，氧化物洗涤塔(4)的气体出口与烯烃分离单元相连。

【技术特征摘要】
1.一种甲醇制烯烃反应产品气与催化剂分离系统，其特征在于：包括甲醇-反应气换热器(2)、催化剂脱除设备(3)以及氧化物洗涤塔(4)，甲醇-反应气换热器(2)的反应产品气出口与催化剂脱除设备(3)内置的除尘滤芯(5)的进风侧相连通，甲醇-反应气换热器(2)的甲醇出口与甲醇制烯烃反应器(1)的甲醇进口相连，甲醇-反应气换热器(2)的反应产品气入口与设置于甲醇制烯烃反应器(1)反应产品气出口的两级旋风分离器相连，所述除尘滤芯(5)的出风侧与氧化物洗涤塔(4)的气体入口相连，氧化物洗涤塔(4)的气体出口与烯烃分离单元相连。2.根据权利要求1所述一种甲醇制烯烃反应产品气与催化剂分离系统，其特征在于：所述催化剂脱除设备(3)设置为两组，两组催化剂脱除设备(3)采用一开一备。3.根据权利要求1所述一种甲醇制烯烃反应产品气与催化剂分离系统，其特征在于：所述催化剂脱除设备(3)上设置有催化剂细粉收集组件，该组件包括用于采集所述除尘滤芯(5)的进、出风侧压力差的压差传感器、与所述除尘滤芯(5)的出风侧相连通的滤芯反吹管线以及与所述除尘滤芯(5)的进风侧相连通的催化剂细粉收集管线，所述滤芯反吹管线与烯烃分离单元脱丁烷塔塔顶C4气体源相连，所述催化剂细粉收集管线与外部储罐相连。4.根据权利要求1所述一种甲醇制烯烃反应产品气与催化剂分离系统，其特征在于：所述除尘滤芯(5)采用高温膜元件，高温膜元件的膜层孔径为0.5-5μm，支撑层孔径为30-50μm，膜层为莫来石颗粒，支撑层为碳化硅材料，抗折强度＞20MPa，最高耐温800℃，长度为0.3-3m。5.根据权利要求1所述一种甲醇制烯烃反应产品气与催化剂分离系统，其特征在于：所述除尘滤芯(5)的粉尘拦截粒径≤0.3μm，经过所述除尘滤芯(5)过滤后的气体的含尘量≤5mg/m3。6.根据权利要求1所述一种甲醇制烯烃反应产品气与催化剂分离系统，其特征在于：所...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕春成，孙晓伟，梁旭辉，张闪闪，
申请(专利权)人：陕西延长中煤榆林能源化工有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61