一种甲醇和/或二甲醚转化制备丙烯的系统技术方案

本实用新型专利技术属于天然气化工和煤化工领域，提供一种甲醇和/或二甲醚转化制备丙烯的系统，该系统包括：第一进料管，用于输送原料；反应器，用于对加热后的反应原料进行反应；烟道换热器，用于使待进入加热炉的循环物流和反应原料与反应器出口物料进行换热；加热炉，用于对换热后的循环物流和反应原料进行加热；水洗塔，用于对换热后的反应器出口物料水洗；压缩机，用于对塔顶的气相物料增压；分离单元，用于对增压后的气相物料以及水洗塔塔底所得油相分离；第二进料管，用于将C2脱除塔塔顶物流的至少部分送入反应器；第三进料管，用于将C4～C6脱除塔塔顶物流送入反应器。本实用新型专利技术在可实现较高丙烯收率的同时，装置结构简单、能耗较低。

【技术实现步骤摘要】
一种甲醇和/或二甲醚转化制备丙烯的系统
本技术属于天然气化工和煤化工领域，尤其涉及一种甲醇和/或二甲醚转化制备丙烯的系统。
技术介绍
乙烯、丙烯都是重要的石油化工基础原料，年需求量巨大，尤其丙烯是目前全球需求量第二大化学品，消费量逐年在大幅提高，甚至超过了乙烯。到目前为止，丙烯仍主要来自于石油加工中的轻油裂解/裂化工艺，而且以联产物或副产物方式得到。但随着“石油危机”问题的出现，这种获得方式势必会使丙烯在原料以及产量上受到很大限制。针对我国富煤、贫油、少气的能源结构，甲醇催化转化制丙烯技术具有很好的应用前景和深远的战略意义。目前，由甲醇制低碳烯烃的工艺报道较多，主要有德国Lurgi公司的甲醇制丙烯技术(MTP)、美国UOP公司的甲醇制烯烃技术(MTO)、国内中科院大连化学物理研究所自主开发的甲醇/二甲醚制低碳烯烃技术(DMTO)和清华大学研制开发的流化床甲醇制丙烯技术(FMTP)。其中，德国Lurgi公司的MTP技术产物以丙烯为主，并且已经申请了多项专利技术(例如CN1431982A、EP448000、WO20061364.33等)，即将进入大规模产业化。该工艺由两段绝热固定床反应器组成，即在I段二甲醚反应器中，甲醇蒸汽首先在高活性、高选择性的Al2O3基催化剂上，在200～400℃条件下部分脱水生成二甲醚；未反应的甲醇以及二甲醚-水混合物继续进入II段MTP反应器，在ZSM-5基催化剂上，在400～500℃条件下进一步反应生成以丙烯为主的混合烃类产物，并伴有大量乙烯、汽油和液化石油气的生成。此外，上述工艺的MTP反应器中催化剂为多层设计，装卸较为繁琐；反应器后端设置有甲醇回收塔用于回收废水中甲醇，能耗浪费较大；分离系统冗长，工艺操作弹性较低，产品分布较为单一；需通入大量高温水蒸气作为稀释介质，能耗较高。中国专利CN102060644A公开了一种甲醇脱水制烯烃的方法，反应装置包括一个催化蒸馏反应器，一个连续反应移动床反应器和两个绝热固定床反应器。甲醇气化后进入催化蒸馏反应器与ZSM-5催化剂进行反应，反应产物进入移动床反应器继续与催化剂进行反应，反应产物经分离后，将含C4烃物流和含C5～C7烃物流分别引入两个固定床反应器进行反应；在移动床反应器中对失活催化剂进行烧焦再生后循环使用，进而提高烯烃收率和催化剂稳定性。该方法的催化蒸馏反应器中未反应的甲醇和反应生成的水需从反应器侧线分别抽出，增加了装置操作的复杂性，而且催化蒸馏反应器采用段间换热，换热器占用了一定的反应器空间，使催化剂的有效装填体积分率下降，降低了反应器的经济性；另外，该方法中移动床反应器与再生器为水平放置，需要在反应系统与再生装置之间增加特别的气体装置，将反应器流出来的催化剂输送到再生反应器再生，存在着能耗过高，经济效益欠佳的技术缺陷。
技术实现思路
本技术的目的在于，针对现有甲醇制低碳烯烃工艺存在的问题，提供一种甲醇和/或二甲醚转化制备丙烯的系统及其工艺，在不设置甲醇回收塔以及反应系统中不加入高温水蒸气的情况下，充分利用反应过程中循环烃裂解吸热和甲醇或二甲醚脱水放热的原理，可以实现较高的丙烯收率，同时能耗较低。为了实现上述目的，本技术提供一种甲醇和/或二甲醚转化制备丙烯的系统，包括：第一进料管，用于输送制备丙烯所需的反应原料；反应器，用于对经加热炉加热后的循环物流和反应原料进行反应，以得到反应器出口物料；烟道换热器，用于使待进入所述加热炉的循环物流和反应原料与反应器制得的反应器出口物料进行换热以升温；加热炉，用于对经烟道换热器换热升温后的循环物流和反应原料进行加热；水洗塔，用于对经烟道换热器换热降温后的反应器出口物料进行水洗，以得到塔顶的气相物料和塔底的液相物料，并对塔底的液相物料进行油水分离后得到油相；压缩机，用于对水洗塔塔顶的气相物料进行增压；分离单元，用于对经压缩机增压后的气相物料以及水洗塔塔底所得的油相作为待分离物料进行进一步的分离，以分离出C2烃、C4～C6烃，以及作为产品的丙烯；第二进料管，用于将来自所述分离单元的C2烃的至少部分作为循环物流送入反应器；第三进料管，用于将来自所述分离单元的C4～C6烃的至少部分作为循环物流送入反应器。根据本技术提供的系统，优选地，所述反应器中设有的催化剂床层的层数为1～3层；更优选为单层，装卸方便。优选地，所述催化剂床层由上至下分别铺设惰性填料、催化剂和惰性填料；所述惰性填料优选为瓷球。在技术的优选实施方式中，所述催化剂和惰性填料之间设有钢丝网，用于支撑催化剂床层。优选地，在所述水洗塔的塔内或塔外设有油水分离器，用于将水洗塔塔底的液相物料进行油水分离。更优选地，所述油水分离器设有用于将分离出的水相排出所述系统外的出口。在本技术的优选实施方式中，所述催化剂可为内芯式三叶草形的ZSM-5催化剂。所述内芯式三叶草形的轴心为空芯或实芯，优选为空芯。在本技术中，所述催化剂的成型结构参见专利文件CN105233880A或者CN204134649U。本技术所述的系统排布结构简单，通过选择内芯式三叶草形的高性能催化剂，可以实现甲醇的转化率在98％以上，系统中排出的废水基本不含甲醇，可以不用设置甲醇回收塔，降低投资成本。根据本技术提供的系统，优选地，所述分离单元包括：C2脱除塔，用于对经压缩机增压后的气相物料进行C2与C2以上组分的分离，以得到C2脱除塔塔底物流和C2脱除塔塔顶物流；C3脱除塔，用于对C2脱除塔塔底物料和水洗塔塔底所得的油相进行C3与C3以上组分的分离，以得到C3脱除塔塔底物流和C3脱除塔塔顶物流；C3分离塔，用于对C3脱除塔塔顶物流进行丙烯和丙烷的分离；C4～C6脱除塔，用于对C3脱除塔塔底物流进行C4～C6烃类与C6以上烃类的分离，以得到C4～C6脱除塔塔顶物流和C4～C6脱除塔塔底物流。在本技术中，所述C2烃是指碳原子数为2的烃类物质，所述C2以上组分不包括C2组分本身，是指碳原子数大于2的烃类组分，所述C3以上组分不包括C3组分本身，是指碳原子数大于3的烃类组分，C6以上烃类不包括C6烃类本身，是指碳原子数大于6的烃类组分。本技术技术方案可以带来的有益效果在于：1)本技术通过设置循环管线，将来自分离单元的C2烃和C4～C6烃的至少部分作为循环物流回流至反应器，充分利用反应器在反应过程中循环烃(回流至反应器的C4～C6脱除塔塔顶物流)裂解吸热和甲醇或二甲醚脱水放热的原理，实现了反应器内吸热和放热平衡，达到控制催化剂床层温度的目的，无需再在系统中增加管线通入高温水蒸气稀释，能耗较低的同时不影响甚至提高了丙烯收率；2)在优选实施方式中，通过选用内芯式三叶草形的高性能催化剂，该催化剂的活性组分结晶度高、粒径分布均一，而且特殊的成型结构使其具有抗压碎强度高、比表面积大等特点；催化剂的这些特点使其进行催化反应时甲醇的转化率可达到98％以上，水洗塔排出的水相中基本不含甲醇，因此反应系统在不需要再设置甲醇回收塔的同时也可提高丙烯收率；另外，反应器的催化剂床层为单层设计条件下，不影响产物的转化率，使装卸更为方便；3)所述系统流程简单，且不含甲醇回收塔以及不用增加通入高温水蒸气的管线，投资和操作均降低。附图说明图1为本技术所述的甲醇或二甲醚转化制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种甲醇和/或二甲醚转化制备丙烯的系统，其特征在于，包括：第一进料管(11)，用于输送制备丙烯所需的反应原料；反应器(1)，用于对经加热炉加热后的循环物流和反应原料进行反应，以得到反应器出口物料；烟道换热器(3)，用于使待进入所述加热炉的循环物流和反应原料与反应器制得的反应器出口物料进行换热以升温；加热炉(6)，用于对经烟道换热器换热升温后的循环物流和反应原料进行加热；水洗塔(4)，用于对经烟道换热器换热降温后的反应器出口物料进行水洗，以得到塔顶的气相物料和塔底的液相物料，并对塔底的液相物料进行油水分离后得到油相；压缩机(5)，用于对水洗塔塔顶的气相物料进行增压；分离单元，用于对经压缩机增压后的气相物料以及水洗塔塔底所得的油相作为待分离物料进行进一步的分离，以分离出C2烃、C4～C6烃，以及作为产品的丙烯；第二进料管(12)，用于将来自所述分离单元的C2烃的至少部分作为循环物流送入反应器(1)；第三进料管(24)，用于将来自所述分离单元的C4～C6烃的至少部分作为循环物流送入反应器(1)。

【技术特征摘要】
1.一种甲醇和/或二甲醚转化制备丙烯的系统，其特征在于，包括：第一进料管(11)，用于输送制备丙烯所需的反应原料；反应器(1)，用于对经加热炉加热后的循环物流和反应原料进行反应，以得到反应器出口物料；烟道换热器(3)，用于使待进入所述加热炉的循环物流和反应原料与反应器制得的反应器出口物料进行换热以升温；加热炉(6)，用于对经烟道换热器换热升温后的循环物流和反应原料进行加热；水洗塔(4)，用于对经烟道换热器换热降温后的反应器出口物料进行水洗，以得到塔顶的气相物料和塔底的液相物料，并对塔底的液相物料进行油水分离后得到油相；压缩机(5)，用于对水洗塔塔顶的气相物料进行增压；分离单元，用于对经压缩机增压后的气相物料以及水洗塔塔底所得的油相作为待分离物料进行进一步的分离，以分离出C2烃、C4～C6烃，以及作为产品的丙烯；第二进料管(12)，用于将来自所述分离单元的C2烃的至少部分作为循环物流送入反应器(1)；第三进料管(24)，用于将来自所述分离单元的C4～C6烃的至少部分作为循环物流送入反应器(1)。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述反应器(1)中设有的催化剂床层(2)的层数为1～3层。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，催化剂床层(2...

【专利技术属性】
技术研发人员：焦洪桥，王林，雍晓静，李云，关翀，罗春桃，齐静，庄壮，王亮，江永军，
申请(专利权)人：国家能源投资集团有限责任公司，神华宁夏煤业集团有限责任公司，
类型：新型
国别省市：北京,11