一种移动床C3/C4烷烃脱氢工艺制造技术

技术编号:22559593 阅读:41 留言:0更新日期:2019-11-16 09:10
本发明专利技术为一种逆流移动床C3/C4烷烃脱氢工艺,催化剂在各反应器之间的流动方向与反应物流的流动方向相反,该方法包括混合的氢气和C3/C4烷烃进料流经热联合换热器、加热炉,进入第一级反应器中,依次串联流经第二级、最后一级反应器形成反应物料流;催化剂经再生器再生,进入最后一级反应器,依次串联流经第二级、第一级反应器形成催化剂料流,每一级反应器出口均有透氢膜分离器。与现有已经工业化的丙烷脱氢工艺相比,可以提高C3/C4烷烃单程转化率,降低反应温度,提高选择性,节省能量,减少催化剂上的积碳,延长催化剂的寿命,减少装置的投资。

A moving bed C3 / C4 alkane dehydrogenation process

The invention relates to a reverse flow moving bed C3 / C4 alkane dehydrogenation process. The flow direction of catalyst between reactors is opposite to the flow direction of reaction logistics. The method comprises that the mixed hydrogen and C3 / C4 alkane feed flows through a heat combined heat exchanger and a heating furnace, enters the first stage reactor, flows through the second stage and the last stage reactor in series to form a reaction material flow; the catalyst flows through the The regenerator regenerates, enters the last reactor, flows through the second and first reactors in series to form catalyst flow, and each reactor outlet has a hydrogen permeable membrane separator. Compared with the existing industrial propane dehydrogenation process, it can improve the one-way conversion rate of C3 / C4 alkane, reduce the reaction temperature, improve the selectivity, save energy, reduce the carbon deposition on the catalyst, extend the life of the catalyst, and reduce the investment of the unit.

【技术实现步骤摘要】
一种移动床C3/C4烷烃脱氢工艺
本专利技术涉及石油化工的C3/C4烷烃脱氢制烯烃领域,更进一步说,涉及一种逆流移动床C3/C4烷烃脱氢工艺。
技术介绍
丙烯是重要的有机化工原料,是仅次于乙烯的一种重要石油化工基本原料,广泛用于生产聚丙烯、丙烯腈、异丙醇、苯酚和丙酮、丁醇和辛醇、丙烯酸及其脂类以及制环氧丙烷和丙二醇、环氧氯丙烷和合成甘油等。目前石油制丙烯、煤制丙烯占据了丙烯产量较大比例,油制烯烃生产的丙烯占了丙烯产量的66%左右,而煤制烯烃占比为20%左右,相比前两种工艺,丙烷脱氢工艺丙烯产量近年也有很大发展,占比为13.2%左右。随着以乙烷为裂解原料的新建乙烯装置比例的增加,丙烯供应呈现日趋紧张的态势,以丙烷为单一原料制取丙烯的技术逐渐受到人们的重视。迄今为止,已经开发了多种丙烷脱氢工艺。像ABBLummus的Catofin工艺以固定床反应器,在抽真空条件下反应;Phillips公司的Star工艺,采用固定床管式反应器;Snamproggetti-Yarsintez的FBD工艺是以流化床反应器进行脱氢反应;UOP公司的Olefex工艺是以连续移动床反应器进行脱氢反应;Uhde公司改进的STAR技术;Linde公司采用固定床工艺的脱氢反应等。ABBLummus开发的Catofin工艺是一种已经工业化了的成套丙烷脱氢工艺及工艺装置,其采用Cr2O3/Al2O3催化剂绝热固定床反应器,在微负压49kPa,新鲜丙烷和循环丙烷经混合后预热至550~750℃(优选的560~620℃)温度下操作,反应温度和压力都会影响到丙烯的收率,一般至少五台反应器,并联操作,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热的热量,可循环进行形成连续的生产过程。整个工艺丙烯收率约86%。美国菲利浦石油公司开发的菲利浦STAR工艺也是一种工业化的固定床间歇再生工艺及工艺装置,DunnRO,etal.ThePhillipsSteamActiveRe2foriming(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。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Linde公司的PDH固定床间歇再生反应工艺也是采用管式反应器,PeterElsle.Ullman,sEncyclopediaofIndustrialChemistry.VolA22BarbaraElversHansJugen2,1993.211~222,其技术关键是反应温度低、非等温绝热式反应器,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积碳。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。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。US4418237、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/Al2O3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。丙烷脱氢反应时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。巴斯夫专利技术了蒸汽裂解固定床工艺,CN101415661A公布了一种丙烷制丙烯的方法,将包含丙烷的进料气流、蒸汽及含氧气的气流一起进入脱氢区域,丙烷被脱氢形成丙烯,同时副产甲烷、乙烷、乙烯、氢气等。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工艺为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和Catofin两种丙烷脱氢制丙烯工艺大体相同,所不同的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Pt为催化剂,脱氢催化剂经再生可循环使用。Oleflex工艺优点是操作连续、负荷均匀、空速高、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85%,氢气收率为3.5%。目前世界上有78套C3/C4烷烃脱氢制烯烃工艺装置在建和运行,其中有48套工艺装置采用UOP公司的Oleflex技术,25套工艺装置采用ABBLummus公司的Catofin技术,5套工艺装置采用Uhde公司改进的STAR技术。移动床反应器按照反应进料和催化剂输送方式划分,可以分为“顺流”和“逆流”两种工艺形式。UOP公司本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种逆流移动床C3/C4烷烃脱氢工艺,包括多级反应系统,催化剂再生系统,催化剂循环系统,粉尘分离系统,透氢膜分离器,其特征在于:/n(1)所述的多级反应系统包括热联合换热器、加热炉、总反应器,所述的总反应器为多级串联布置,每台总反应器相对应配置一台加热炉;每台总反应器分别包括无冲击催化剂转送器(9,15,20)、催化剂缓冲料斗(3,10,16)、反应器(4,11,17)、催化剂收集器(5,12,18)、催化剂提升器(7,13,19),最后一级总反应器的催化剂缓冲料斗为还原罐;/n(2)所述的催化剂再生系统自上而下依次包括再生无冲击催化剂转送器(26)、分离料斗(21)、再生器(22)、催化剂冷却流量控制器(23)、氮封罐(24)、再生催化剂提升器(25)组成;/n(3)所述的催化剂循环系统包括无冲击催化剂转送器与催化剂缓冲料斗之间的催化剂转移料腿(28,29,30),再生无冲击催化剂转送器与分离料斗之间的再生催化剂转移料腿(27),催化剂缓冲料斗与反应器之间的密封料腿(31,32,33),分离料斗与再生器之间的再生密封料腿(34),反应器与催化剂收集器之间的下料腿(35,36,37),催化剂提升器与无冲击催化剂转送器之间的催化剂输送管线(38,39),再生催化剂提升器和无冲击催化剂转送器之间的催化剂输送管线(40),催化剂提升器和再生无冲击催化剂转送器之间的催化剂输送管线(41);再生后的催化剂经再生催化剂提升器(25)、催化剂输送管线(40)、无冲击催化剂转送器(20)、催化剂转移料腿(28)连接最后一级反应器的催化剂缓冲料斗(16);/n(4)所述粉尘分离系统包含粉尘收集器(45)、提升风机(46)、淘洗气管线(42)、提升风机进料线(43)、提升风机出料线(44)组成,分离料斗含粉尘气体依次经过催化剂粉尘收集器(45)、提升风机(46)后循环回分离料斗;/n(5)所述的透氢膜分离器(47)包含透氢膜组成的管程和金属管组成的壳程。经透氢膜分离器收集的氢气汇集一起进入下游流程。/n...

【技术特征摘要】
1.一种逆流移动床C3/C4烷烃脱氢工艺,包括多级反应系统,催化剂再生系统,催化剂循环系统,粉尘分离系统,透氢膜分离器,其特征在于:
(1)所述的多级反应系统包括热联合换热器、加热炉、总反应器,所述的总反应器为多级串联布置,每台总反应器相对应配置一台加热炉;每台总反应器分别包括无冲击催化剂转送器(9,15,20)、催化剂缓冲料斗(3,10,16)、反应器(4,11,17)、催化剂收集器(5,12,18)、催化剂提升器(7,13,19),最后一级总反应器的催化剂缓冲料斗为还原罐;
(2)所述的催化剂再生系统自上而下依次包括再生无冲击催化剂转送器(26)、分离料斗(21)、再生器(22)、催化剂冷却流量控制器(23)、氮封罐(24)、再生催化剂提升器(25)组成;
(3)所述的催化剂循环系统包括无冲击催化剂转送器与催化剂缓冲料斗之间的催化剂转移料腿(28,29,30),再生无冲击催化剂转送器与分离料斗之间的再生催化剂转移料腿(27),催化剂缓冲料斗与反应器之间的密封料腿(31,32,33),分离料斗与再生器之间的再生密封料腿(34),反应器与催化剂收集器之间的下料腿(35,36,37),催化剂提升器与无冲击催化剂转送器之间的催化剂输送管线(38,39),再生催化剂提升器和无冲击催化剂转送器之间的催化剂输送管线(40),催化剂提升器和再生无冲击催化剂转送器之间的催化剂输送管线(41);再生后的催化剂经再生催化剂提升器(25)、催化剂输送管线(40)、无冲击催化剂转送器(20)、催化剂转移料腿(28)连接最后一级反应器的催化剂缓冲料斗(16);
(4)所述粉尘分离系统包含粉尘收集器(45)、提升风机(46)、淘洗气管线(42)、提升风机进料线(43)、提升风机出料线(44)组成,分离料斗含粉尘气体依次经过催化剂粉尘收集器(45)、提升风机(46)后循环回分离料斗;
(5)所述的透氢膜分离器(47)包含透氢膜组成的管程和金属管组成的壳程。经透氢膜分离器收集的氢气汇集一起进入下游流程。


2.如权利要求1所述的一种逆流移动床C3/C4烷烃脱氢工艺,其特征在于反应物料流的步骤如下:
反应物料流经热联合换热器(1)与反应产物换热后,再经1#加热炉(2)加热到反应温度,从第一级反应器(4)下部进入反应器内部,反应产物从第一级反应器侧面出来后经透氢膜分离器(47),经2#加热炉(8)加热到反应温度,从第二级反应器(11)下部进入反应器内部,反应产物从第二级反应器侧面出来后经透氢膜分离器(47),经3#加热炉(14)加热到反应温度,从第三级反应器(17)下部进入反应器内部,反应物料流从第三级反应器出来后经透氢膜分离器(47)脱除氢气后,进入热联合换热器(1)与新鲜反应物料流换热之后进入后面的精馏系统。


3.如权利要求1所述的一种逆流移动床C3/C4烷烃脱氢工艺,其特征在于催化剂料流的步骤如下:
再生后的催化剂用氢气从再生催化剂提升器(25)提升到第三级反应器的3#无冲击催化剂转送器(20),经3#催化剂转移料腿(28)、3#催化剂缓冲料斗(16)进入第三级反应器(17),经第三级反应器的3#下料腿(...

【专利技术属性】
技术研发人员:王云峰其他发明人请求不公开姓名
申请(专利权)人:淄博众森石化工程技术有限公司
类型:发明
国别省市:山东;37

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