一种丙烷脱氢耦合羰基合成制备丁醛的工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种丙烷脱氢耦合羰基合成丁醛的工艺，包括丙烷脱氢反应单元、丙烷脱氢冷箱单元、丙烷脱氢分离单元、变压吸附单元、部分氧化单元、羰基合成反应单元及羰基合成分离单元；原料丙烷在丙烷脱氢单元进行脱氢反应生成的气相产物进入丙烷脱氢冷箱单元进行分离，丙烷脱氢冷箱单元分离得到的富含氢的组分进入变压吸附单元进一步分离得到纯度高的氢气，其余组分进入丙烷脱氢分离单元进行进一步分离；本发明专利技术的方法可充分利丙烷脱氢及羰基耦合工艺的特点，实现两个装置尾气和热量的充分回收利用，节约了能源和成本，减少了二氧化碳排放。放。放。

【技术实现步骤摘要】
一种丙烷脱氢耦合羰基合成制备丁醛的工艺


[0001]本专利技术属于丙烷脱氢领域，具体涉及丙烷脱氢耦合羰基合成制备丁醛的工艺。

技术介绍

[0002]丙烷脱氢是较为传统且热门的丙烯生产工艺，氢气作为反应产物与丙烯的分离通常是通过冷箱来实现的。但由于在反应过程中伴随着裂解的副反应发生，会产生一定量的甲烷，乙烷和乙烯。在分离氢气的过程中无法将其尤其是甲烷与氢气充分分离，使得分离后得到的氢气纯度只有90％左右，无法达到其他工艺的原料指标。所以要得到更高纯度的氢气，通常使用变压吸附(PSA)的方式，将除氢气以外的杂质进行吸附，以此方式得到的氢气纯度可达99.99％。但在脱附时会使用纯氢进行反吹，得到的PSA尾气中含有35％的甲烷以及63.5％的氢气，此外还有极少量的乙烷，乙烯和丙烷等。该股尾气会作为反应单元加热炉的燃料气。这不仅造成了氢气、甲烷的浪费，同时低碳烷烃的燃烧也会带来二氧化碳排放量的上升，这无疑也是与当今节能减碳的大环境相违背的。
[0003]丙烯羰基合成工艺使用合成气(氢气和一氧化碳)以及丙烯作为原料，在反应产物分离的过程中会产生一部分驰放气，该驰放气主要以没有反应完全的原料，即一氧化碳、氢气以及丙烯为主，还有一些丙烯加氢生成的丙烷以及被夹带的丁醛。该股尾气通常会直接通入火炬管网直接进行燃烧处理。
[0004]丙烷脱氢为吸热反应，部分氧化反应单元通过采用PSA尾气以及其他补充燃料气提供热量，PSA尾气中主要组成为甲烷和氢气，直接燃烧不仅会带来原料的浪费，而且甲烷在燃烧的过程中会产生二氧化碳，这不符合低碳，零碳的生产目标。
[0005]专利CN208684403U介绍了一种部分氧化制取合适氢碳比合成气的装置，该装置使用甲烷和氧气作为原料，经预热器预热后进入气化炉中反应，并在后路使用废锅以及蒸汽过热器对气化产物的热量进行回收，为了降低该部分设备的材质要求，将一部分回收热量的合成气返回气化炉出口，对气化产物进行降温。虽然本专利对气化反应热进行了回收，但由于换热是在气化炉出口进行，在炉膛至废锅之间会出现热量损失。此外在进行原料甲烷和氧气的预热过程中仍需补充额外的热量，总体上能量利用率仍较低。
[0006]专利CN207047128U公开了一种工业丙烯羰基合成装置中弛放气的综合利用系统，通过丁醛溶液吸收丙烷、丙烯经压缩后转化为液体与不凝气(氢气、氮气、一氧化碳等)进行分离，不凝气送火炬进行焚烧。之后通过低压蒸发器将丙烷和丁醛蒸出。丁醛经冷却后回收，剩余的高纯丙烷作为产品出售。虽然本专利增加了丙烷以及丙烯的分离过程，但对于不凝气中的氢气、一氧化碳没有回收，同样会导致部分资源的浪费。
[0007]专利CN111575077A公开了一种PSA尾气回收装置，包括：原料气体压缩机、冷却器、干燥单元、低温冷箱及精馏单元。使用该装置可以从PSA尾气中提取其中的氢气产品、LPG产品和C5产品，回收的H2直接可以用于加氢装置，LPG产品和C5产品满足国标要求，可以直接对外销售。但该工艺流程复杂，涉及单元较多，以此带来的尾气加工分离成本也随之增加，经济性较差。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的是提供一种丙烷脱氢耦合羰基合成丁醛的工艺，以充分利用两个反应的尾气及反应热，降低能耗，减少资源浪费。
[0009]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现。
[0010]一种丙烷脱氢耦合羰基合成丁醛的工艺，包括丙烷脱氢反应单元、丙烷脱氢冷箱单元、丙烷脱氢分离单元、变压吸附单元、部分氧化单元、羰基合成反应单元及羰基合成分离单元；原料丙烷在丙烷脱氢单元进行脱氢反应生成的气相产物进入丙烷脱氢冷箱单元进行分离，丙烷脱氢冷箱单元分离得到的富含氢的组分进入变压吸附单元进一步分离得到纯度高的氢气，其余组分进入丙烷脱氢分离单元进行进一步分离。变压吸附单元的产生的主要含甲烷和氢气的尾气进入部分氧化单元作为原料气，经部分氧化生成主要包含氢气和一氧化碳的合成气，部分氧化单元产生的合成气与丙烷脱氢分离单元得到的丙烯进入羰基合成反应单元反应生成丁醛，然后经羰基合成分离单元分离得到丁醛产物。
[0011]所述丙烷脱氢反应单元包括一号反应器和二号反应器，一号反应器内进行丙烷脱氢反应，一号反应器的出口管路与二号反应器连接。丙烷首先在一号反应器内进行丙烷脱氢反应，然后进入二号反应器继续进行丙烷脱氢反应。
[0012]优选的，一号反应器反应温度为580
‑
605℃，二号反应器温度为600
‑
640℃。
[0013]所述部分氧化反应单元包括部分氧化反应室、原料气入口管路和氧气入口管，一号反应器的出口管路穿过部分氧化反应室，原料气和氧气在静态混合器内混合后进入部分氧化反应室，所述的部分氧化反应室上还设有合成气出口。
[0014]优选的，为了维持原料气部分氧化的转化率，需要将原料以及氧气进行预热升温，为充分利用热源，原料气入口管路和氧气入口管路均缠绕在一号反应器的出口管路上。
[0015]优选的，所述部分氧化反应室上还设有辅助氧气入口，辅助氧气入口设有多个，均匀分布在部分氧化反应室周围。
[0016]部分氧化反应单元内进行部分氧化反应，其原料气主要包括变压吸附单元中富含甲烷和氢气的尾气，该原料气与氧气进行部分氧化反应得到主要含有一氧化碳和氢气的合成气。
[0017]优选的，所述部分氧化反应单元的原料气还可包括丙烷脱氢分离单元产生的乙烷、乙烯等烷烃或烯烃。
[0018]PSA尾气可以使用部分氧化工艺制备合成气供羰基合成作为原料使用，而且丙烯作为丙烷脱氢的产品也同样可以作为羰基合成的原料。羰基合成分离单元产生的驰放气可以通过精馏单元进一步对丙烷和丙烯进行充分的回收并返回到丙烷脱氢分离单元进行分离，丙烯作为产品，丙烷返回丙烷脱氢单元重新进行脱氢反应。剩余的氢气、一氧化碳直接并入到合成气管线中，弛放气中夹带的丁醛以及其他副产物经丙烷脱氢分离单元分离后与变压吸附单元的尾气一起进入到部分氧化单元制备合成气。以此实现所有尾气的充分利用，有效降低两套装置的单耗。同时减少二氧化碳的排放。
[0019]所述的部分氧化反应室上还设有液相原料入口，丙烷脱氢产生的碳四及以上的烯烃、烷烃和来自精馏单元的塔底重组分等液相原料可通过液相原料入口进入部分氧化反应室。
[0020]优选的，所述部分氧化反应室上还设有积碳排出口。
[0021]丙烷脱氢反应需在较高温度下进行，一号反应器产物含有较高的热量，部分氧化单元的原料气和氧气通过一号反应器产物预热，一号反应器出口管路内的产物温度降低。由于部分氧化反应为放热反应，一号反应器的出口管路穿过部分氧化反应室时被重新加热至较高温度进入二号反应器继续反应。该设计可充分利用反应自身产生的热能，无需额外对部分氧化的原料进行预热，可利用部分氧化产生的热量为进入二号反应器的物料进行升温，充分利用了反应热，节约了能源。
[0022]其中，一号反应器可采用电加热或加热炉等加热方式，在此不进行特别限定。
[0023]本专利技术中，所述的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种丙烷脱氢耦合羰基合成丁醛的工艺，其特征在于，包括丙烷脱氢反应单元、丙烷脱氢冷箱单元、丙烷脱氢分离单元、变压吸附单元、部分氧化单元、羰基合成反应单元及羰基合成分离单元；原料丙烷在丙烷脱氢单元进行脱氢反应生成的气相产物进入丙烷脱氢冷箱单元进行分离，丙烷脱氢冷箱单元分离得到的富含氢的组分进入变压吸附单元进一步分离得到纯度高的氢气，其余组分进入丙烷脱氢分离单元进行进一步分离；优选的，变压吸附单元的产生的主要含甲烷和氢气的尾气进入部分氧化单元作为原料气，经部分氧化生成主要包含氢气和一氧化碳的合成气，部分氧化单元产生的合成气与丙烷脱氢分离单元得到的丙烯进入羰基合成反应单元反应生成丁醛，然后经羰基合成分离单元分离得到丁醛产物。2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述丙烷脱氢反应单元包括一号反应器和二号反应器，一号反应器内进行丙烷脱氢反应，一号反应器的出口管路与二号反应器连接；丙烷首先在一号反应器内进行丙烷脱氢反应，然后进入二号反应器继续进行丙烷脱氢反应；优选的，一号反应器反应温度为580
‑
605℃，二号反应器温度为600
‑
640℃。3.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述部分氧化反应单元包括部分氧化反应室、原料气入口管路和氧气入口管，一号反应器的出口管路穿过部分氧化反应室，原料气和氧气在静态混合器内混合后进入部分氧化反应室，所述的部分氧化反应室上还设有合成气出口；优选的，原料气入口管路和氧气入口管路均缠绕在一号反应器出口管路上；优选的，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：张郁葱，孔祥明，徐艳飞，张宏科，
申请(专利权)人：万华化学集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：