烯烃生产过程中的热量回收制造技术

公开一种含氧化合物至烯烃（“ＯＴＯ”）生产过程中回收热量的方法。所述方法包括在保持来自ＯＴＯ反应器的包含固体粒子（典型地为催化剂粒子）和含主要烯烃的气相的流出物流的温度高于所述流出物流的露点温度的同时除热。所述方法还包括在固体粒子洗涤器中洗涤所述流出物流使固体粒子从气相移至液体洗涤介质中。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及由含氧化合物原料流生产和回收烯烃，更具体地涉及由含氧化合物原料流生产和回收烯烃过程中的热量回收。
技术介绍
主要烯烃定义为乙烯和丙烯，是用于制备聚烯烃的原料。具体地，乙烯和丙烯分别用于制备聚乙烯和聚丙烯，是两种最常用的塑料。这些主要烯烃是利用石油原料流中存在的较大的烃(例如C6至C8烃)使之蒸汽裂化或催化裂化生产的。裂化过程使这些较大的烃分裂成包括乙烯和丙烯的较小烯烃。但所述裂化过程产生氮和硫杂质，需要昂贵的提纯步骤。高级烯烃的另一种生产方法是称为含氧化合物至烯烃转化(“OTO”)法的方法。所述OTO法利用含氧化合物原料流，使之转化成乙烯和丙烯。所述OTO法一般不包括硫和氮杂质，允许使用由天然气生产的甲醇原料流。因此，醇、醇衍生物和其它含氧化合物有希望成为生产主要烯烃的经济的非石油源。不过，来自OTO法的流出物包含烯烃及含氧烃和大量水蒸汽。因此，由OTO法回收烯烃涉及独特的技术挑战。US 4,499,327公开用多种SAPO分子筛催化剂之任一由甲醇制备烯烃。所公开的反应器类型是流化床反应器，蒸气向上流过催化剂使催化剂被流化和被气流携带。因此，催化剂常被夹带在烯烃流出气流中离开反应器。US 4,338,475公开一种使甲醇转化成烯烃的方法，其中通过位于反应器内的旋风分离器从流出物流中分离出催化剂。然后使催化剂直接或间接地返回反应器。但催化剂流过反应器、旋风分离器、和与循环催化剂接触的其它设备使所述催化剂受到很大的机械应力。受到应力的催化剂在此过程中趋于碎裂产生粉状粒子，通常称为催化剂粉末。本文所定义的催化剂粉末是最大尺寸小于30μ的催化剂粒子。因其尺寸小重量轻，通过反应器内的旋风分离器不能有效地除去催化剂粉末。因此被夹带(或悬浮)在反应器的流出物流中。催化剂粉末越小，越难通过常规方法脱除。US 4,935,568(568专利)中教导脱除流出物流中的催化剂粒子。所述568专利公开一种由含氧化合物原料流制备烃的方法，其中利用旋风分离器和/或烧结金属过滤器系统从流出物流中回收催化剂粉末。被流出气流夹带的催化剂粒子特别是粉末使过滤器系统包括烧结金属过滤器系统不能用。过滤元件可能很快被催化剂粒子堵塞而需清洗或更换。为改进此问题一般需要配有在线清洗措施的昂贵和复杂的过滤器系统或允许大部分固体粒子通过的低效过滤器。US 6,121,504(504专利)中说明了一种OTO系统。所述504专利中，含氧化合物至烯烃反应器产生流出物流。所述流出物流通过换热器有效地回收热量。然后所述流出物流通过骤冷塔。所述504专利未教导如何处理被流出气流夹带离开反应器的催化剂粒子。悬浮在OTO反应器的流出物流中离开反应器的催化剂粒子和其它固体粒子在总OTO过程中造成问题。这些催化剂粒子有时从流出气流中掉下来而沉积在下游设备上，本领域技术人员将此现象称为结垢。结垢是固体沉积物在反应器如OTO反应器的回收线路表面的积累。据信管道内结垢使流体流动的横截面积显著减小，使管道的压降提高并使工艺效率下降。在换热器上，结垢发生在传热表面如管或翅片上，使这些表面的热阻增大而使换热器的效率变低。典型地，此效率损失对OTO反应器和回收线路中其它下游设备的操作性能有不利影响。为避免此效率损失或恢复操作性能，一般需要关闭各单项设备而进行清洗，或许需要关闭整个OTO系统。因而，需要减少催化剂粒子在OTO回收线路中的积累从而减少结垢的OTO过程的有效操作方法。本专利技术满足这些和其它需要。专利技术概述本专利技术涉及一种控制催化剂固体粒子在含氧化合物至烯烃转化过程的回收线路中积累的方法。所述方法包括提供来自含氧化合物至烯烃转化反应的流出物流。所述流出物流包含固体粒子和气相。所述气相包含主要烯烃而且具有露点。所述方法还包括从所述流出物流中除去热量同时在除热步骤期间保持所述气相的温度高于所述露点。此外，所述方法还包括在固体粒子洗涤器(solids wash)中洗涤所述流出物流使固体粒子从流出物流移至洗涤介质中。一实施方案中，所述方法如上所述。此外，所述流出物流包含水和烃而且具有水相露点和非水相露点，所述水相露点比所述非水相露点高。另一实施方案中，所述除热步骤包括用一或多个换热器除热。再另一实施方案中，所述含氧化合物至烯烃转化反应在反应器内发生。所述反应器通过导管与所述一或多个换热器和固体粒子洗涤器流通。这样，所述流出物流通过导管从反应器流入换热器，再通过导管流入骤冷装置。另一实施方案中，所述方法还包括向所述含氧化合物至烯烃转化反应器中供应原料流。用所述原料流作为所述换热器中的冷却液。另一实施方案中，在所述换热器内使所述冷却液沸腾。再另一实施方案中，所述洗涤介质是水。再另一实施方案中，所述固体粒子洗涤器是骤冷塔。另一实施方案中，有一种烯烃生产方法。所述方法包括提供含氧化合物原料流。使所述含氧化合物原料流在催化剂存在下反应产生流出物流。所述流出物流具有露点而且包括含烯烃的气相和催化剂固体粒子。从所述流出物流中除去热量同时保持所述流出物流的温度高于所述露点。然后使所述流出物流与液体接触使所述催化剂固体粒子与所述含烯烃的气相分离。根据一种实施方案，所述催化剂是分子筛催化剂。另一实施方案中，所述接触步骤在骤冷塔内进行。所述除热步骤用换热器完成。用所述含氧化合物原料流作为所述换热器中的冷却液。另一实施方案中，在所述除热步骤中使所述含氧化合物原料沸腾。本专利技术再另一实施方案中，有一种烯烃生产方法。所述方法包括提供含氧化合物原料流。使所述含氧化合物原料流在催化剂存在下反应产生流出物流。在旋风分离器内使所述催化剂与所述流出物流分离产生有一定温度且包括含烯烃的气相和催化剂细粉的流出物流。然后从所述反应器流出物中除去热量，同时在所述除热步骤期间保持温度高于所述流出物流的露点以提供冷却的流出物流。最后，在固体粒子洗涤器内从所述流出物流中洗掉催化剂细粉除去固体粒子。参考专利技术详述以及附图和实施例将更好地理解本专利技术，这些意在说明要求保护的专利技术的总范围内的具体实施方案而非限制要求保护的专利技术。附图简述附图说明图1是40psia下甲醇至烯烃转化反应的流出物流的水冷凝随温度变化的图示。专利技术详述已发现如果使离开OTO反应器的流出气流在到达固体粒子洗涤器如骤冷装置之前保持在其露点温度以上，则来自OTO反应器的流出气流中所夹带的固相粒子如催化剂或其它粒子将不在位于OTO反应器下游的回收线路中积累或以极低速度积累而不必频繁地关闭设备。这样，在所述流出气流到达固体粒子洗涤器之前所述反应器流出气流中的组分都不在任何元件内冷凝成液体。本文所述回收线路定义为来自OTO的流出气流的至少一部分流过的所有设备和导管，包括任何换热器和固体粒子洗涤器。本文所述OTO反应器的边界定义为所述流出气流流过的最后一个固体粒子分离装置(典型地为旋风分离器或其它实施方案中为过滤器)的气相出口。本文所述OTO过程定义为由含氧化合物制备烯烃及回收、分离和提纯所述OTO反应器流出物流中存在的各种烯烃物流所需OTO反应器和再生器、含氧化合物进料系统、回收线路、和所有其它元件。本文所用固体粒子洗涤器(或固体粒子洗涤装置)定义为设置使悬浮在流出物流的气相中的固相粒子与足量的液体接触使固相粒子从所述气相移至所述液体中的装置。从流出物流中洗去固体粒本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种控制催化剂固体粒子在含氧化合物至烯烃转化过程的回收线路中积累的方法，包括：　　　　提供来自含氧化合物至烯烃转化反应的流出物流，其中所述流出物流包含固体粒子和气相，所述气相包含主要烯烃而且具有露点；　　　　从所述流出物流中除去热量同时在除热步骤期间保持所述气相的温度高于所述露点；和　　　　在固体粒子洗涤器中洗涤所述流出物流使固体粒子从流出物流移至洗涤介质中。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：DR小伦盖尔，JH比奇，
申请(专利权)人：埃克森美孚化学专利公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]