[发明专利]一种甲醇制烯烃的固定床反应装置和工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种甲醇制烯烃的反应装置和工艺，尤其是一种甲醇制烯烃特别是乙烯和丙烯的固定床反应装置和工艺。

背景技术

乙烯、丙烯是石油化工重要的平台化合物及基础化工原料，2012年我国生产乙烯1487万吨，同比减少2.5％；进口乙烯142万吨，同比增长34.1％；表观消费量1629万吨，与去年同期基本持平。当量消费量3216万吨，当量自给率46.2％。轻烃蒸汽裂解是现有乙烯、丙烯的主要生产技术，虽然比较成熟，但是严重依赖乙烷及石油资源中的轻烃组分(如石脑油、轻柴油)。国际油价的上涨和我国石油资源的短缺已经成为制约国民经济发展的瓶颈，寻求生产烯烃产品的新原料路线势在必行。

国内外一直积极寻找非石油路线生产低碳烯烃的工艺方法，现有研发的重点主要集中在以甲醇或二甲醚为原料的甲醇制丙烯(MTP)或甲醇制烯烃(MTO)技术，在我国通常是使用资源丰富的煤为生产原料的甲醇或二甲醚，或沿海地区直接进口原料。

由于目前国内外对于固定床甲醇制烯烃反应装置的研究较少，可借鉴的固定床甲醇制烯烃反应装置的开工经验就更少，因此迫切需要一种适合于甲醇制烯烃的固定床反应装置和反应工艺。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种能耗低而又简单的甲醇制烯烃的固定床反应装置。

一种甲醇制烯烃的固定床反应装置，包括第一混合器，第一混合器依次与第一加热器、MTO固定床反应器相连，MTO固定床反应器出口物料通过第一换热器与甲醇汽化塔中物料换热，甲醇汽化塔的出口通过第一换热器与二甲醚固定床反应器相连，二甲醚固定床反应器的出口与第一混合器相连，另，MTO固定床反应器的出口还通过第一换热器与分离系统相连。

在一个优选的实施例中，分离系统分别与油水分离器、乙烯收集装置、丙烯收集装置、和C4⁺混合烃的裂解反应系统相连。

进一步优选的，上述油水分离器的水出口与第一混合器相连。

上述分离系统可以为现有的工业分离系统，例如利用深冷分离法进行分离的分离系统。

然而，在实际运用特别是工业运用中，上述利用深冷分离法对各种烯烃和油水混合物等进行分离的能耗极高，因此，本申请还提供一种新的分离系统，该分离系统为依次相连的烯烃反应器和分离器。

在烯烃反应器中，通过控制反应条件，例如反应温度和压力等，乙烯、丙烯依次发生反应，从而实现分离，其他组分不发生反应，分离出来进入与烯烃反应器相连的分离器，分离器可以为现有的工业分离器，例如利用深冷分离法进行分离的分离器。这些反应可以为与卤素单质或氢卤化物的取代反应，或与氢卤化物、氢气或CO的加成反应。在一个优选的实施例中，上述C4⁺混合烃的裂解反应系统包括依次相连的第二换热器、第二混合器、第二加热器和裂解反应器，裂解反应器经第二换热器与分离系统相连。

本发明的目的之二是提供一种能耗低而又流程简单的甲醇制烯烃的固定床反应工艺。

一种甲醇制烯烃的固定床反应工艺，包括：

(1)利用惰性气体例如氮气将管道吹扫干净，反应装置中O₂质量百分含量<0.2％时进入下一步骤；

(2)向MTO固定床反应器中通入加热的蒸汽；

(3)待MTO固定床反应器的床层升温且充满蒸汽后，汽化后的甲醇与MTO固定床反应器出口的蒸汽经换热后进入二甲醚固定床反应器，其中，换热后的物料温度优选为260℃以上；

(4)二甲醚固定床反应器的反应生成物与蒸汽在第一混合器中混合均匀，经加热后进入MTO固定床反应器，其中，加热后的物料温度优选为360℃以上；

(5)MTO固定床反应器生成的混合气经换热器与汽化后的甲醇换热后进入分离系统进行分离；

(6)分离后得到油水混合物、乙烯、丙烯、C4⁺混合烃(包括C4及C4⁺烯烃、烷烃等)。

作为优选，上述分离后得到的油水混合物进入油水分离器进行分离，分离得到汽油和水，水可选地返回第一混合器中。

其中，上述分离系统可以为现有的工业分离系统，例如利用深冷分离方法进行分离的分离系统。在该分离系统中，通过深冷分离，把气体混合物压缩、冷却后，利用不同气体沸点上的差异进行蒸馏，使不同气体得到分离，依次将乙烯、丙烯、C₄⁺混合烃、以及其他的油水混合物等分离。