[发明专利]异丁烷脱氢制备异丁烯的装置及工艺

说明书

技术领域

本发明涉及轻烃脱氢制烯烃的装置及工艺，更加具体的来说是异丁烷脱氢制取异丁烯反应和产品回收的装置及工艺。

背景技术

异丁烯是一种重要的化工基础原料。主要用于制取甲基叔丁基醚（MTBE）作为汽油燃料的抗爆剂，聚合异丁烯(HBI)，甲基丙烯酸甲酯等。目前异丁烯的主要来源是催化裂化及石脑油蒸汽裂解制乙烯的副产C₄馏分。随着异丁烯衍生物市场的不断增长，上述的异丁烯来源已经不能满足需求，需要新的异丁烯生产技术。

异丁烷脱氢是另一条获得异丁烯的路线，它可使直接利用价值较低但来源丰富的异丁烷资源得到更好的利用。异丁烷脱氢制异丁烯主要包括：异丁烷在催化剂的作用下在脱氢反应器内生成主要含有异丁烯、氢气和未反应异丁烷的混合物；该混合物首先经过冷却回收热量再进行分离使未反应的异丁烷返回脱氢反应器。分离过程主要包括将低于碳四的组分（轻组分）和高于碳四组分（重组分）和碳四组分的分离以及将主要含有异丁烷和异丁烯的碳四组分的分离。碳四组分的分离通常采用催化精馏的方法，通过使异丁烯和甲醇反应生成甲基叔丁基醚（MTBE）将异丁烷和异丁烯分离；生成的MTBE通过催化分解得到异丁烯。

异丁烷脱氢是一个强的吸热过程，反应进程受热力学平衡限制。提高反应温度有利于提高异丁烷的转换率，但在高温下催化剂易于因积碳失活，因此催化剂需要周期性地再生。为了使工业装置能够连续平稳地运转，美国UOP公司发明的专利（U.S4695622，U.S3584060，U.S3878131，U.S4438288）使用Pt系催化剂和移动床反应器，使失活的催化剂连续再生。该法可使异丁烷转化为异丁烯的总选择性达到91-93mol%。产物分离采用溶剂吸收的方法，吸收溶剂为脱氢过程中生成的C4-C5组分或MTBE。该技术存在的主要问题是移动床反应器的投资比较高，分离过程选用的吸收剂分离效率比较低。

U.S4167532，U.S4902849,U.S4926005公开了一种异丁烷脱氢制取异丁烯的方法，该方法使用负载在铝酸锌尖晶石载体上的贵金属Pt系催化剂和固定床列管式。使用列管式反应器可以使床层温度分布较为均匀，催化剂的再生周期得到一定的延长，但列管式反应器的造价仍然较高。

U.S5633421,U.S5656243公开了一种异丁烷的脱氢工艺技术，脱氢反应是在流化床反应器中铬系催化剂催化下进行脱氢反应。该工艺的催化剂可以连续再生，生产可以连续进行。但铬系催化剂对环境有较大的危害，催化剂的制造，使用和回收具有严格的环保要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种高效节能、成本低廉、效率高、产物选择性高的异丁烷脱氢制备异丁烯的工艺。

一种异丁烷脱氢制备异丁烯的装置，包括脱氢单元、分离单元、MTBE合成单元和MTBE裂解单元；

所述脱氢单元由加热炉Ⅰ、加热炉Ⅱ、加热炉Ⅲ、加热炉Ⅳ、脱氢反应器Ⅰ、脱氢反应器Ⅱ、脱氢反应器Ⅲ、脱氢反应器Ⅳ、蒸汽发生器、冷却换热器Ⅰ和冷却换热器Ⅱ组成；

所述分离单元由压缩机Ⅰ、压缩机Ⅱ、冷却换热器Ⅲ、冷却换热器Ⅳ、烃水分相罐I、烃水分相罐II、闪蒸罐、分子筛吸附塔、深冷分离器、脱轻组分塔和脱重组分塔组成；

所述MTBE合成单元由MTBE合成塔和MTBE精制塔组成；

所述MTBE裂解单元包括MTBE裂解塔和产物提纯装置。

所述脱氢反应器采用固定床径向反应器或固定床轴向反应器。