[发明专利]有机含氧化合物制烯烃产物气-固分离和换热系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种有机含氧化合物、例如甲醇和/或二甲醚制烯烃产物气-固分离和换热系统，本发明还涉及一种有机含氧化合物、例如甲醇和/或二甲醚制烯烃产物气-固分离和换热工艺。

背景技术

有机含氧化合物、例如甲醇和/或二甲醚制烯烃技术开辟了由煤炭生产基本有机化工原料的新工艺路线，而其中典型技术又是甲醇制烯烃(MTO)。通常而言，MTO成套技术由反应技术和分离技术组成。反应技术以催化剂研制和反应器开发设计为核心，以甲醇为原料生产烯烃混合物；而产品分布和纯度要求则是开发分离工艺的基础。

MTO反应首先是由甲醇脱水生成二甲醚，然后二甲醚与甲醇的平衡混合物继续发生反应，转化为以乙烯和丙烯为主的低碳混合烯烃。少量的低碳烯烃进一步通过缩聚、环化、脱氢、烷基化、氢转移等反应生成饱和烷烃、芳烃和高烯烃，也有少量积炭反应。动力学研究表明：在新鲜催化剂上的MTO是一种快速反应，甲醇转化的总一级反应速率约为250m²／m³催化剂·秒。

MTO工艺的全过程可分为反应-再生系统和反应气分离系统两部分。反应部分只有气-固两相，该催化反应为放热反应。失活的催化剂需在流化床再生器中燃炭再生，然后，返回流化床反应器继续反应。反应器和再生器都设有移热装置。

MTO实际上是由合成气经过甲醇转化为低碳烯烃的工艺。国际上一些著名的石油和化学公司，如埃克森美孚公司(Exxon–Mobil)、巴斯夫公司(BASF)、环球石油公司(UOP)和海德鲁公司(Norsk Hydro)都投入大量资金和人员，进行了多年的研究。

例如，1995年，UOP与挪威Norsk Hydro公司合作建成一套甲醇加工能力为0.75吨/天的示范装置，该装置连续运转90天，甲醇转化率接近100%，乙烯和丙烯的碳基质量收率达到80%。该工艺采用流化床反应器和再生器设计，反应热通过产生的蒸汽带出并回收，失活的催化剂被送到流化床再生器中烧炭再生，然后返回流化床反应器继续反应。整个产物气流混合物在分离之前，需要通过一个特制的进料气流换热器，其中，大部分水分和惰性物质、例如残余的催化剂细粉被清除，然后，气体产物经气-液分离塔进一步脱水，碱洗塔脱CO，气体产物干燥后进入产品回收段。该工段流经脱甲烷塔、脱乙烷塔、乙炔饱和塔、乙烯分离塔、丙烯分离塔、脱丙烷塔和脱丁烷塔。含氧化合物也在压缩工段中被除去。

据了解，UOP/Hydro的MTO工艺产物组成较为简单，杂质种类和含量较少，较易实现产品的分离回收，可在较宽范围内调整反应产物中C₂产物与C₃产物的比例；烯烃的产出比。UOP/Hydro公司研发的SAPO-34催化剂具有适宜的内孔道结构尺寸和固体酸性强度，能减少低碳烯烃齐聚，提高生成烯烃的选择性。之后，UOP/Hydro公司又在SAPO–34催化剂基础上开发了新型催化剂MTO–100，新型催化剂MTO–100可使乙烯和丙烯的选择性达到80%。

1998年，采用UOP/Hydro工艺的200千吨/年工业装置(按乙烯产出计)建成投产。欧洲化学技术公司采用UOP/Hydro公司的MTO技术在尼日利亚建设7500吨/天的MTO生产装置(按原料甲醇计)，其中，甲醇用作MTO装置进料，MTO装置的乙烯和丙烯设计生产能力均为40万吨/年，该装置也在2007年建成投产。中科院大连化物所在“八·五”期间完成了MTO中试，2005年由中科院大连化物所、陕西新兴煤化工科技发展有限责任公司和中国石化集团洛阳石化工程公司合作在陕西建设了生产规模以甲醇原料计为15000吨/年的DMTO工业化试验装置。该装置也已于2005年l2月投料试车，2006年8月23日通过了国家级鉴定。该装置在日处理甲醇50顿的工业化试验装置上实现了近100%甲醇转化率，低碳烯烃(乙烯、丙烯、丁烯)选择性达90%以上。据报道，由正大能源化工集团、陕西煤业化工集团、陕西省投资集团合资进行的年加工300万吨甲醇及烯烃项目已落户榆林。

总体而言，有机含氧化合物制烯烃技术已日益成熟，并达到了可大规模工业化或商业化的程度，特别是各种MTO工艺，其技术更加成熟，工业化经验更加丰富，目前，最具代表性的MTO工艺主要包括：UOP/Hydro工艺、大化所（DMTO）工艺和ExxonMobil工艺。