一種減少丁烯氧化脫氫制丁二烯裝置反應(yīng)器蒸汽用量的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及丁烯氧化脫氫制丁二烯領(lǐng)域，更進(jìn)一步說(shuō)，涉及一種減少丁烯氧化脫 氫制丁二烯裝置反應(yīng)器蒸汽用量的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 丁二烯是一種重要的石油化工基礎(chǔ)有機(jī)原料和合成橡膠單體，在石油化工烯烴原 料中的地位僅次于乙烯和丙烯，目前工業(yè)上主要是通過(guò)三種溶劑萃取精餾的方法，從蒸汽 裂解制乙烯副產(chǎn)的混合C4餾分中抽提得到丁二烯產(chǎn)品，它們分別是乙腈法、DMF法和NMP 法，這三種方法具有成本低和污染小的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，但是隨著輕烴裂解、乙烷脫氫、q原料制 乙烯等新乙烯生產(chǎn)新工藝的研發(fā)及推廣應(yīng)用，乙烯生產(chǎn)中副產(chǎn)的丁二烯將難以滿足持續(xù)增 長(zhǎng)的市場(chǎng)需求。同時(shí)，為進(jìn)一步對(duì)醚后C4中的丁烯加以利用而提高全廠性經(jīng)濟(jì)效益，采用丁 烯氧化脫氫的方法制丁二烯的技術(shù)得到進(jìn)一步推廣和應(yīng)用，并在近期得到迅猛的發(fā)展，但 是丁烯氧化脫氫制丁二烯的方法具有能耗高、污染重和操作周期短的特點(diǎn)。丁烯氧化脫氫 反應(yīng)是強(qiáng)放熱反應(yīng)，而且由于丁二烯易發(fā)生聚合反應(yīng)，因此在反應(yīng)過(guò)程中必須注入大量的 水蒸汽用于降溫，這就導(dǎo)致廢水量很大，因此如何降低注水量是裝置節(jié)省能耗、減少?gòu)U水量 的關(guān)鍵。為了給第二段和第三段反應(yīng)器進(jìn)料進(jìn)行降溫，同時(shí)又為了給第一段反應(yīng)器進(jìn)料提 升溫度，一般是通過(guò)水蒸汽與反應(yīng)出口的高溫生成氣進(jìn)行換熱后再與丁烯和空氣混合進(jìn)入 第一段反應(yīng)器，水蒸汽的用量很關(guān)鍵，決定著裝置能耗水平，同時(shí)決定著裝置的廢水量。隨 著技術(shù)的發(fā)展，為了降低水蒸汽用量，同時(shí)為了降低廢水產(chǎn)生量，有文獻(xiàn)提出將水注入反應(yīng) 系統(tǒng)以降低水蒸汽用量，如專利CN102675027A公開(kāi)了一種氧化脫氫制丁二烯工藝，其權(quán)利 要求1和流程示意圖顯示是將水注入到反應(yīng)器出口經(jīng)換熱后的生成氣中以控制反應(yīng)器進(jìn) 料溫度。但是，這種做法只是僅僅起到降低進(jìn)料溫度的作用，不能真正地減少水蒸汽用量， 因?yàn)楦鶕?jù)催化劑性能要求，水蒸汽的注入量在保證降溫的同時(shí)，必須保證第一段反應(yīng)器的 水烯比，而將水注入到生成氣中并未降低水蒸汽用量，反而因?yàn)槎嘧⑺喈a(chǎn)生了廢水。
[0003] 另外，反應(yīng)器中的催化劑的再生周期是決定氧化脫氫制丁二烯裝置運(yùn)行周期的制 約因素，而且催化劑的使用壽命也直接影響到裝置的操作成本和經(jīng)濟(jì)效益，而影響催化劑 的再生周期和使用壽命的關(guān)鍵因素是生成氣中含有醛類有機(jī)物，遇到較低溫度物料時(shí)因?yàn)?激冷而發(fā)生縮聚反應(yīng)，縮聚的產(chǎn)物會(huì)附著在催化劑表面或空隙中而導(dǎo)致催化劑發(fā)生積碳或 結(jié)焦而堵塞催化劑，使得催化劑的比表面積大大減小，從而導(dǎo)致催化劑的活性或反應(yīng)選擇 性大大減小。仍然以專利CN102675027A為例，將水注入到反應(yīng)器出口經(jīng)換熱后的生成氣中 以控制反應(yīng)器進(jìn)料溫度，這種注水方式會(huì)因?yàn)楦邷厣蓺馔挥鲚^低溫度的水而發(fā)生醛類縮 聚反應(yīng)，從而會(huì)導(dǎo)致催化劑的活性和選擇性逐漸下降，使得催化劑的再生周期和使用壽命 縮短，進(jìn)而增加裝置的操作成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為解決現(xiàn)有技術(shù)中出現(xiàn)的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種減少丁烯氧化脫氫制丁二烯裝 置反應(yīng)器蒸汽用量的方法。通過(guò)在III段反應(yīng)器出口設(shè)置換熱器，并將水注入到反應(yīng)器蒸 汽系統(tǒng)中的方式控制反應(yīng)器進(jìn)料溫度，達(dá)到節(jié)省反應(yīng)器蒸汽用量和減少反應(yīng)器產(chǎn)生廢水的 目的，同時(shí)也減少生成氣中醛類縮聚物的形成，從而裝置節(jié)省操作成本。
[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種減少丁烯氧化脫氫制丁二烯裝置反應(yīng)器蒸汽用量的方 法。
[0006] 包括：111段反應(yīng)器出口設(shè)置換熱器；
[0007] 將水注入到水蒸氣中來(lái)控制進(jìn)入反應(yīng)器的進(jìn)料溫度。
[0008] 水通過(guò)汽水混合器注入到水蒸氣中。
[0009] 水蒸汽先與I段反應(yīng)器出口的高溫生成氣換熱，然后被汽水混合器注入的水冷卻 后，與II段反應(yīng)器出口的高溫生成氣換熱，再被汽水混合器注入的水冷卻后，與III段反應(yīng) 器出口的高溫生成氣換熱，再被汽水混合器注入的水冷卻后，與預(yù)熱后的空氣和丁烯混合 后進(jìn)入I段反應(yīng)器。
[0010] 空氣和丁烯分別經(jīng)壓縮和預(yù)熱后分成三股，一股與經(jīng)過(guò)I段、II段和III段反應(yīng) 出口換熱器換熱后的水蒸汽混合進(jìn)入I段反應(yīng)器；一股與I段出口經(jīng)過(guò)換熱后的生成氣混 合進(jìn)入II段反應(yīng)器；一股與II段出口經(jīng)過(guò)換熱后的生成氣混合進(jìn)入III段反應(yīng)器；
[0011] 丁烯和氧氣在催化劑的作用下進(jìn)行氧化脫氫反應(yīng)生成含有1，3-丁二烯、C4炔烴及 副產(chǎn)物的生成氣。
[0012] 具體的技術(shù)方案如下：
[0013] 空氣經(jīng)壓縮機(jī)加壓后再被空氣加熱器預(yù)熱到一定的溫度，丁烯烴丁烯加熱器預(yù)熱 到一定的溫度，空氣和丁烯按照一定的比例分別分成三股，一股與經(jīng)過(guò)I段、II段和III段 反應(yīng)出口換熱器換熱后的水蒸汽混合進(jìn)入I段反應(yīng)器，一股與I段出口經(jīng)過(guò)換熱后的生成 氣混合進(jìn)入II段反應(yīng)器，一股與II段出口經(jīng)過(guò)換熱后的生成氣混合進(jìn)入III段反應(yīng)器。水 蒸汽先與I段反應(yīng)器出口的高溫生成氣換熱后，被汽水混合器注入的水冷卻到既定的溫度 后，與II段反應(yīng)器出口的高溫生成氣換熱，再被汽水混合器注入的水以控制道既定的溫度 后，與III段反應(yīng)器出口的高溫生成氣換熱，再被汽水混合器注入的水冷卻后，再與預(yù)熱后 的空氣和丁烯按照一定的比例混合后進(jìn)入I段反應(yīng)器。丁烯和氧氣在催化劑的作用下進(jìn)行 氧化脫氫反應(yīng)生成含有1，3- 丁二烯、C4炔烴及呋喃、醛、酸、C02、C0等副產(chǎn)物的生成氣。
[0014] 其中，
[0015] 丁烯和空氣分別被預(yù)熱，溫度為150~300°C，優(yōu)選200~250°C;
[0016] 進(jìn)入三段反應(yīng)器的丁烯、空氣和水蒸汽進(jìn)料，總的水烯摩爾比為6~20,優(yōu)選10~ 15,總的氧烯摩爾比0. 1~1，優(yōu)選0.5~0.8 ;
[0017] 丁烯進(jìn)入三段反應(yīng)器比例為3~2 :2~1 :1~0. 5,空氣進(jìn)入三段反應(yīng)器的比例 為 2 ~1:1. 5 ~0? 8:1 ~0? 5 ;
[0018] I段反應(yīng)器入口進(jìn)料溫度為300~400°C，優(yōu)選320~360°C;
[0019] II段反應(yīng)器入口進(jìn)料溫度為300~400°C，優(yōu)選340~370°C;
[0020] III段反應(yīng)器入口進(jìn)料溫度為300~400°C，優(yōu)選350~380°C。
[0021] 將水注入到反應(yīng)器水蒸汽中的方式同樣適用于兩段或多段丁烯氧化脫氫制丁二 烯反應(yīng)。
[0022] 本發(fā)明的特點(diǎn)是：通過(guò)在III段反應(yīng)器出口設(shè)置換熱器，并將水注入到反應(yīng)器蒸 汽系統(tǒng)中以控制反應(yīng)器進(jìn)料溫度，利用高溫生成氣與凝液換熱而產(chǎn)生水蒸汽，大大減少了 蒸汽用量，節(jié)省操作成本。
【附圖說(shuō)明】
[0023] 圖1本發(fā)明的減少丁烯氧化脫氫制丁二烯裝置反應(yīng)器蒸