一種丁烯氧化脫氫制丁二烯的系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及丁二烯生產(chǎn)領(lǐng)域，更進(jìn)一步說，是涉及一種丁烯氧化脫氫制丁二烯的 系統(tǒng)及方法。
【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C 4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、C1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C 4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)，特別是反應(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，生成氣與空氣或丁烯混合時(shí)，由于空氣或丁烯溫 度較低，醛類有機(jī)物因?yàn)榧だ涠l(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。通過實(shí)際調(diào)研以及查閱的文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，目前實(shí)際運(yùn)行 的氧化脫氫制丁二烯裝置或?qū)＠l(fā)明提到的催化劑再生周期基本上只能維持3個(gè)月左右， 有些氧化脫氫制丁二烯裝置催化劑再生周期只有45天，甚至1個(gè)月還不到。有報(bào)道聲稱可 以延長(zhǎng)到6個(gè)月，但實(shí)際上是犧牲了反應(yīng)活性和選擇性，即并不能保證6個(gè)月后催化劑的活 性和選擇性依然不變。因?yàn)樵偕芷诙?，相?yīng)地催化劑的的使用壽命也只能維持一到兩個(gè) 再生周期，即只有12個(gè)月左右。有些裝置為了提高丁烯的轉(zhuǎn)化率和裝置產(chǎn)量，采用高濃度 的丁烯進(jìn)行反應(yīng)，而這種高濃度丁烯反應(yīng)必然導(dǎo)致生成氣中的丁二烯濃度過高在高溫條件 下聚合物驟增而導(dǎo)致催化劑發(fā)生積碳而影響催化劑再生周期和使用壽命，同時(shí)還會(huì)導(dǎo)致副 產(chǎn)物的量以及種類過多而影響后續(xù)生產(chǎn)系統(tǒng)，這種催化劑再生周期短和使用壽命短的致命 缺陷直接影響了裝置的操作成本，從而影響經(jīng)濟(jì)效益。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供了一種丁烯氧化脫氫制丁二烯的系統(tǒng) 及方法。，通過控制進(jìn)入反應(yīng)器的C 4中的丁烯濃度，并設(shè)置一個(gè)丁烯汽化裝置，使得含有丁 烯的C4以氣相狀態(tài)進(jìn)入反應(yīng)器，同時(shí)設(shè)置一個(gè)反應(yīng)氣預(yù)熱裝置，使得C 4和空氣先被預(yù)熱到 一定的溫度后再與水蒸汽或生成氣混合進(jìn)入反應(yīng)器，控制進(jìn)入反應(yīng)器的水烯比、氧烯比和 進(jìn)料溫度，有效地抑制了醛類有機(jī)物因?yàn)榧だ涠l(fā)生縮聚反應(yīng)，并有效地降低催化劑的結(jié) 焦和積碳發(fā)生幾率，從而延長(zhǎng)了催化劑的再生周期和使用壽命，進(jìn)而降低了氧化脫氫制丁 二烯系統(tǒng)的操作成本，并大大提高了系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益。
[0004] 本發(fā)明的目的之一是提供一種丁烯氧化脫氫制丁二烯的系統(tǒng)。
[0005] 包括：
[0006] 所述系統(tǒng)設(shè)置丁烯汽化裝置和反應(yīng)氣預(yù)熱裝置，
[0007] 丁烯汽化裝置包括：丁烯蒸發(fā)罐和丁烯蒸發(fā)器，丁烯蒸發(fā)器設(shè)置在丁烯蒸發(fā)罐底 部；
[0008] 所述反應(yīng)氣預(yù)熱裝置包括丁烯加熱器和空氣加熱器；
[0009] 空氣緩沖罐連接空氣加熱器后，管線分成三個(gè)，分別連接I段反應(yīng)器、II段反應(yīng) 器、III段反應(yīng)器的入口；
[0010] 丁烯蒸發(fā)罐連接丁烯加熱器后，管線分成三個(gè)，分別連接I段反應(yīng)器、II段反應(yīng) 器、ΠΙ段反應(yīng)器的入口。
[0011] 本發(fā)明的目的之二是提供一種丁烯氧化脫氫制丁二烯的方法。
[0012] 包括：
[0013] 1)空氣經(jīng)壓縮后再被空氣加熱器預(yù)熱到溫度為150?300°C，液相C4進(jìn)料經(jīng)汽化 后再經(jīng)丁烯加熱器預(yù)熱到溫度為150?300°C ;
[0014] 2)空氣和C4分別分成三股，一股與經(jīng)過兩段反應(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)過換熱后的生成氣混合進(jìn)入III段反應(yīng)器；
[0015] 3)水蒸汽依次經(jīng)過I段反應(yīng)換熱器和II段反應(yīng)換熱器，與兩段反應(yīng)器出口的高溫 生成氣進(jìn)行換熱后，再與預(yù)熱后的空氣和丁烯混合后進(jìn)入I段反應(yīng)器；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、CO的生成氣。
[0016] 本發(fā)明控制進(jìn)入反應(yīng)器的C4中的丁烯濃度，并設(shè)置一個(gè)丁烯汽化裝置，使得含有 丁烯的C 4以氣相狀態(tài)進(jìn)入反應(yīng)器，同時(shí)設(shè)置一個(gè)反應(yīng)氣預(yù)熱裝置，使得C4和空氣先被預(yù)熱 到一定的溫度后再與水蒸汽或生成氣混合進(jìn)入反應(yīng)器，特別是II和III段反應(yīng)器進(jìn)料，丁 烯和空氣在與I段和II段反應(yīng)器出口的生成氣混合前，先被預(yù)熱到一定的溫度后再與生成 氣混合進(jìn)入II段和III段反應(yīng)器。
[0017] 具體可采用以下技術(shù)方案：
[0018] 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，液相丁烯經(jīng)丁烯汽化后 再經(jīng)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) 過兩段反應(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)過換熱后的生成氣混合進(jìn)入III段反 應(yīng)器，水蒸汽依次經(jīng)過I段反應(yīng)換熱器和II段反應(yīng)換熱器，與兩段反應(yīng)器出口的高溫生成 氣進(jìn)行換熱后，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。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。
[0019] 所述的C4進(jìn)料中丁烯濃度為60%?100%(重量百分比），優(yōu)選75%?90% ;
[0020] 所述丁烯蒸發(fā)器和丁烯蒸發(fā)罐的操作壓力均為〇· 2?0· 35MPag，操作溫度為30? 50。。。
[0021] 所述的含有丁烯的C4和空氣分別被預(yù)熱至溫度為150?300°C，優(yōu)選200? 250 °C ；
[0022] 所述的進(jìn)入I段反應(yīng)器、II段反應(yīng)器、III段反應(yīng)器的C4、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 ;
[0023] 所述的C4進(jìn)入I段反應(yīng)器、II段反應(yīng)器、III段反應(yīng)器比例為3?2 :2?1 :1? 0· 5,
[0024] 所述的空氣進(jìn)入I段反應(yīng)器、II段反應(yīng)器、III段反應(yīng)器的比例為2?1:1. 5? 0. 8:1 ?0. 5 ;
[0025] 所述的I段反應(yīng)器反應(yīng)氣入口進(jìn)料溫度為300?400°C，
[0026] 所述的II段反應(yīng)器反應(yīng)氣入口進(jìn)料溫度為300?400°C，
[0027] 所述的III段反應(yīng)器反應(yīng)氣入口進(jìn)料溫度為300?400°C ;
[0028] 所述的設(shè)置丁烯汽化系統(tǒng)和反應(yīng)氣預(yù)熱系統(tǒng)同樣適用于采用一段或二段或多段 丁烯氧化脫氫制丁二烯裝置或技術(shù)。
[0029] 本發(fā)明的特點(diǎn)是：
[0030] 通過控制進(jìn)入反應(yīng)器的C4中的丁烯濃度，并設(shè)置一個(gè)丁烯汽化裝置，使得含有丁 烯的C 4以氣相狀態(tài)進(jìn)入反應(yīng)器，同時(shí)設(shè)置一個(gè)反應(yīng)氣預(yù)熱裝置，使得C4和空氣先被預(yù)熱到 一定的溫度后再與水蒸汽或生成氣混合進(jìn)入反應(yīng)器，控制進(jìn)入反應(yīng)器的水烯比、氧烯比和 進(jìn)料溫度，有效地抑制了醛類有機(jī)物因?yàn)榧だ涠l(fā)生縮聚反應(yīng)，并有效地降低催化劑的結(jié) 焦和積碳的發(fā)生幾率，從而延長(zhǎng)了催化劑的再生周期和使用壽命，進(jìn)而降低了氧化脫氫制 丁二烯系統(tǒng)的操作成本，并大大提高了系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益。
【附圖說明】
[0031] 圖1本發(fā)明的丁烯氧化脫氫制丁二烯的系統(tǒng)示意圖
[0032] 附圖標(biāo)記說明：
[0033] 1-空氣，2-壓縮機(jī)，3-空氣緩沖罐，