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(shuō)，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(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(guò)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(guò)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(guò)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(wèn)題，本發(fā)明提供了一種丁烯氧化脫氫制1，3- 丁二烯 的系統(tǒng)及方法，空氣先經(jīng)預(yù)熱器預(yù)熱后再被壓縮機(jī)絕熱壓縮升溫，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)丁烯加熱器，使得C4先被預(yù)熱到一定的溫度后再與空氣和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?而發(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裝置的操作成本，同時(shí)通過(guò)采用先預(yù)熱空 氣再經(jīng)絕熱壓縮升溫的方式，相比單獨(dú)采用蒸汽加熱升壓后的空氣的方式更為節(jié)能，同樣 也降低了裝置的操作成本。
[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] 所述系統(tǒng)設(shè)置丁烯汽化裝置和反應(yīng)氣預(yù)熱裝置，
[0006] 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；
[0007] 所述反應(yīng)氣預(yù)熱裝置包括丁烯加熱器和空氣預(yù)熱器；
[0008] 空氣預(yù)熱器依次連接壓縮機(jī)、空氣緩沖罐后，管線分成兩個(gè)，分別連接I段反應(yīng)器 和Π 段反應(yīng)器的入口；
[0009] 丁烯蒸發(fā)罐連接丁烯加熱器后，管線分成兩個(gè)，分別連接I段反應(yīng)器和II段反應(yīng) 器的入口。
[0010] 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。
[0011] 包括：
[0012] 1)空氣經(jīng)空氣預(yù)熱器預(yù)熱至60?IKTC，再經(jīng)空氣壓縮機(jī)絕熱壓縮升溫至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200?250°C ;
[0013] 2)空氣和C4分別分成兩股，一股與經(jīng)過(guò)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(guò)換熱后的生成氣混合進(jìn)入II段反應(yīng)器；
[0014] 3)水蒸汽依次經(jīng)過(guò)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副產(chǎn)物的生成氣。
[0015] 本發(fā)明在空氣壓縮機(jī)入口前設(shè)置空氣預(yù)熱器，對(duì)空氣進(jìn)行預(yù)熱后再經(jīng)壓縮機(jī)絕熱 壓縮升溫；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)置丁烯加熱器，使得C4先被預(yù)熱到一定的溫度后再與空 氣和水蒸汽或生成氣混合進(jìn)入反應(yīng)器，特別是II段反應(yīng)器進(jìn)料，丁烯與I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預(yù)熱后的空氣和生成氣混合進(jìn)入II段反應(yīng) 器。
[0016] 具體可采用以下技術(shù)方案：
[0017] 利用系統(tǒng)內(nèi)的廢熱或余熱通過(guò)空氣預(yù)熱器將空氣預(yù)熱后，再經(jīng)空氣壓縮機(jī)絕熱壓 縮升溫，液相丁烯經(jīng)丁烯汽化系統(tǒng)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兩股，一股與經(jīng)過(guò)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(guò)換熱后的生成氣混合進(jìn)入II段反應(yīng)器，水蒸汽依次經(jīng)過(guò)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、CO等副產(chǎn)物的生成氣。
[0018] 所述的空氣預(yù)熱后的溫度為60?110°C，經(jīng)空氣壓縮機(jī)絕熱壓縮后溫度為150? 300。。。
[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)罐和丁烯蒸發(fā)器的操作壓力均為〇· 2?0· 35MPag，操作溫度為30? 5〇°C，含有丁烯的C4被預(yù)熱，溫度為200?250°C ;
[0021] 所述的進(jìn)入兩段反應(yīng)器的C4、空氣和水蒸汽進(jìn)料，總的水烯摩爾比為8?20,優(yōu)選 10?15,總的氧烯摩爾比0. 1?1，優(yōu)選0.5?0.8 ;
[0022] 所述的進(jìn)入II段反應(yīng)器的C4與進(jìn)入I段C4比例為1:2?1:1，進(jìn)入II段反應(yīng)器 的空氣與進(jìn)入I段空氣比例為1:1?2:1 ;
[0023] 所述的I段反應(yīng)器反應(yīng)氣入口進(jìn)料溫度為300?400°C，
[0024] 所述的II段反應(yīng)器反應(yīng)氣入口進(jìn)料溫度為300?450°C ;
[0025] 所述的在空氣壓縮機(jī)入口設(shè)置空氣預(yù)熱器將空氣進(jìn)行預(yù)熱，并設(shè)置丁烯汽化系統(tǒng) 和丁烯加熱器將丁烯汽化升溫的流程同樣適用于采用一段或多段丁烯氧化脫氫制1，3- 丁 二烯裝置或技術(shù)。
[0026] 本發(fā)明的特點(diǎn)是：
[0027] 通過(guò)在空氣壓縮機(jī)入口設(shè)置空氣預(yù)熱器將空氣進(jìn)行預(yù)熱，再經(jīng)壓縮機(jī)絕熱壓縮后 溫度得到提升，相比單獨(dú)采用加熱器對(duì)升壓后的空氣進(jìn)行加熱要更為節(jié)能，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裝置的操作成本，并大 大提高了裝置的經(jīng)濟(jì)效益。
【附圖說(shuō)明】
[0028] 圖1本發(fā)明的丁烯氧化脫氫制1，3- 丁二烯的系統(tǒng)示意圖
[0029] 附圖