[发明专利]一种降低含氧化合物制烯烃装置能耗的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种以含氧化合物为原料、以低碳烯烃为主要生成物的连续反应和再生过程中降低装置能耗的方法。

背景技术

乙烯、丙烯、丁二烯等轻质烯烃和苯、甲苯、二甲苯等轻质芳烃是石油化工的基本原料。目前乙烯生产主要依靠以轻石脑油为原料的管式炉水蒸气裂解工艺。由于原油资源的短缺和价格的日益提高，石脑油资源已经越来越显得不足，低碳烯烃的生产成本越来越高，国内外正积极开发原料来源更丰富的乙烯生产路线。以甲醇、乙醇、二甲醚、C₄～C₁₀醇化合物或其混合物为原料的含氧化合物在催化剂磷酸硅铝分子筛(SAPO)的催化作用下生成以乙烯、丙烯为主要生成物的工艺路线正受到国内外的广泛重视。

以甲醇或二甲醚为代表的化合物是典型的含氧化合物，主要由煤基或天然气基的合成气生产。用以甲醇为代表的含氧化合物为原料生产以乙烯、丙烯为主的低碳烯烃的工艺(MTO)可参见US6166282、US5744680和CN1352627A。

衡量一种工艺的优劣的主要指标是设备投资、生产能耗和产品回收率，尤其是装置能耗最受关注。人们从MTO工艺技术加工流程、催化剂、工艺条件以及设备结构等方面进行了广泛的研究和探索，使MTO工艺日趋完善，但有关如何有效降低MTO装置能耗的文献报道不多。

在现有已开发的MTO工艺技术中，为了回收高温反应生成油气的高温热能，高温反应生成油气常常被用作过热甲醇气原料的热源，过热甲醇气原料与高温反应生成油气经原料/反应气换热器进行换热，但是，由于甲醇气原料与高温反应油气是气气换热，换热效果较差，换热器体积比较庞大。

发明内容

本发明要解决的是现有MTO工艺技术中，甲醇气原料与高温反应油气气气换热效果差、换热器体积比较庞大的技术问题。本发明提供的降低含氧化合物制烯烃装置能耗的方法可以有效地提高换热器换热效果、缩小换热器体积、降低装置能耗。

本发明提供的降低含氧化合物制烯烃装置能耗的方法，包括如下步骤：

1)来自装置外的液态含氧化合物原料首先预热到一定温度；

2)步骤1)中经预热的液态原料分为两股，一股经加热气化，成为气相原料；另一股升压后通过雾化喷嘴进行雾化，成为雾化的液相原料；

3)步骤2)中的气相原料与雾化的液相原料在原料/反应气换热器前混合，然后以雾状流的形式进入原料/反应气换热器，与来自反应器的高温反应生成油气充分换热以回收高温反应生成油气的高温位热量，回收高温位热量后的原料完全气化，成为高温气化原料气，高温气化原料气随后进入反应器反应；来自反应器的高温反应生成油气经原料/反应气换热器换热后送至后部急冷水洗系统；

所述步骤1)中的原料预热温度为20～150℃，优选40～120℃，最好为60～120℃；

所述步骤2)中雾化的液相原料的温度为20～150℃，优选40～120℃，最好为60～120℃；雾化的液相原料呈饱和状态，占进原料/反应气换热器原料总量的质量百分比为5～50％，优选15～35％；气相原料占进原料/反应气换热器原料总量的质量百分比为50～95％，优选65～85％；

所述步骤3)中高温反应生成油气的温度为300～650℃，优选400～550℃，操作压力为0.1～0.5MPaG，优选0.1～0.3MPaG。

所述的雾化喷嘴，安装在原料进料管线上，靠近原料/反应气换热器；雾化喷嘴数量根据装置规模确定，可以为一个、两个或多个，呈均匀布置；进料管线中雾化的液体颗粒粒径小于60微米。

本发明所述的液态含氧化合物原料可以选自甲醇、乙醇、二甲醚和C₄～C₁₀醇化合物中一种或一种以上的混合物。

本发明所述的原料/反应气换热器，可以选自所有类型的换热器，优选管壳式换热器。使用的换热器可以并流、逆流或错流操作，优选逆流操作方式。