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)濟優(yōu)勢，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 長的市場需求。同時，為進(jìn)一步對醚后C 4中的丁烯加以利用而提高全廠性經(jīng)濟效益，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，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物，生成氣與空氣或丁烯混合時，由于空氣或丁烯溫 度較低，醛類有機物因為激冷而發(fā)生縮聚反應(yīng)，縮聚的產(chǎn)物會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。通過實際調(diào)研以及查閱的文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，目前實際運行 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個月還不到。有報道聲稱可 以延長到6個月，但實際上是犧牲了反應(yīng)活性和選擇性，即并不能保證6個月后催化劑的活 性和選擇性依然不變。因為再生周期短，相應(yīng)地催化劑的的使用壽命也只能維持一到兩個 再生周期，即只有12個月左右。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，同時還會導(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，同時設(shè)置一個反應(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物因為激冷而發(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，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，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，同時設(shè)置一個反應(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，同時設(shè)置一個反應(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物因為激冷而發(fā)生縮聚反應(yīng)，并有效地降低催化劑的結(jié) 焦和積碳的發(fā)生幾率，從而延長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，3-空氣緩沖罐，