CN104370674A - 回收甲醇制丙烯装置反应气高位热量的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种回收甲醇制丙烯装置反应气高位热量的方法，主要解决现有技术中设备数量较多、能耗较高的问题。本发明通过采用一种回收甲醇制丙烯装置反应气高位热量的方法，甲醇制丙烯反应器出口的甲醇制丙烯高温反应混合气进入甲醇制丙烯反应混合气烟道(1)，与烟道(1)内依次布置的DME反应器出口反应气加热器(10)、超高压蒸汽发生器(3)、第一甲醇汽化器(2)、第二甲醇汽化器(6)逐级进行换热以回收热量，换热后的甲醇制丙烯低温反应混合气排出烟道(1)的技术方案较好地解决了上述问题，可用于甲醇制丙烯装置中。

Description

回收甲醇制丙烯装置反应气高位热量的方法
技术领域
本发明涉及一种回收甲醇制丙烯装置反应气高位热量的方法。
背景技术
甲醇制丙烯(MTP)工艺是采用低成本的天然气原料或煤炭原料转化为高附加值丙烯产品的工艺。德国鲁奇公司最初开发的甲醇制丙烯工艺采用由南方化学公司提供的稳定的分子筛催化剂和固定床反应器，甲醇制丙烯反应操作温度为380-480℃，反应压力为0.13-0.16MPa。该工艺先将经预热汽化的原料甲醇送入DME反应器制得二甲醚和水，再把未反应甲醇和二甲醚与水在气相条件下加热到反应温度后，一起送入甲醇制丙烯反应器，同时加入蒸汽和循环C2/C4/C5/C6进行选择性转化反应，而液相作为控温介质通过激冷喷嘴进入甲醇制丙烯反应器进行反应。产物反应混合气经冷却后，送入分离单元，实现产品精制。其中，原料甲醇去DME反应器之前需要汽化并过热到反应温度，DME出口反应气去甲醇制丙烯反应器之前也需要加热到反应温度。
专利CN103333040A涉及一种低能耗的丙烯生产工艺，公开了将原料甲醇与稀释气混合后进行醚化反应，得到的一次产物与稀释气的流股与蒸汽水、回炼烃混合换热后，进行制烯烃反应得到二次产物，再将二次产物进行烯烃分离，通过将分离得到的净化水汽化后作为部分蒸汽水循环至反应部分，分离得到的乙烯，C1-C3烷烃、C4-C6产物作为回炼烃。该专利通过控制稀释气、回炼烃、催化剂积炭量综合调控，解决了甲醇制丙烯工艺中需要使用大量蒸汽水的问题。
专利CN202246473U涉及一种煤基甲醇制丙烯工艺系统，公开了包括甲醇制丙烯反应器、热回收系统、急冷系统、压缩分离单元、脱丙烷塔、干燥单元、脱乙烷塔、C3组分分离塔、氧化物抽提塔、脱丁烷塔等部分；通过改造分离系统，分离精制所得到的丙烯产品的水含量能够符合聚合级丙烯的标准。
专利CN103557597A对已有甲醇制丙烯反应混合气余热回收系统进行改进，公开了一种甲醇制丙烯反应混合气热回收方法，包括高压蒸汽发生的步骤，原料甲醇过热的步骤，原料甲醇汽化的步骤，提供一种甲醇制丙烯反应混合气余热回收方法和系统。但存在发生高压蒸汽能位偏低等问题。
在甲醇制丙烯反应混合气余热回收过程中，因原料甲醇需要汽化并过热到260～280℃左右才进DME反应器反应，因此可利用甲醇制丙烯反应混合气过热段部分余热来汽化及过热原料甲醇。现有技术中的鲁奇工艺反应混合气余热回收系统存在不尽合理，流程复杂，设备数量多；甲醇过热需要额外设置一台甲醇过热器，需用高压蒸汽过热到DME反应所需要的温度，而且发生的中压蒸汽能位较低，能量没有逐级合理利用等问题。
本发明有针对性的解决了上述问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有技术中设备数量较多、能耗较高的问题，提供一种新的回收甲醇制丙烯装置反应气高位热量的方法。该方法具有设备数量较少、能耗较低的优点。
为解决上述问题，本发明采用的技术方案如下：一种回收甲醇制丙烯装置反应气高位热量的方法，甲醇制丙烯反应器出口的甲醇制丙烯高温反应混合气进入甲醇制丙烯反应混合气烟道(1)，与烟道(1)内依次布置的DME反应器出口反应气加热器(10)、超高压蒸汽发生器(3)、第一甲醇汽化器(2)、第二甲醇汽化器(6)逐级进行换热以回收热量，换热后的甲醇制丙烯低温反应混合气排出烟道(1)。
上述技术方案中，优选地，所述DME反应器出口反应气进入DME反应器出口反应气加热器(10)与甲醇制丙烯反应混合气高温过热段进行换热，加热至380～400℃后去甲醇制丙烯反应器入口。
上述技术方案中，优选地，所述超高压锅炉给水送入超高压蒸汽汽包(4)后，再进入超高压蒸汽发生器(3)与甲醇制丙烯反应混合气次高温过热段进行换热并汽化为超高压蒸汽返回超高压蒸汽汽包(4)，超高压蒸汽并入管网。
上述技术方案中，优选地，液态原料甲醇送入甲醇汽化罐(7)，以质量计60～70％液态原料甲醇进入第一甲醇汽化器(2)与甲醇制丙烯反应混合气中温过热段进行换热并汽化为饱和气态甲醇返回甲醇汽化罐(7)，30～40％液态原料甲醇进入第二甲醇汽化器(6)与甲醇制丙烯反应混合气低温过热段进行换热并汽化为饱和气态甲醇也返回甲醇汽化罐(7)。
上述技术方案中，更优选地，来自甲醇汽化罐(7)的饱和气态甲醇送至甲醇过热器(5)与超高压蒸汽换热为过热气态甲醇，达到260～280℃后去DME反应单元；甲醇汽化罐(7)内的辅助甲醇汽化罐(8)用于汽化部分原料甲醇或在甲醇制丙烯装置开车阶段汽化全部原料甲醇。
上述技术方案中，优选地，所述甲醇制丙烯高温反应混合气温度为470～500℃。
上述技术方案中，优选地，所述换热后的甲醇制丙烯低温反应混合气温度为180～200℃。
上述技术方案中，优选地，所述超高压蒸汽的压力为10.0～14.0MPaG，温度为311.0～336.6℃。
本发明将甲醇制丙烯反应混合气高能位的热量加热DME出口反应气至380～400℃并副产12.2MPa，325.9℃超高压蒸汽0.7～0.8吨/吨丙烯，过程的有效能效率提高至78～80％，且副产超高压蒸汽可加热饱和气态甲醇至260～280℃，不必设置第二甲醇过热器，可减少设备数量，降低高压蒸汽消耗，取得了较好的技术效果。
附图说明
图1为本发明所述方法的流程示意图；
图2为鲁奇甲醇制丙烯工艺技术反应混合气热量回收流程示意图。
图1和图2中，1-MTP反应混合气烟道；2-第一甲醇汽化器；3-超高压蒸汽发生器；4-超高压蒸汽汽包；5-甲醇过热器；6-第二甲醇汽化器；7-甲醇汽化罐；8-辅助甲醇汽化罐；9-第二甲醇过热器；10-DME反应器出口反应气加热器。
下面通过实施例对本发明作进一步的阐述，但不仅限于本实施例。
具体实施方式
【实施例1】
如图1所示为本发明一种回收甲醇制丙烯装置反应气高位热量的方法，公称生产能力50万吨/年丙烯的甲醇制丙烯装置，从甲醇制丙烯反应器产生的甲醇制丙烯反应混合气温度480℃，经过热回收系统，温度降至190℃后送往下游；在汽化压力为1.7MPa的条件下，采用压力为3.4MPa的中压蒸汽作为热源将25％的107℃液态原料甲醇加热汽化为气态甲醇。
温度为294℃的DME出口反应气进入DME出口反应气加热器10与甲醇制丙烯反应混合气高温过热段进行换热后加热至385℃后，去甲醇制丙烯反应器入口。同时，甲醇制丙烯反应混合气温度从480℃降至403℃。
超高压锅炉给水进入超高压蒸汽发生器3与甲醇制丙烯反应混合气次高温过热段进行换热并汽化为12.2MPa，325.9℃的超高压蒸汽，其中34.1吨/小时送超高压蒸汽管网。同时，甲醇制丙烯反应混合气温度从403℃降至349℃。
液态原料甲醇送入甲醇汽化罐7，一部分液态原料甲醇进入第一甲醇汽化器2与甲醇制丙烯反应混合气中温过热段进行换热并汽化为饱和气态甲醇返回甲醇汽化罐7，另一部分液态原料甲醇进入第二甲醇汽化器6与甲醇制丙烯反应混合气低温过热段进行换热并汽化为饱和气态甲醇也返回甲醇汽化罐7。液态原料甲醇的入口温度为107℃，汽化压力为1.7MPa。同时，甲醇制丙烯反应混合气温度从349℃降至299℃，再降至190℃。
来自甲醇汽化罐7的饱和气态甲醇送至甲醇过热器5与另一部分超高压蒸汽换热为过热气态甲醇，达到265℃后去DME反应单元。
甲醇制丙烯反应混合气温度从480℃降至190℃所提供的有效能为57.30MW，辅助甲醇汽化的中压蒸汽所提供的有效能为6.99MW，合计提供的总有效能为64.29MW。
DME出口反应气从294℃加热至385℃所回收的有效能为15.46MW，副产12.2MPa，325.9℃超高压蒸汽34.1吨/小时所回收的有效能为9.57MW，液态原料甲醇从107℃汽化并过热至265℃所回收的有效能为25.63MW，合计回收的总有效能为50.66MW。
由此，过程的有效能效率为78.8％。
【对比例1】
如图2所示为现有鲁奇专利甲醇制丙烯反应混合气余热回收方法：甲醇制丙烯反应混合气从温度480℃降至190℃所提供的有效能为57.30MW；在汽化压力为1.7MPa的条件下，采用中压蒸汽作为热源将25％的107℃液态原料甲醇加热汽化为气态甲醇所提供的有效能为6.99MW；采用高压蒸汽将气态甲醇过热至265℃所提供的有效能为4.19MW。合计提供的总有效能为68.48MW。
副产3.4MPa，241℃中压蒸汽98.4吨/小时所回收的有效能为24.05MW，液态原料甲醇从107℃汽化并过热至265℃所回收的有效能为25.63MW，合计回收的总有效能为49.68MW。
由此，过程的有效能效率为72.5％。
【实施例2】
如图1所示为本发明一种回收甲醇制丙烯装置反应气高位热量的方法：公称生产能力50万吨/年丙烯的甲醇制丙烯装置，从甲醇制丙烯反应器产生的甲醇制丙烯反应混合气温度490℃，经过热回收系统，温度降至190℃后送往下游；在汽化压力为1.8MPa的条件下，采用压力为3.4MPa的中压蒸汽作为热源将25％的105℃液态原料甲醇加热汽化为气态甲醇。
温度为294℃的DME出口反应气进入DME出口反应气加热器10与甲醇制丙烯反应混合气高温过热段进行换热后加热至394℃后，去甲醇制丙烯反应器入口。同时，甲醇制丙烯反应混合气温度从490℃降至411℃。
超高压锅炉给水进入超高压蒸汽发生器3与甲醇制丙烯反应混合气次高温过热段进行换热并汽化为12.2MPa，325.9℃的超高压蒸汽，其中35.2吨/小时送超高压蒸汽管网。同时，甲醇制丙烯反应混合气温度从411℃降至356℃。
液态原料甲醇送入甲醇汽化罐7，一部分液态原料甲醇进入第一甲醇汽化器2与甲醇制丙烯反应混合气中温过热段进行换热并汽化为饱和气态甲醇返回甲醇汽化罐7，另一部分液态原料甲醇进入第二甲醇汽化器6与甲醇制丙烯反应混合气低温过热段进行换热并汽化为饱和气态甲醇也返回甲醇汽化罐7。液态原料甲醇的入口温度为105℃，汽化压力为1.8MPa。同时，甲醇制丙烯反应混合气温度从356℃降至302℃，再降至190℃。
来自甲醇汽化罐7的饱和气态甲醇送至甲醇过热器5与另一部分超高压蒸汽换热为过热气态甲醇，达到275℃后去DME反应单元。
甲醇制丙烯反应混合气温度从490℃降至190℃所提供的有效能为59.92MW，辅助甲醇汽化的中压蒸汽所提供的有效能为7.03MW，合计提供的总有效能为66.95MW。
DME出口反应气从294℃加热至394℃所回收的有效能为17.00MW，副产12.2MPa，325.9℃超高压蒸汽35.2吨/小时所回收的有效能为9.89MW，液态原料甲醇从105℃汽化并过热至275℃所回收的有效能为26.47MW，合计回收的总有效能为53.36MW。
由此，过程的有效能效率为79.7％。
【对比例2】
如图2所示为现有鲁奇专利甲醇制丙烯反应混合气余热回收方法：甲醇制丙烯反应混合气从温度490℃降至190℃所提供的有效能为59.92MW；在汽化压力为1.8MPa的条件下，采用中压蒸汽作为热源将25％的105℃液态原料甲醇加热汽化为气态甲醇所提供的有效能为7.03MW；采用高压蒸汽将气态甲醇过热至275℃所提供的有效能为4.94MW。合计提供的总有效能为71.89MW。
副产3.4MPa，241℃中压蒸汽106.7吨/小时所回收的有效能为26.07MW，液态原料甲醇从105℃汽化并过热至275℃所回收的有效能为26.47MW，合计回收的总有效能为52.54MW。
由此，过程的有效能效率为73.1％。
【实施例3】
按照实施例1所述的条件，公称能力改变为100万吨/年丙烯的甲醇制丙烯装置，甲醇制丙烯反应混合气温度从480℃降至190℃所提供的有效能为114.60MW，辅助甲醇汽化的中压蒸汽所提供的有效能为13.98MW，合计提供的总有效能为128.58MW。
DME出口反应气从294℃加热至385℃所回收的有效能为30.92MW，副产12.2MPa，325.9℃超高压蒸汽68.2吨/小时所回收的有效能为19.14MW，液态原料甲醇从107℃汽化并过热至265℃所回收的有效能为51.26MW，合计回收的总有效能为101.32MW。
由此，过程的有效能效率为78.8％。
【实施例4】
按照实施例1所述的条件，公称能力改变为150万吨/年丙烯的甲醇制丙烯装置，甲醇制丙烯反应混合气温度从480℃降至190℃所提供的有效能为171.90MW，辅助甲醇汽化的中压蒸汽所提供的有效能为20.97MW，合计提供的总有效能为192.87MW。
DME出口反应气从294℃加热至385℃所回收的有效能为46.38MW，副产12.2MPa，325.9℃超高压蒸汽102.3吨/小时所回收的有效能为28.71MW，液态原料甲醇从107℃汽化并过热至265℃所回收的有效能为76.89MW，合计回收的总有效能为151.98MW。
由此，过程的有效能效率为78.8％。

Claims (8)

1.一种回收甲醇制丙烯装置反应气高位热量的方法，甲醇制丙烯反应器出口的甲醇制丙烯高温反应混合气进入甲醇制丙烯反应混合气烟道(1)，与烟道(1)内依次布置的DME反应器出口反应气加热器(10)、超高压蒸汽发生器(3)、第一甲醇汽化器(2)、第二甲醇汽化器(6)逐级进行换热以回收热量，换热后的甲醇制丙烯低温反应混合气排出烟道(1)。
2.根据权利要求1所述回收甲醇制丙烯装置反应气高位热量的方法，其特征在于所述DME反应器出口反应气进入DME反应器出口反应气加热器(10)与甲醇制丙烯反应混合气高温过热段进行换热，加热至380～400℃后去甲醇制丙烯反应器入口。
3.根据权利要求1所述回收甲醇制丙烯装置反应气高位热量的方法，其特征在于所述超高压锅炉给水送入超高压蒸汽汽包(4)后，再进入超高压蒸汽发生器(3)与甲醇制丙烯反应混合气次高温过热段进行换热并汽化为超高压蒸汽返回超高压蒸汽汽包(4)，超高压蒸汽并入管网。
4.根据权利要求1所述回收甲醇制丙烯装置反应气高位热量的方法，其特征在于液态原料甲醇送入甲醇汽化罐(7)，以质量计60～70％液态原料甲醇进入第一甲醇汽化器(2)与甲醇制丙烯反应混合气中温过热段进行换热并汽化为饱和气态甲醇返回甲醇汽化罐(7)，30～40％液态原料甲醇进入第二甲醇汽化器(6)与甲醇制丙烯反应混合气低温过热段进行换热并汽化为饱和气态甲醇也返回甲醇汽化罐(7)。
5.根据权利要求4所述回收甲醇制丙烯装置反应气高位热量的方法，其特征在于来自甲醇汽化罐(7)的饱和气态甲醇送至甲醇过热器(5)与超高压蒸汽换热为过热气态甲醇，达到260～280℃后去DME反应单元；甲醇汽化罐(7)内的辅助甲醇汽化罐(8)用于汽化部分原料甲醇或在甲醇制丙烯装置开车阶段汽化全部原料甲醇。
6.根据权利要求1所述回收甲醇制丙烯装置反应气高位热量的方法，其特征在于所述甲醇制丙烯高温反应混合气温度为470～500℃。
7.根据权利要求1所述回收甲醇制丙烯装置反应气高位热量的方法，其特征在于所述换热后的甲醇制丙烯低温反应混合气温度为180～200℃。
8.根据权利要求1所述回收甲醇制丙烯装置反应气高位热量的方法，其特征在于所述超高压蒸汽的压力为10.0～14.0MPaG，温度为311.0～336.6℃。
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