CN104689660A - 甲醇制烯烃反应气的水洗系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种甲醇制烯烃反应气的水洗系统。该水洗系统包括依次连通的水洗塔和污水汽提塔，水洗塔内设置有自上而下依次设置的催化剂洗涤段、蒸汽冷凝段和水洗段，水洗塔在催化剂洗涤段设置有与甲醇制烯烃反应装置连通的反应气入口，水洗系统还包括塔外脱过热段，塔外脱过热段连通设置在反应气入口与甲醇制烯烃反应装置之间。塔外脱过热段将来自反应气进行塔外脱过热，使反应气快速达到饱和状态，在催化剂洗涤段催化剂固体颗粒容易脱出，有效地缓解了催化剂导致水洗塔堵塞的问题；此外，蒸汽冷凝段设置在水洗段的下方，反应气首先经过蒸汽冷凝段处理，大部分催化剂会随着冷凝水与气态物质分离，可以进一步减轻对后续污水汽提塔的不利影响。

Description

甲醇制烯烃反应气的水洗系统

技术领域

本发明涉及低碳烯烃生产领域，具体而言，涉及一种甲醇制烯烃反应气的水洗系统。

背景技术

乙烯、丙烯和丁烯等低碳烯烃是最基本的化工原料，尤其是乙烯的生产能力是衡量一个国家和地区化工水平的标志之一。目前主要的乙丙烯生产方式是以石油为原料的裂解技术，如石脑油蒸汽裂解、重油催化裂解、乙烷裂解等，此外催化裂化装置也副产丙烯。目前我国乙丙烯主要来源是石脑油蒸汽裂解。我国的乙烯、丙烯等低碳烯烃的市场需求远大于实际生产能力，每年大量进口乙烯、丙烯衍生物来弥补市场缺口。

我国石油资源严重短缺，2012年石油对外依存度达到55％以上，严重影响我国能源战略安全，而以石油基为来源的乙丙烯生产路线要消耗宝贵的石油资源。我国煤炭资源丰富，开展煤基烯烃生产路线具有重要意义，一方面减少石油资源消耗，另一方面提高煤炭利用效率和经济价值。煤基烯烃的技术路线为：煤气化、合成气净化、合成气制甲醇、甲醇制烯烃、烯烃分离、烯烃聚合生产聚乙烯和聚丙烯。目前我国甲醇产量相对过剩，而甲醇市场低迷，利用甲醇转化生产低碳烯烃不仅能缓解乙丙烯市场短缺，同时提高甲醇生产企业经济效益。

目前，已经工业化的甲醇制烯烃技术有中科院大连化学物理研究所的DMTO技术，中国石油化工集团公司的SMTO技术，以及UOP公司的MTO工艺技术。但是工业的甲醇制烯烃装置普遍存在以下问题：反应气急冷水洗系统存在催化剂洗涤效果差，导致水洗水系统堵塞、水洗水带入污水汽提塔的催化剂及油分过多导致污水汽提塔蒸汽消耗量大，以及净化水不合格等问题。

由此可见，目前的甲醇制烯烃反应气水洗系统存在催化剂洗涤效果差而导致的一系列问题，因此亟需对目前的甲醇制烯烃反应气水洗系统进行改进。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种甲醇制烯烃反应气的水洗系统，以解决现有技术中甲醇制烯烃反应气的水洗过程的催化剂洗涤效果差的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种甲醇制烯烃反应气的水洗系统，包括依次连通的水洗塔和污水汽提塔，水洗塔内设置有自上而下依次设置的催化剂洗涤段、蒸汽冷凝段和水洗段，水洗塔在催化剂洗涤段设置有与甲醇制烯烃反应装置连通的反应气入口，水洗系统还包括塔外脱过热段，塔外脱过热段连通设置在反应气入口与甲醇制烯烃反应装置之间。

进一步地，上述塔外脱过热段内设置有急冷水雾化器。

进一步地，上述催化剂洗涤段包括：气体分布器，设置在反应气入口的上方；人字挡板，设置在气体分布器上方；急冷水分布器，设置在人字挡板上方；急冷水入口，设置在急冷水分布器上方。

进一步地，上述催化剂洗涤段在反应气入口以下还设置有：溢流套筒，与水洗塔同轴设置，将水洗塔的腔体分为由溢流套筒围成的第一腔体和由溢流套筒和水洗塔的塔壁围成的第二腔体；环形盖板，外缘固定在水洗塔的塔壁上，内缘向下倾斜延伸至第一腔体的上方，且与溢流套筒之间具有间隙；第一搅拌器，设置在第一腔体中；第二搅拌器，设置在第二腔体中。

进一步地，上述催化剂洗涤段还包括第一急冷水出口，水洗系统还包括：急冷水循环管线，设置在水洗塔外且与急冷水入口和第一急冷水出口连通；急冷水冷却器，设置在急冷水循环管线上。

进一步地，上述水洗塔还包括第二急冷水出口，第二急冷水出口的位置低于第一急冷水出口的位置，水洗系统还包括：急冷水低温热用户端，设置在急冷水冷却器和第一急冷水出口之间；急冷水除固装置，与第二急冷水出口连通；急冷水除油装置，与急冷水除固装置的急冷水出口连通；急冷水回用管线，一端连通在急冷水低温热用户端与急冷水冷却器之间的急冷水循环管线，另一端与急冷水除油装置连通。

进一步地，上述急冷水除固装置与第二急冷水出口之间设置有急冷水旋液泵，急冷水除油装置与塔外脱过热段之间设置有连通管线。

进一步地，上述蒸汽冷凝段的底部设置有第一集液箱，第一集液箱具有第一污水出口和第二污水出口，第二污水出口与污水汽提塔连通，水洗系统还包括：第一水洗水循环管线，设置在水洗塔外，连通第一污水出口与蒸汽冷凝段的上部；第一水洗水冷却器，设置在第一水洗水循环管线上。

进一步地，上述水洗段的底部设置有第二集液箱，水洗系统还包括：第二水洗水循环管线，设置在水洗塔外，连通第二集液箱与水洗段的上部；第二水洗水冷却器，设置在第二水洗水循环管线上。

进一步地，上述水洗系统还包括：水洗水除油装置，连通蒸汽冷凝段与污水汽提塔；换热器，设置在水洗水除油装置与污水汽提塔之间。

进一步地，上述水洗系统还包括：水洗水过滤器，设置在蒸汽冷凝段与水洗水除油装置。

进一步地，上述污水汽提塔设置有塔顶冷凝罐。

进一步地，上述水洗系统还包括：水洗水混合罐，设置在水洗水除油装置与蒸汽冷凝段之间，塔顶冷凝罐与水洗水混合罐连通。

进一步地，上述水洗系统还包括气液分离器，气液分离器设置在催化剂洗涤段和蒸汽冷凝段之间。

应用本发明的技术方案，在目前的水洗系统基础上增设了塔外脱过热段，利用该塔外脱过热段能够将来自甲醇制烯烃反应装置的反应气进行塔外脱过热，使得该反应气快速达到饱和状态，进而在进入水洗塔进行催化剂洗涤时，其中的催化剂固体颗粒容易随着急冷水脱出，即可优化催化剂的去除效果，进而有效地缓解了由于催化剂脱除效果不理想导致水洗塔堵塞的问题；此外，蒸汽冷凝段设置在水洗段的下方，来自催化剂洗涤段的反应气首先经过蒸汽冷凝段的冷凝处理，其中的大部分催化剂会随着冷凝水与气态物质分离，然后气态物质进入上方的水洗段进行水洗，进一步水洗去除其中催化剂和部分油性杂质，可以进一步减轻对后续污水汽提塔的不利影响。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明一种典型实施方式提供的甲醇制烯烃反应气的水洗系统的结构示意图；

图2示出了根据本发明一种优选实施例提供的甲醇制烯烃反应气的水洗系统的结构示意图；

图3示出了根据本发明另一种优选实施例提供的甲醇制烯烃反应气的水洗系统的结构示意图；以及

图4示出了根据本发明又一种优选实施例提供的甲醇制烯烃反应气的水洗系统的结构示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

在本发明一种典型的实施方式中，提供了一种甲醇制烯烃反应气的水洗系统，如图1所示，包括依次连通的水洗塔2和污水汽提塔3，水洗塔2内设置有自上而下依次设置的催化剂洗涤段21、蒸汽冷凝段22和水洗段23，水洗塔2在催化剂洗涤段21设置有与甲醇制烯烃反应装置M连通的反应气入口211，水洗系统还包括塔外脱过热段1，塔外脱过热段1连通设置在所述反应气入口211与甲醇制烯烃反应装置M之间。

本发明上述水洗系统，在目前的水洗系统基础上增设了塔外脱过热段1，利用该塔外脱过热段1能够将来自甲醇制烯烃反应装置M的反应气进行塔外脱过热，使得该反应气快速达到饱和状态，进而在进入水洗塔2进行催化剂洗涤时，其中的催化剂固体颗粒容易随着急冷水脱出，即可优化催化剂的去除效果，进而有效地缓解了由于催化剂脱除效果不理想导致水洗塔2堵塞的问题；此外，蒸汽冷凝段22设置在水洗段23的下方，来自催化剂洗涤段21的反应气首先经过蒸汽冷凝段22的冷凝处理，其中的大部分催化剂会随着冷凝水与气态物质分离，然后气态物质进入上方的水洗段23进行水洗，进一步水洗去除其中催化剂和部分油性杂质，可以进一步减轻对后续污水汽提塔3的不利影响。

能够实现塔外脱过热的现有技术设备有多种，本发明为了简化该结构、节约成本，优选在塔外脱过热段1内设置有急冷水雾化器，利用急冷水雾化器将急冷水雾化成雾状，增加急冷水与反应气的接触面积，改善换热效果，进而使反应气快速达到饱和状态。

为了进一步改善水洗塔2脱除饱和反应气中催化剂的效果，在本发明一种优选的实施例中，优选上述催化剂洗涤段21包括气体分布器212、人字挡板213、急冷水分布器214和急冷水入口215，气体分布器212设置在反应气入口211的上方；人字挡板213设置在气体分布器212上方；急冷水分布器214设置在人字挡板213上方；急冷水入口215设置在急冷水分布器214上方。

如图2所示，在催化剂洗涤段21中设置气体分布器212使得饱和反应气进入水洗塔2后快速在水洗塔2的塔内尽可能地均匀分散，同时利用人字挡板213阻挡饱和反应气向水洗塔2上部扩散的速度，以及将急冷水分布器214进行分散后在通过人字挡板213的减速阻挡作用，使得饱和反应气和急冷水的接触时间和接触面积增大，因此急冷水可以更好地洗涤饱和反应气中的催化剂并将催化剂包裹在液滴中从而将其脱出反应气。

在本发明的一种优选实施例中，如图2所示，上述水洗塔2在反应气入口211以下还设置溢流套筒216、环形盖板217、第一搅拌器218和第二搅拌器219，溢流套筒216与水洗塔2同轴设置，将水洗塔2的腔体分为由溢流套筒216围成的第一腔体和由溢流套筒216和水洗塔2的塔壁围成的第二腔体；环形盖板217的外缘固定在水洗塔2的塔壁上，内缘向下倾斜延伸至第一腔体的上方且与水洗塔2同轴设置，且环形盖板217设置在溢流套筒216的上方且与溢流套筒216之间具有间隙；第一搅拌器218设置在第一腔体中；第二搅拌器219设置在第二腔体中。在反应气入口211以下设置与水洗塔2同轴的溢流套筒216，水洗塔2通过该溢流套筒216将水洗塔2急冷水分为浊液和清液，其中位于第一腔体内的为浊液，溢流至第二腔体内的为清液；且利用环形盖板217保证了清夜和浊液的稳定分离；此外，在第一腔体和第二腔体中分别设置第一搅拌器218和第二搅拌器219可以用来防止催化剂在塔底沉积；上述结构能够降低第二腔体中清夜的催化剂浓度，同时使第一腔体中催化剂不易堆积，使得水洗塔2的运行更稳定。

为了进一步使本发明的水洗系统的水资源得到充分利用，在本发明另一种优选的实施例中，优选上述水洗塔2还包括第一急冷水出口201，水洗系统还包括急冷水循环管线4和急冷水冷却器5，急冷水循环管线4设置在水洗塔2外且与急冷水入口215和第一急冷水出口201连通；急冷水冷却器5设置在急冷水管线上。如图3所示，利用急冷水循环管线4将完成对饱和反应气急冷的急冷水进行回用，且为了保证急冷水对饱和反应气的冷却以洗涤效果，进一步设置急冷水冷却器5。

进一步地，在对急冷水的重复利用过程中，除了将其进行上述利用外，还可以将急冷水进行净化处理提高其利用价值，如图3所示，上述水洗塔2还包括第二急冷水出口202，第二急冷水出口202的位置低于第一急冷水出口201的位置，水洗系统还包括急冷水低温热用户端6、急冷水除固装置7、急冷水除油装置8和急冷水回用管线9，急冷水低温热用户端6设置在急冷水冷却器5和第一急冷水出口之间；急冷水除固装置7与第二急冷水出口202连通；急冷水除油装置8与急冷水除固装置7的急冷水出口连通；急冷水回用管线9的一端连通设置在急冷水低温热用户端6与急冷水冷却器5之间的急冷水循环管线4，另一端与急冷水除油装置8连通。上述急冷水低温热用户端6可以为甲醇制烯烃过程中所采用的烯烃分离装置或者其它需要低温热用户端，将急冷水从水洗塔2中引出后利用急冷水除固装置7对其进行除固处理脱除其中的催化剂，然后进行急冷水除油装置8去除其中的油性物质从而得到催化剂、油性物质和净化后急冷水。那么催化剂可以进行重复利用或作它用，对油性物质进行分析后可以进行分离处理提高其经济价值，急冷水可以返回本申请的水洗系统进行回用或作它用。

上述急冷水除固装置7可以采用本领域常用的固液分离装置，比如采用旋液分离器、过滤器、压滤机等装置单独使用或者联用；上述急冷水除油装置8也可以采用本领域常用的油水分离装置，比如采用沉降分离器或者采用化学试剂进行辅助分离。

在阐述了上述急冷水经过净化后可以有很多用途的基础上，本发明将其应用在水洗系统中的一种方案为：如图3所示，急冷水除固装置7与第二急冷水出口202之间设置有急冷水旋液泵10，急冷水除油装置8与塔外脱过热段1之间设置有连通管线。将经过除固的急冷水利用急冷水旋液泵10输送回水洗塔2，对水洗塔2塔底液起到搅拌作用，避免塔底液中的催化剂颗粒过度堆积造成第一急冷水出口201和第二急冷水出口202堵塞；利用急冷水除油装置8与塔外脱过热段1之间的连通管线将净化后的急冷水输送至塔外脱过热段1对反应气进行脱过热处理，不会对反应气造成附加的污染。为了使由急冷水除油装置8中的水满足塔外脱过热段1的要求，可以在输送至塔外脱过热段1之前进行冷却和加压，具体的冷却和加压方式可以参考现有技术，在此不再赘述。

出于对急冷水重复利用的相同目的，优选如图3所示上述蒸汽冷凝段22的底部设置有第一集液箱221，第一集液箱221具有第一污水出口和第二污水出口，第二污水出口与污水汽提塔3连通，水洗系统还包括第一水洗水循环管线12和第一水洗水冷却器13，第一水洗水循环管线12设置在水洗塔2外，连通第一污水出口与蒸汽冷凝段22的上部；第一水洗水冷却器13设置在第一水洗水循环管线12上。利用上述装置实现对水洗水的重复利用。

进一步地，上述水洗塔2的水洗段23中的水洗水也可以重复利用，如图3所示，水洗段23的底部设置有第二集液箱231，水洗系统还包括第二水洗水循环管线14和第二水洗水冷却器15，第二水洗水循环管线14设置在水洗塔2外，连通第二集液箱231与水洗段23的上部；第二水洗水冷却器15设置在第二水洗水循环管线14上。

水洗水中难以避免还含有催化剂和油性物质，为了避免油性物质过多导致污水汽提塔3在气提过程中消耗的蒸汽量过大，如图3所示，优选上述水洗系统还包括水洗水除油装置16和换热器17，水洗水除油装置16连通蒸汽冷凝段22与污水汽提塔3；换热器17设置在水洗水除油装置16与污水汽提塔3之间。利用水洗水除油装置16去除水洗水中的油性物质，因此可以有效减少污水汽提塔3的蒸汽消耗，同时换热器17的设置可以提高进入污水汽提塔3的水洗水的温度，进一步减少蒸汽的消耗量。

为了避免水洗水中的催化剂在水洗塔2至污水汽提塔3之间以及污水汽提塔3中的积累造成设备堵塞，优选上述水洗系统还包括水洗水过滤器18，如图3所示，水洗水过滤器18设置在蒸汽冷凝段22与水洗水除油装置16。利用水洗水过滤器18过滤去除其中的催化剂。

如图3所示，本申请进一步优选上述污水汽提塔3设置有塔顶冷凝罐31。塔顶冷凝罐31的作用是实现气液分离，分离得到的轻组分可以回到甲醇制烯烃反应装置I进行重复利用。

当然，本申请经过污水汽提塔3处理后得到的浓缩水和气相未反应气均可进行回用，如图3所示，优选上述水洗系统还包括水洗水混合罐19，设置在水洗水除油装置16与蒸汽冷凝段22之间，塔顶冷凝罐31与水洗水混合罐19连通。将塔顶冷凝罐31与水洗水混合罐19连通，从而将塔顶冷凝罐31中收集的浓缩水进行进一步的除油处理。

在本发明的又一种优选的实施例中，为了使得水洗塔2的催化剂洗涤效果得到有效发挥，优选上述水洗系统还包括气液分离器20，如图4所示，气液分离器20设置在催化剂洗涤段21和蒸汽冷凝段22之间。利用气液分离器20进一步地将急冷水所洗涤的催化剂与气体进行分离，保证了水洗塔2的洗涤效果的发挥。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

在目前的水洗系统基础上增设了塔外脱过热段，利用该塔外脱过热段能够将来自甲醇制烯烃反应装置的反应气进行塔外脱过热，使得该反应气快速达到饱和状态，进而在进入水洗塔进行催化剂洗涤时，其中的催化剂固体颗粒容易随着急冷水脱出，即可优化催化剂的去除效果，进而有效地缓解了由于催化剂脱除效果不理想导致水洗塔堵塞的问题；此外，蒸汽冷凝段设置在水洗段的下方，来自催化剂洗涤段的反应气首先经过蒸汽冷凝段的冷凝处理，其中的大部分催化剂会随着冷凝水与气态物质分离，然后气态物质进入上方的水洗段进行水洗，进一步水洗去除其中催化剂和部分油性杂质，可以进一步减轻对后续污水汽提塔的不利影响。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种甲醇制烯烃反应气的水洗系统，包括依次连通的水洗塔(2)和污水汽提塔(3)，其特征在于，所述水洗塔(2)内设置有自上而下依次设置的催化剂洗涤段(21)、蒸汽冷凝段(22)和水洗段(23)，所述水洗塔(2)在所述催化剂洗涤段(21)设置有与甲醇制烯烃反应装置(M)连通的反应气入口(211)，所述水洗系统还包括塔外脱过热段(1)，所述塔外脱过热段(1)连通设置在所述反应气入口(211)与所述甲醇制烯烃反应装置(M)之间。

2.根据权利要求1所述的水洗系统，其特征在于，所述塔外脱过热段(1)内设置有急冷水雾化器。

3.根据权利要求1所述的水洗系统，其特征在于，所述催化剂洗涤段(21)包括：

气体分布器(212)，设置在所述反应气入口(211)的上方；

人字挡板(213)，设置在所述气体分布器(212)上方；

急冷水分布器(214)，设置在所述人字挡板(213)上方；

急冷水入口(215)，设置在所述急冷水分布器(214)上方。

4.根据权利要求3所述的水洗系统，其特征在于，所述催化剂洗涤段(21)在反应气入口(211)以下还设置有：

溢流套筒(216)，与所述水洗塔(2)同轴设置，将所述水洗塔(2)的腔体分为由所述溢流套筒(216)围成的第一腔体和由所述溢流套筒(216)和所述水洗塔(2)的塔壁围成的第二腔体；

环形盖板(217)，外缘固定在所述水洗塔(2)的塔壁上，内缘向下倾斜延伸至所述第一腔体的上方，且与所述溢流套筒(216)之间具有间隙；

第一搅拌器(218)，设置在所述第一腔体中；

第二搅拌器(219)，设置在所述第二腔体中。

5.根据权利要求3所述的水洗系统，其特征在于，所述催化剂洗涤段(21)还包括第一急冷水出口(201)，所述水洗系统还包括：

急冷水循环管线(4)，设置在所述水洗塔(2)外且与所述急冷水入口(215)和所述第一急冷水出口(201)连通；

急冷水冷却器(5)，设置在所述急冷水循环管线(4)上。

6.根据权利要求5所述的水洗系统，其特征在于，所述水洗塔还包括第二急冷水出口(202)，所述第二急冷水出口(202)的位置低于所述第一急冷水出口(201)的位置，所述水洗系统还包括：

急冷水低温热用户端(6)，设置在所述急冷水冷却器(5)和所述第一急冷水出口(201)之间；

急冷水除固装置(7)，与所述第二急冷水出口(202)连通；

急冷水除油装置(8)，与所述急冷水除固装置(7)的急冷水出口连通；

急冷水回用管线(9)，一端连通在所述急冷水低温热用户端(6)与所述急冷水冷却器(5)之间的急冷水循环管线(4)，另一端与所述急冷水除油装置(8)连通。

7.根据权利要求6所述的水洗系统，其特征在于，所述急冷水除固装置(7)与所述第二急冷水出口(202)之间设置有急冷水旋液泵(10)，所述急冷水除油装置(8)与所述塔外脱过热段(1)之间设置有连通管线。

8.根据权利要求1所述的水洗系统，其特征在于，所述蒸汽冷凝段(22)的底部设置有第一集液箱(221)，所述第一集液箱(221)具有第一污水出口和第二污水出口，所述第二污水出口与所述污水汽提塔(3)连通，所述水洗系统还包括：

第一水洗水循环管线(12)，设置在所述水洗塔(2)外，连通所述第一污水出口与所述蒸汽冷凝段(22)的上部；

第一水洗水冷却器(13)，设置在所述第一水洗水循环管线(12)上。

9.根据权利要求8所述的水洗系统，其特征在于，所述水洗段(23)的底部设置有第二集液箱(231)，所述水洗系统还包括：

第二水洗水循环管线(14)，设置在所述水洗塔(2)外，连通所述第二集液箱(231)与所述水洗段的(23)上部；

第二水洗水冷却器(15)，设置在所述第二水洗水循环管线(14)上。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的水洗系统，其特征在于，所述水洗系统还包括：

水洗水除油装置(16)，连通所述蒸汽冷凝段(22)与所述污水汽提塔(3)；

换热器(17)，设置在所述水洗水除油装置(16)与所述污水汽提塔(3)之间。

11.根据权利要求10所述的水洗系统，其特征在于，所述水洗系统还包括：

水洗水过滤器(18)，设置在所述蒸汽冷凝段(22)与所述水洗水除油装置(16)。

12.根据权利要求10所述的水洗系统，其特征在于，所述污水汽提塔设置有塔顶冷凝罐(31)。

13.根据权利要求12所述的水洗系统，其特征在于，所述水洗系统还包括：

水洗水混合罐(19)，设置在所述水洗水除油装置(16)与所述蒸汽冷凝段(22)之间，所述塔顶冷凝罐(31)与所述水洗水混合罐(19)连通。

14.根据权利要求3所述的水洗系统，其特征在于，所述水洗系统还包括气液分离器(20)，

所述气液分离器(20)设置在所述催化剂洗涤段(21)和所述蒸汽冷凝段(22)之间。