CN108349846B - 丁二烯生产方法中的热回收 - Google Patents

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Abstract

提供了丁烯氧化脱氢生成丁二烯的热回收方法。该方法利用在丁烯氧化脱氢成丁二烯中回收的热生成蒸汽。该方法利用丁烯氧化脱氢生成丁二烯产生的循环水料流来产生蒸汽。包含丁烯的原料流与氧化脱氢反应器入口处的蒸汽和预热空气混合。

Description

丁二烯生产方法中的热回收
优先权声明
本申请要求2015年11月6日提交的美国临时申请No.62/252131的优先权，其内容通过引用整体并入本文。
技术领域
本主题的领域是在专用丁二烯生产中热回收用于产生蒸汽的方法。
背景
通过氧化脱氢方法生产专用丁二烯需要大量的稀释剂。专用丁二烯是可以将正丁烯转化为丁二烯的方法。通常，蒸汽用作稀释剂以控制反应器中的放热温度升高并提供稀释。这防止了不希望的副反应。蒸汽可用于维持催化剂活性。通常，反应器中蒸汽与丁烯的摩尔比在5至20的范围内。而且，在通过氧化脱氢生产丁二烯的方法中，除了蒸汽之外还可产生水。反应中除去的氢原子通过加入空气或富氧料流而转化为水。
供到该方法中的结合蒸汽和在方法中产生的蒸汽需要从产物中除去以回收和纯化丁二烯产物。通常，蒸汽通过冷凝作为水被去除。但是，反应器流出物中的任何重质烃和含氧物也将与蒸汽一起冷凝，离开反应器的水包含重烃和含氧物。
该方法的水平衡有利于冷凝水的再循环以产生反应器所需的蒸汽。通常，使用蒸发器由冷凝水产生蒸汽。对于蒸发的水之上的烃层，未蒸发的烃最后随时间增长。这导致锅炉中的热交换表面结垢，高温以及可能的蒸发烃废料。
因此，需要一种用于氧化脱氢方法中能量效率和热回收的改进方法。另外，需要一种由氧化脱氢反应中产生的水产生蒸汽的改进方法，该方法可克服上述问题和不希望的副反应。
概述
本发明一个实施方案是丁烯氧化脱氢成丁二烯中的热回收方法，包括将含丁烯的原料流与蒸汽和预热的空气一起送至氧化脱氢反应器。原料流在氧化脱氢反应器中在脱氢催化剂作用下氧化脱氢以形成包含丁二烯的产物料流。随后将来自脱氢反应器的产物料流送至热交换器以冷却该料流。将冷却的料流送至骤冷塔以产生具有减少的水的冷却料流和冷凝水料流。随后将产生的水料流送至分离筒(disengaging drum)以产生蒸汽、循环水料流和排出料流。
本发明的另一个实施方案是通过丁烯氧化脱氢成丁二烯中的热回收来产生蒸汽的方法，包括将包含丁烯的原料流与蒸汽和预热的空气一起送至氧化脱氢反应器。原料流在氧化脱氢反应器中在脱氢催化剂作用下氧化脱氢以形成产物料流。随后将来自脱氢反应器的产物料流送至骤冷塔以产生冷却的产物料流和水料流。随后将产生的水料流送至分离筒以产生蒸汽、循环水料流以及包含烃和含氧物的排出料流。排出料流在分离筒中被移除。产生的蒸汽被送至氧化脱氢反应器。
本发明寻求提供一种流水作业(streamlined)方法，以通过丁烯氧化脱氢成丁二烯中的热回收而产生蒸汽。本发明的一个优点是利用分离筒分离和去除任何烃层而从循环水中回收蒸汽。考虑到以下详细描述、附图和所附权利要求，本发明的这些和其他特征、方面和优点将变得更好理解。
附图说明
图1是本发明方法的流程图。
详细说明
丁烯脱氢成丁二烯需要大量的稀释剂蒸汽。传统上，在丁烯或丁烷脱氢生成丁二烯的方法中通过使用蒸发器冷凝水而产生蒸汽。这种常规方法的缺点是重质烃不会蒸发并在蒸发水的顶部形成烃层，并最终导致锅炉中的热交换表面结垢和潜在的蒸发烃废料。
本主题提供了通过将水送至筒以产生蒸汽和循环水料流而将丁烯脱氢成丁二烯中的热回收方法。传统上，使用锅炉来产生蒸汽。本主题有利地提供了分离筒以产生蒸汽和循环水料流，循环水料流可用于通过自然对流而产生蒸汽。使用分离筒可防止形成重质烃层并从筒除去任何烃层。因此，本主题有益地防止了下游加工中的任何结垢。本主题的另一个好处是水管理，其在任何化工厂或炼油厂都可能是一个非常昂贵的过程。可以通过水管理系统中的水的不完全或部分蒸发来防止任何下游烃结垢的带出。
通过参考附图可以获得丁烯氧化脱氢成丁二烯的选择性热回收方法的一般理解。通过删除在这种性质的方法中通常使用的大量设备如容器内件，温度和压力控制系统，流量控制阀，循环泵等来简化该图，这些设备对于说明本发明性能来说并非特别需要。此外，在具体附图的实施方案中对本发明方法的说明并不意图将本发明限制于在此阐述的具体实施方案。
如附图所示，本发明包括将包含丁烯的管线12中的原料流与管线10中的蒸汽和管线8中的空气一起送至第一脱氢反应器单元20。空气富含氧气并用作潜在的氧气来源。管线10中的蒸汽在送至第一脱氢反应器单元20之前可以被过热。脱氢反应器单元20、30包含催化剂，并且在脱氢反应条件下操作以产生管线32中的流出物料流。管线8中的空气可以在将其送至脱氢反应器20之前预热。包含管线12中的原料流和管线10中的蒸汽的混合物可以在将混合物送至脱氢反应器单元20之前过热到至少205℃的温度。
脱氢反应器可以是包括第一脱氢反应器20和第二脱氢反应器30的两级反应器。中间料流22可以从第一脱氢反应器20中取出并送至第二脱氢反应器30。中间蒸汽22可以在送至第二脱氢反应器30之前与管线10中的蒸汽进行热交换。
反应器单元可以以串联形式布置，并且可以以任何方便的方式来定位，特别是以便于在反应器单元之间转移反应物的方式，并提供允许流动或取出工艺料流的路径。
本发明可以利用固定床反应器或移动床反应器。优选的模式是使用移动床反应器，其中将新鲜催化剂送至第一反应器单元。来自第一反应器的催化剂可以被传送至第二反应器。该方法可以进一步包括包含多个反应器床的反应器单元。
本发明的包含脱氢反应器单元的优选脱氢区的操作条件通常包括在500℃至700℃范围内的操作温度，100至450kPa(绝对)的操作压力和每个催化剂床约0.5至约50的液时空速。优选的操作温度在约540℃至660℃的范围内，优选的操作压力为100至250kPa(绝对)。更优选的操作条件包括580℃至645℃的温度，100至170kPa(绝对)的操作压力，优选的操作条件为使得来自每个反应器单元的流出物料流的温度高于500℃，最优选580℃，工作温度在600℃和645℃之间。温度可以通过流向反应器单元的蒸汽流来控制。当流出物料流温度过高时，蒸汽可用作骤冷剂以使进料和氧化剂进入下一个反应器的入口温度至580℃以下。
优选的脱氢催化剂由第VIII族金属，优选铂族组分，优选铂、锡组分和碱金属组分与多孔无机载体材料组成。可以使用的另一种金属是铬。如果需要，可以在该区内使用其它催化组合物。优选的催化剂含有选自铯、铷、钾、钠和锂的碱金属组分。优选的碱金属通常选自铯和钾。除了锡和铂族组分之外，优选的脱氢催化剂还包含碱金属和卤素如钾和氯。脱氢催化剂的制备和使用对于本领域技术人员来说是公知的，关于合适的催化剂组合物的进一步细节可以在诸如上面引用的那些专利和其他标准参考文献(美国专利4,486,547和4,438,288)中获得。
包含丁烯的原料流在脱氢催化剂作用下氧化脱氢以产生在管线32中的包含丁二烯的产物料流。将来自脱氢反应器的管线32中的产物料流送至热交换器34以冷却该料流。管线36中来自热交换器的经冷却的料流送至骤冷塔50以产生管线52中的具有减少的水的冷却料流和管线58中的冷凝水料流。骤冷塔50与脱氢反应器30下游连通。来自骤冷塔的水料流在管线58中从骤冷塔的底部排出，并且被送至分离筒60以产生管线62中的蒸汽、管线66中的循环水料流和管线64中的排出料流。排出料流在管线64中从分离筒中排出。排出料流包含烃和含氧物。分离筒60与脱氢反应器30下游连通。
管线62中的蒸汽从分离筒60送至脱氢反应器20。管线62中的蒸汽可与管线10中进入脱氢反应器20的入口蒸汽结合。包含管线32中丁二烯的产物料流可以用来自分离筒60的管线66中的水冷却。热交换器34可以用于蒸发管线66中的一部分循环水料流以产生蒸汽。在水从骤冷塔到分离筒的每个程，一部分水蒸发。管线32中的产物料流可用于在循环水料流送至骤冷塔50之前通过热交换使管线66中的循环水料流部分蒸发。
包含丁二烯和减少的水的产物料流在管线52中从骤冷塔顶部排出。将管线52中的产物料流送至压缩机54以压缩产物料流。产物料流可被压缩至约1100kPa至1200kPa。管线56中的压缩产物料流被送至含氧物洗涤器70以产生在管线72中的洗涤料流。含氧物洗涤器70与骤冷塔50下游连通。管线74中来自含氧物洗涤器顶部的反应产物70送至C4吸收器90的底部。管线72中的来自含氧物洗涤器70底部的洗涤料流被送至含氧物汽提器80，以产生在管线82中的汽提料流，并产生在管线84中的蒸汽料流。管线84中蒸汽流中的气体排出。含氧物汽提器与氧化洗涤器70下游连通。C4吸收器90与含氧物洗涤器70下游连通。
将管线82中的来自含氧物汽提器80底部的汽提料流送至含氧物洗涤器70。管线74中的来自含氧物洗涤器顶部的反应产物可与吸收油料流一起送至C4吸收器90以产生在管线92中的包含丁二烯的吸收料流。C4吸收器90与含氧物汽提器80下游连通。丁二烯和C4化合物被吸收到吸收油料流中。将管线92中的吸收料流送至脱气塔100以除去非C4挥发物并产生管线102中的脱气料流。管线104中的来自脱气塔100的塔顶气体料流可送去与待被压缩机54压缩的管线52中的含丁二烯产物结合。脱气塔100与C4吸收器90下游连通。管线102中的来自脱气塔的脱气料流被送至C4汽提塔110以产生粗丁二烯产物，其在管线112中从C4汽提器除去。包含丁二烯的C4化合物在减压下从吸收油中解吸。吸收料流在管线114中在C4汽提器的底部去除并且被送至C4吸收器90。C4汽提器110与脱气塔100下游连通。
尽管已经用目前认为是优选实施方案的内容描述了本发明，但是应该理解的是，本发明不限于所公开的实施方案，而是旨在覆盖包括在所附权利要求范围内的各种修改和等同布置。
具体实施方式
尽管结合具体实施方案描述了以下内容，但应理解的是，该描述旨在说明而不是限制前面的描述和所附权利要求的范围。
本发明第一实施方案是丁烯氧化脱氢成丁二烯的热回收方法，包括将包含丁烯的原料流与蒸汽和预热的空气一起送至氧化脱氢反应器；在氧化脱氢反应器中在脱氢催化剂作用下使原料流氧化脱氢以形成包含丁二烯的产物料流；将来自氧化脱氢反应器的产物料流送至热交换器以冷却该料流；将冷却的料流送至骤冷塔以产生具有减少的水的冷却料流和冷凝水料流；并将水料流送至分离筒以产生蒸汽、循环水料流和排出料流。本发明的一个实施方案为从该段中第一实施方案开始的该段中先前实施方案中的一个、任何或全部，还包括将产生的蒸汽从分离筒送至氧化脱氢反应器。本发明的一个实施方案为从该段中第一实施方案开始的该段中先前实施方案中的一个、任何或全部，还包括将包含丁烯的原料流与蒸汽混合并将该混合物过热到至少205℃的温度。本发明的一个实施方案为从该段中第一实施方案开始的该段中先前实施方案中的一个、任何或全部，其中将产物料流用来自分离筒的水冷却。本发明的一个实施方案为从该段中第一实施方案开始的该段中先前实施方案中的一个、任何或全部，还包括将产物料流送至热交换器以蒸发一部分循环水料流并产生蒸汽。本发明的一个实施方案为从该段中第一实施方案开始的该段中先前实施方案中的一个、任何或全部，其中循环水料流通过与包含丁二烯的产物料流进行热交换而部分蒸发。本发明的一个实施方案为从该段中第一实施方案开始的该段中先前实施方案中的一个、任何或全部，其中氧化脱氢反应器是两级反应器，其中第一级产生中间料流并将中间料流送至第二级，还包括将蒸汽与中间料流进行热交换。本发明的一个实施方案为从该段中第一实施方案开始的该段中先前实施方案中的一个、任何或全部，还包括将蒸汽过热。本发明的一个实施方案为从该段中第一实施方案开始的该段中先前实施方案中的一个、任何或全部，还包括将过热蒸汽送至氧化脱氢反应器。本发明的一个实施方案为从该段中第一实施方案开始的该段中先前实施方案中的一个、任何或全部，还包括将包含丁二烯的产物料流送至含氧物洗涤器以产生洗涤料流。本发明的一个实施方案为从该段中第一实施方案开始的该段中先前实施方案中的一个、任何或全部，还包括将洗涤料流送至含氧物汽提器以产生汽提料流和蒸汽料流。本发明的一个实施方案为从该段中第一实施方案开始的该段中先前实施方案中的一个、任何或全部，还包括将汽提料流和吸收油送至C4吸收器以产生吸收料流。本发明的一个实施方案为从该段中第一实施方案开始的该段中先前实施方案中的一个、任何或全部，还包括将吸收料流送至脱气塔以除去非C4挥发物并产生脱气料流。本发明的一个实施方案为从该段中第一实施方案开始的该段中先前实施方案中的一个、任何或全部，还包括将脱气料流送至C4汽提器以产生粗丁二烯料流。
本发明第二实施方案是通过丁烯氧化脱氢成丁二烯的热回收产生蒸汽的方法，包括将含丁烯的原料流与蒸汽和预热的空气一起送至氧化脱氢反应器；在氧化脱氢反应器中在脱氢催化剂作用下使原料流氧化脱氢以形成产物料流；将产物料流送至骤冷塔以产生冷却的产物料流和水料流；将水料流送至分离筒以产生蒸汽、循环水料流以及包含烃和含氧物的排出料流；去除分离筒中的排出料流；并将蒸汽送至氧化脱氢反应器。本发明的一个实施方案为从该段中第二实施方案开始的该段中先前实施方案中的一个、任何或全部，还包括将包含丁烯的原料流与蒸汽混合并将该混合物过热到至少205℃的温度。本发明的一个实施方案为从该段中第二实施方案开始的该段中先前实施方案中的一个、任何或全部，还包括在将产物料流送至骤冷塔之前使循环水料流与产物料流进行热交换以蒸发一部分循环水料流。本发明的一个实施方案为从该段中第二实施方案开始的该段中先前实施方案中的一个、任何或全部，还包括将冷却的产物料流送至压缩机、含氧物洗涤器和含氧物汽提器以产生洗涤料流，并将洗涤料流送至C4吸收器以产生吸收料流。本发明的一个实施方案为从该段中第二实施方案开始的该段中先前实施方案中的一个、任何或全部，还包括将吸收料流送至脱气塔以除去非C4挥发物以产生脱气料流。本发明的一个实施方案为从该段中第二实施方案开始的该段中先前实施方案中的一个、任何或全部，还包括将脱气料流送至C4汽提器以产生粗丁二烯料流。
无需进一步详述，相信使用前面的描述，本领域技术人员可以最大程度地利用本发明，并且在不脱离本发明的精神和范围的情况下容易地确定本发明的基本特征，对本发明进行各种改变和修改并使其适应各种用途和条件。因此，上述优选的具体实施方案应被解释为仅是说明性的，并且不以任何方式限制本公开的其余部分，并且其旨在覆盖包括在所附权利要求的范围内的各种修改和等同布置。

Claims (10)

1.一种丁烯氧化脱氢成丁二烯的热回收方法，包括：
将包含丁烯的原料流(12)与蒸汽(10)和预热空气(8)一起送至氧化脱氢反应器(20)；
在氧化脱氢反应器(20)中在脱氢催化剂作用下使原料流(12)氧化脱氢以形成包含丁二烯的产物料流(32)；
将来自氧化脱氢反应器的产物料流(32)送至热交换器(34)以冷却所述料流；
将冷却的料流(36)送至骤冷塔(50)以产生具有减少的水的冷却料流(52)和冷凝水料流(58)；和
将冷凝水料流(58)送至分离筒(60)以产生蒸汽(62)、循环水料流(66)和排出料流(64)。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括将产生的蒸汽(62)从分离筒(60)送至氧化脱氢反应器(20)。
3.根据权利要求1-2中任一项所述的方法，还包括将包含丁烯的原料流(12)与蒸汽(10)混合并将混合物过热到至少205℃的温度。
4.根据权利要求1-2中任一项所述的方法，其中产物料流(32)用来自分离筒(60)的循环水料流(66)冷却。
5.根据权利要求1-2中任一项所述的方法，还包括将产物料流(32)送至热交换器(34)以蒸发一部分循环水料流(66)并产生蒸汽。
6.根据权利要求4所述的方法，其中循环水料流(66)通过与包含丁二烯的产物料流(32)进行热交换而部分蒸发。
7.根据权利要求1-2中任一项所述的方法，其中氧化脱氢反应器(20)是两级反应器，其中第一级产生中间料流(22)并将中间料流(22)送至第二级，还包括将蒸汽与中间料流(22)进行热交换。
8.根据权利要求1-2中任一项所述的方法，还包括将蒸汽过热。
9.根据权利要求8所述的方法，还包括将过热蒸汽送至氧化脱氢反应器(20)。
10.根据权利要求1-2中任一项所述的方法，还包括将包含丁二烯的产物料流(32)送至含氧物洗涤器(70)以产生洗涤料流(72)。
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