CN109260886A - 甲醇制烯烃产品气的冷却装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种甲醇制烯烃产品气的冷却装置，包括：冷却塔，冷却塔的上部具有与供水管路连通的冷凝水入口，冷却塔的下部具有与反应器连通的产品气入口，冷却塔内设置有多个挡板；多个隔板，隔板与至少部分挡板连接，且竖直设置，以延长产品气在挡板上的停留时间；喷淋装置，喷淋装置与挡板和/或隔板连接，并向冷却塔内喷淋冷凝水，以强化换热效果，使产品气中的高熔点组分迅速冷凝析出，并粘结催化剂细粉形成较大颗粒，同时避免产品气中析出的固体附着到挡板和/或隔板上。本发明解决了现有技术中的甲醇制烯烃装置的洗涤效果差、塔板易结蜡堵塞的问题。

Description

甲醇制烯烃产品气的冷却装置

技术领域

本发明涉及甲醇制烯烃生产技术领域，具体而言，涉及一种甲醇制烯烃产品气的冷却装置。

背景技术

在甲醇制烯烃装置中，产品气出反应器时温度在450～500℃之间，首先经过换热设备回收高温热，冷却到200～400℃之间，随后依次经过急冷塔脱除过热、水洗塔进一步冷却降温，温度降至30～50℃后，进入烯烃分离单元。

甲醇制烯烃中的急冷技术是影响系统高效、长期运行的关键技术，其主要用于将产品气冷却至100～120℃之间，同时洗涤掉产品气中携带的少量催化剂细粉。急冷塔洗涤效果的好坏，直接影响到了后续系统的正常运行，如催化剂细粉进入后续水洗系统，一方面与水洗塔中冷凝下来的蜡状物共同堵塞水洗塔塔盘，造成水洗塔压降过高；另一方面在水洗水换热器等部分沉积，影响换热效果，导致产品气离塔温度过高，影响后续烯烃分离单元。目前现有的甲醇制烯烃装置中，普遍存在急冷塔运行效果差的现象，主要表现在：

1、急冷塔洗涤效果差，造成过多的催化剂细粉进入后续水洗系统。后续水洗水系统中的固含量较高，导致水洗水换热器堵塞严重，换热效果差，需要频繁的下线清洗，同时水洗塔的压降随着系统的运行逐渐升高，导致系统能耗逐渐增加；

2、急冷塔塔盘堵塞严重。甲醇制烯烃反应过程中不可避免的会发生一些副反应，反应产物中包含少量如蒽、萘、菲、芘等稠环芳烃化合物，该类化合物的凝固点高，通常在90～300℃之间。高温产品气进入急冷塔时与100℃左右的急冷塔人字塔板接触，瞬间冷凝析出，并逐渐凝固在塔板上，导致塔板结蜡，最严重时甚至将两层塔板间缝隙堵塞；

3、急冷水固含量居高不下。产品气出反应器后，一般经过三级串联的高效旋风分离器回收其中的催化剂，但通常小于10微米的催化剂细粉难以有效回收，与产品气共同进入急冷水。该部分催化剂由于粒度极细，使得一般的固液分离设置难以有效发挥作用，而使用高精度的膜过滤设备，则存在处理量小，使用周期短，需要频繁清洗等弊端。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种甲醇制烯烃产品气的冷却装置，以解决现有技术中的甲醇制烯烃装置的洗涤效果差、塔板易结蜡堵塞的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种甲醇制烯烃产品气的冷却装置，包括：冷却塔，冷却塔的上部具有与供水管路连通的冷凝水入口，冷却塔的下部具有与反应器连通的产品气入口，冷却塔内设置有多个挡板；多个隔板，隔板与至少部分挡板连接，且竖直设置，以延长产品气在挡板上的停留时间；喷淋装置，喷淋装置与挡板和/或隔板连接，并向冷却塔内喷淋冷凝水，以强化换热效果，使产品气中的高熔点组分迅速冷凝析出，并粘结催化剂细粉形成较大颗粒，同时避免产品气中析出的固体附着到挡板和/或隔板上。

进一步地，挡板呈人字形，至少部分挡板的外缘处设置有隔板。

进一步地，冷却塔的不同高度处设置有至少一个挡板，且所有挡板的高度均高于产品气入口高度且低于冷凝水入口的高度。

进一步地，冷却装置还包括：过滤板，过滤板设置在冷却塔的底部并将冷却塔分隔为沉降区和溢流区，且沉降区中的清液通过过滤板进入到溢流区内；导液板，导液板与冷却塔连接，并遮挡溢流区的上方，以使溢流区上方的液体流入到沉降区内。

进一步地，过滤板竖直设置。

进一步地，冷却装置还包括催化剂过滤装置，催化剂过滤装置的入口与沉降区连通，以将沉降得到的颗粒物进行过滤，催化剂过滤装置的出口与喷淋装置和/或冷凝水入口连通，以将过滤得到的净水循环利用。

进一步地，冷却装置还包括回流通道，回流通道与溢流区和冷凝水入口连通，以将溢流区内的清液回流至供水管路内。

进一步地，冷却装置还包括：防冲挡板，防冲挡板与冷却塔连接，并与冷却塔围成预冷凝区，产品气入口位于预冷凝区内；预凝喷头，预凝喷头与防冲挡板连接，并向预冷凝区内喷淋冷凝水。

进一步地，防冲挡板具有折弯结构，并与冷却塔遮挡预冷凝区的顶部和侧部，预冷凝区的底部开口。

进一步地，冷却装置还包括防凝喷头，防凝喷头与防冲挡板和/或冷却塔连接，并向预冷凝区内喷淋冷凝水，以避免产品气中析出的固体附着到防冲挡板上。

进一步地，冷却装置还包括冷凝水分布器，冷凝水分布器与冷凝水入口连通。

进一步地，冷却装置还包括产品气分布器，产品气分布器与冷却塔连接，产品气分布器的高度高于产品气入口的高度且低于挡板的高度。

应用本发明的技术方案，通过在冷却塔的挡板上增设有喷淋装置，使得喷淋装置能够强化冷却塔内的传热效果，使得来自甲醇制烯烃的产品气在冷却塔内迅速降温，产品气中的少量高凝点组分迅速冷凝，在冷凝的同时粘连产品气中携带的催化剂细粉，并逐渐凝固形成较大粒度的固体颗粒，而隔板的设置进一步增加产品气在挡板的停留时间，从而在此区域形成强化冷凝区，喷淋装置将冷凝水雾化，一方面强化换热效果，使产品气迅速降温，产品气中的高熔点组分以催化剂细粉为凝结核凝固析出，并互相粘连成较大的颗粒，在重力作用下下落进入冷却塔塔底，另一方面通过在隔板上形成液膜，防止产品气直接与挡板接触，避免了高熔点组分在挡板上凝固，从而避免了挡板结蜡堵塞的现象。

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示出了本发明的实施例一的冷却装置的结构示意图；以及

图2示出了本发明的实施例二的冷却装置的结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、冷却塔；11、产品气入口；12、沉降区；13、溢流区；14、预冷凝区；20、挡板；30、隔板；40、喷淋装置；50、过滤板；60、导液板；70、催化剂过滤装置；80、回流通道；90、防冲挡板；100、预凝喷头；110、防凝喷头；120、冷凝水分布器；130、产品气分布器。

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。

需要指出的是，除非另有指明，本申请使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的，或者是针对部件本身在竖直、垂直或重力方向上而言的；同样地，为便于理解和描述，“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外，但上述方位词并不用于限制本发明。

为了解决现有技术中的甲醇制烯烃装置的急冷塔的洗涤效果差、塔板易结蜡堵塞的问题，本发明提供了一种甲醇制烯烃产品气的冷却装置。

实施例一

如图1所示的一种甲醇制烯烃产品气的冷却装置，包括冷却塔10、多个隔板30和喷淋装置40，冷却塔10的上部具有与供水管路连通的冷凝水入口，冷却塔10的下部具有与反应器连通的产品气入口11，冷却塔10内设置有多个挡板20；隔板30与至少部分挡板20连接，且竖直设置，以延长产品气在挡板20上的停留时间；喷淋装置40与挡板20和/或隔板30连接，并向冷却塔10内喷淋冷凝水，以强化换热效果，使所述产品气中的高熔点组分迅速冷凝析出，并粘结催化剂细粉形成较大颗粒，同时避免产品气中析出的固体附着到挡板20和/或隔板30上。

本实施例通过在冷却塔10的挡板20上增设有喷淋装置40，使得喷淋装置40能够强化冷却塔10内的传热效果，使得来自甲醇制烯烃的产品气在冷却塔10内迅速降温，产品气中的少量高凝点组分迅速冷凝，在冷凝的同时粘连产品气中携带的催化剂细粉，并逐渐凝固形成较大粒度的固体颗粒，而隔板30的设置进一步增加产品气在挡板20的停留时间，从而在此区域形成强化冷凝区，喷淋装置40将冷凝水雾化，一方面强化换热效果，使产品气迅速降温，产品气中的高熔点组分以催化剂细粉为凝结核凝固析出，并互相粘连成较大的颗粒，在重力作用下下落进入急冷塔塔底，另一方面通过在隔板30上形成液膜，防止产品气直接与挡板20接触，避免了高熔点组分在挡板20上凝固，从而避免了挡板20结蜡堵塞的现象。

在本实施例中，挡板20呈人字形，至少部分挡板20的外缘处设置有隔板30。喷淋装置40设置在人字形的挡板20的底部，从而使得有产品气入口11进入的产品气在向上运动的过程中与喷淋装置40喷出的雾化冷凝水接触，强化换热效果，使产品气迅速脱过热，产品气中的高凝点组分迅速冷凝，并在喷淋作用下，避免直接接触挡板20，而是在挡板20外凝固，挟裹催化剂细粉形成较大的颗粒，部分颗粒在重力作用下下落，部分在随产品气上升的途中，被冷凝水冲刷下来，因此，一方面可以有效避免挡板20上结蜡，另一方面使催化剂细粉形成就较大颗粒物，便于后续冷凝水除固。产品气中的高凝点组分含量约为0～3％，高凝点组分的凝点为90～300℃，高凝点组分进入急冷塔后，与雾化冷凝水逆流接触，并在喷射作用下逐渐远离挡板20表面，同时迅速冷凝，粘连催化剂细粉形成大颗粒物，部分在重力作用下下降，部分在随产品气上升途中，被冷凝水冲刷下来。

在本实施例中，冷却塔10的不同高度处设置有至少一个挡板20，且所有挡板20的高度均高于产品气入口11高度且低于冷凝水入口的高度。

具体地，急冷塔中的人字形的挡板20共设置13～18层，每层也可以设置有多个挡板20，其中喷淋装置40设置在1～3层或1～8层的挡板20的下表面，由于产品气进入冷却塔10后首先与下层挡板20接触，高温的产品气与低温的挡板20接触后迅速降温，高熔点组分迅速在挡板20处析出，并且由于产品气是自下向上运动的，因而导致高度较低的挡板20下表面的结蜡现象比高度较高的挡板20的结蜡现象严重的多，由此可知，高度较高的挡板20结蜡现象明显较低，因此仅需要在高度较低的挡板20上设置有喷淋装置40即可在降低挡板20结蜡的情况下减少喷淋装置40的设置数量，从而降低了冷却装置的成本。

在本实施例中，冷却装置还包括过滤板50和导液板60，过滤板50设置在冷却塔10的底部并将冷却塔10分隔为沉降区12和溢流区13，且沉降区12中的清液通过过滤板50进入到溢流区13内；导液板60与冷却塔10连接，并遮挡溢流区13的上方，以使溢流区13上方的液体流入到沉降区12内。

具体地，过滤板50竖直设置，且过滤板50穿过圆柱形的冷却塔10的轴线向上延伸一段距离，从而将冷却塔10的底部分隔为沉降区12和溢流区13两部分，其中，溢流区13的上方设置有导液板60，导液板60倾斜设置，且导液板60向靠近沉降区12的方向向下倾斜，从而使得冷凝水和固体颗粒流到沉降区12中进行沉降分离，不含催化剂的清液通过过滤板50进入溢流区13，固含量较高的浊液则无法通过过滤板50，而是进行后续的固液分离过程。

可选地，冷却装置还包括催化剂过滤装置70，催化剂过滤装置70的入口与沉降区12的底部连通，以将沉降得到的浊液中的颗粒物进行过滤，催化剂过滤装置70的出口与喷淋装置40和/或冷凝水入口连通，以将过滤得到的净水循环利用。催化剂过滤装置70指离心机、板框压滤机、真空带式过滤机、圆盘真空过滤机、加压过滤机中的至少一种。经过冷凝处理后的催化剂黏连了高熔点组分，其粒度较大，更有利于实现催化剂的分离。分离出的催化剂作为固废处理，清液则作为冷凝水循环使用。

冷却装置还包括回流通道80，回流通道80与溢流区13和冷凝水入口连通，以将溢流区13内的清液回流至供水管路内。并且由催化剂过滤装置70得到的清液的一部分也通入到回流通道80中，其另一部分与喷淋装置40连通，从而将溢流区13中的清液和过滤后得到的清液一同循环利用。在回流通道80上可以设置降温装置，从而将回流通道80内的冷凝水进一步冷却，保证后续使用的冷凝效果。

在本实施例中，冷却装置还包括防冲挡板90和预凝喷头100，防冲挡板90与冷却塔10连接，并与冷却塔10围成预冷凝区14，产品气入口11位于预冷凝区14内；预凝喷头100与防冲挡板90连接，并向预冷凝区14内喷淋冷凝水。

具体地，防冲挡板90呈折弯结构，并与冷却塔10遮挡预冷凝区14的顶部和侧部，预冷凝区14的底部开口。产品气入口11位于预冷凝区14内，防冲挡板90的内表面上设置有预凝喷头100，预凝喷头100与催化剂过滤装置70连通，以将催化剂过滤装置70过滤后得到的清液通入到预凝喷头100进行利用，预凝喷头100能够向预冷凝区14内喷淋冷凝水，从而使得产品气在预冷凝区14内得到预冷凝，预凝喷头100将冷凝水雾化，使产品气进冷却塔10后预降温至180～200℃，同时洗掉少量的催化剂细粉，在此过程中，产品气中的高熔点组分部分凝固析出，与催化剂细粉一同被洗涤进入冷却塔10的底部。

可选地，冷却装置还包括防凝喷头110，防凝喷头110与防冲挡板90和/或冷却塔10连接，并向预冷凝区14内喷淋冷凝水，防凝喷头110使冷凝水在防冲挡板90内表面形成一层水膜，防止催化剂细粉黏到防冲挡板90上，以避免产品气中析出的固体附着到防冲挡板90上。

需要说明的是，预冷凝区14优选设置在沉降区12的上方，以使得预冷凝得到的催化剂细粉进入到沉降区12内。

在本实施例中，冷却装置还包括冷凝水分布器120，冷凝水分布器120与冷凝水入口连通，冷凝水分布器120位于挡板20的上方。也就是说，冷却塔10内自上而下依次设置有冷凝水分布器120、挡板20、预冷凝区14以及底部的溢流区13和沉降区12。其中冷凝水分布器120与冷凝水入口连通，从而将冷凝水均布到冷却塔10内。

实施例二

与实施例一的区别在于，冷却装置并未设置有预冷凝区14，而是设置有产品气分布器130。

如图2所示，冷却装置并未设置有预冷凝区14，而是设置有产品气分布器130，产品气分布器130与冷却塔10连接，产品气分布器130的高度高于产品气入口11的高度且低于挡板20的高度。产品气通过产品气分布器130在冷却塔10内迅速分散，同时利用挡板20产生的阻挡作用，阻挡产品气的扩散，以及增加通过冷凝水分布器120分散后的冷凝水在塔内的停留时间，增加产品气与冷凝水的接触时间与接触面积，强化洗涤效果。

需要说明的是，上述实施例中的多个指的是至少两个。

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：

1、解决了现有技术中的甲醇制烯烃装置的洗涤效果差、塔板易结蜡堵塞的问题；

2、通过挡板、隔板和喷淋装置的设置，一方面强化换热效果，使产品气迅速降温，另一方面使产品气在接触挡板前预先降温，避免了高熔点组分在挡板表面凝结，极大程度上降低了挡板结蜡现象；

3、通过设置预冷凝区使产品气在急冷塔内实现梯度降温，进一步强化了洗涤效果；

4、高熔点组分在冷却塔内以催化剂细粉为凝结核冷凝析出，同时挟裹周围的催化剂细粉，形成较大的颗粒，配合催化剂过滤装置可以有效降低冷凝水固含量。

显然，上述所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、工作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

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 (12)

1.一种甲醇制烯烃产品气的冷却装置，其特征在于，包括：

冷却塔(10)，所述冷却塔(10)的上部具有与供水管路连通的冷凝水入口，所述冷却塔(10)的下部具有与反应器连通的产品气入口(11)，所述冷却塔(10)内设置有多个挡板(20)；

多个隔板(30)，所述隔板(30)与至少部分所述挡板(20)连接，且竖直设置，以延长产品气在所述挡板(20)上的停留时间；

喷淋装置(40)，所述喷淋装置(40)与所述挡板(20)和/或所述隔板(30)连接，并向所述冷却塔(10)内喷淋冷凝水，以强化换热效果，使所述产品气中的高熔点组分迅速冷凝析出，并粘结催化剂细粉形成较大颗粒，同时避免所述产品气中析出的固体附着到所述挡板(20)和/或所述隔板(30)上。

2.根据权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，所述挡板(20)呈人字形，至少部分所述挡板(20)的外缘处设置有所述隔板(30)。

3.根据权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，所述冷却塔(10)的不同高度处设置有至少一个所述挡板(20)，且所有所述挡板(20)的高度均高于所述产品气入口(11)高度且低于所述冷凝水入口的高度。

4.根据权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，所述冷却装置还包括：

过滤板(50)，所述过滤板(50)设置在所述冷却塔(10)的底部并将所述冷却塔(10)分隔为沉降区(12)和溢流区(13)，且所述沉降区(12)中的清液通过所述过滤板(50)进入到所述溢流区(13)内；

导液板(60)，所述导液板(60)与所述冷却塔(10)连接，并遮挡所述溢流区(13)的上方，以使所述溢流区(13)上方的液体流入到所述沉降区(12)内。

5.根据权利要求4所述的冷却装置，其特征在于，所述过滤板(50)竖直设置。

6.根据权利要求4所述的冷却装置，其特征在于，所述冷却装置还包括催化剂过滤装置(70)，所述催化剂过滤装置(70)的入口与所述沉降区(12)连通，以将沉降得到的颗粒物进行过滤，所述催化剂过滤装置(70)的出口与所述喷淋装置(40)和/或所述冷凝水入口连通，以将过滤得到的净水循环利用。

7.根据权利要求4所述的冷却装置，其特征在于，所述冷却装置还包括回流通道(80)，所述回流通道(80)与所述溢流区(13)和所述冷凝水入口连通，以将所述溢流区(13)内的清液回流至所述供水管路内。

8.根据权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，所述冷却装置还包括：

防冲挡板(90)，所述防冲挡板(90)与所述冷却塔(10)连接，并与所述冷却塔(10)围成预冷凝区，所述产品气入口(11)位于所述预冷凝区(14)内；

预凝喷头(100)，所述预凝喷头(100)与所述防冲挡板(90)连接，并向所述预冷凝区(14)内喷淋冷凝水。

9.根据权利要求8所述的冷却装置，其特征在于，所述防冲挡板(90)具有折弯结构，并与所述冷却塔(10)遮挡所述预冷凝区(14)的顶部和侧部，所述预冷凝区(14)的底部开口。

10.根据权利要求8所述的冷却装置，其特征在于，所述冷却装置还包括防凝喷头(110)，所述防凝喷头(110)与所述防冲挡板(90)和/或所述冷却塔(10)连接，并向所述预冷凝区(14)内喷淋冷凝水，以避免所述产品气中析出的固体附着到所述防冲挡板(90)上。

11.根据权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，所述冷却装置还包括冷凝水分布器(120)，所述冷凝水分布器(120)与所述冷凝水入口连通。

12.根据权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，所述冷却装置还包括产品气分布器(130)，所述产品气分布器(130)与所述冷却塔(10)连接，所述产品气分布器(130)的高度高于所述产品气入口(11)的高度且低于所述挡板(20)的高度。