CN111170821A - 一种涉及催化剂再生及反应器双在线切换的丙烷脱氢工艺 - Google Patents

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Abstract

一种涉及催化剂再生及反应器双在线切换的丙烷脱氢工艺，包括催化脱氢过程和催化剂再生过程；原料在换热器中与从最后一级反应器中流出的产品气进行换热，之后经过加热炉加热进入反应器，每一级反应器都配一个中间加热炉，工艺气经加热炉加热到反应温度进入到下一级反应器，其中最后一级反应器设置两台反应器，分为运行反应器和备用反应器，两台反应器可以进行自由切换，从最后一级反应器流出的产品气与原料进行换热，之后冷却，随后进入分离系统进行分离得到最终产物丙烯。从最后一级反应器参与完反应的待再生的催化剂通过催化剂收集器收集后进行淘析、烧焦获得再生后的催化剂，再生后的催化剂依次进入各级反应器参与反应，实现催化剂循环使用。

Description

一种涉及催化剂再生及反应器双在线切换的丙烷脱氢工艺
技术领域
本发明涉及丙烷脱氢生产制丙烯领域，具体涉及一种涉及催化剂再生及反应器双在线切换的丙烷脱氢工艺
背景技术
目前世界范围内丙烷脱氢制丙烯工艺主要有两种，分别是美国UOP工艺及美国Lummus两种工艺。
上述两种工艺的主要差别主要是在催化剂方面的不同。
Lummus工艺中固定床采用铬系催化剂，该铬系催化剂有毒，催化剂报废后处理难度大。
UOP工艺采用铂系催化剂，其无毒，热稳定性好，投资低，因此也是目前占据国内市场份额比较大的原因。
UOP工艺：丙烷与一定比例的氢气混合后依次经过第一反应器，第二反应器，第三反应器和第四反应器反应得到产品后，进入后续分离系统。催化剂的流动方向与原料一致再生后的催化剂依次进入第一反应器，第二反应器，第三反应器和第四反应器，然后进行催化剂淘析，进入再生塔，催化剂再生，再生后的催化剂进入反应器参与反应。工艺气经过前三个反应器反应后烯烃含量最高，此时催化剂上面含碳量最高催化剂活性最低，当烯烃含量高与催化剂活性最低相遇时，只能通过提高反应温度进行反应。高温容易导致积碳，所以在UOP传统设计工艺中第四反应器在线时间最短，严重影响到产能。
但是上述UOP工艺具有终端反应器容易堵塞，运行周期短等缺点。
发明内容
本发明的目的是提供一种涉及催化剂再生及反应器双在线切换的丙烷脱氢工艺，解决反应器运行周期短，检修频繁等问题，具有节约成本，提高产量，增长运行周期等特点。
为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：
一种涉及催化剂再生及反应器双在线切换的丙烷脱氢工艺，其包括：原料通过换热器与产品气进行换热，随后经过加热炉加热后依次进入多级反应器；每一级反应器配一个中间加热炉，工艺气经加热炉加热到反应温度后进入到下一级反应器，从最后一级反应器流出的产品气与原料进行换热，之后再冷却，随后通过压缩机送往分离系统进行分离得到最终产物，其中最后一级反应器设置两台反应器，分为形成可切换的一用一备运行反应器和备用反应器模式，两台反应器可以自由切换；
当备用反应器需要切换为运行反应器之前，对备用反应器内的压力、温度进行调整，使之与运行反应器内的压力、温度相同后再进行切换；
含有积碳的待再生催化剂经过催化剂再生塔进行烧焦去除积碳，得到再生催化剂，再生催化剂利用加热后的提升气提升进入第一级反应器，随后依次经过各级反应器进行反应，到最后一级反应器中参与反应完成之后的含有积碳的待再生催化剂经过催化剂收集器进行收集，随后进入闭锁料斗中进行淘析，淘析之后进入催化剂再生塔进行烧焦，从而实现催化剂的连续再生。
优选的，备用反应器在备用状态下反应器内部充入的气体为氮气。
优选的，对备用反应器中气体环境进行置换时使用的气体为干气，置换到氧气+氮气含量＜5％，优选2％，置换出的气体排入湿火炬系统。
优选的，在进行切换前，利用干气对备用反应器进行充压，直至达到运行反应器内的压力。
优选的，在进行切换前，通过加热器对备用反应器进行预热，预热升温速度为20～30℃/h，直至达到运行反应器内的温度。
在本发明所述涉及催化剂再生及反应器双在线切换的丙烷脱氢工艺中：
原料通过换热器与产品气进行换热，随后经过加热炉加热后依次进入多级反应器；每一级反应器配一个中间加热炉，工艺气经加热炉加热到反应温度后进入到下一级反应器，从最后一级反应器流出的产品气与原料进行换热，之后再冷却，随后通过压缩机送往分离系统进行分离得到最终产物，其中最后一级反应器设置两台反应器，分为形成可切换的一用一备运行反应器和备用反应器模式，两台反应器可以自由切换。
随着运行周期的增加，最后一级反应器中的运行反应器由于内外网压差大幅增加，反应温度持续降低，从而使运行反应器的运行状态不佳，这时就需要把运行反应器与备用反应器进行切换，实现装置的高效运行。
当备用反应器需要切换为运行反应器之前，反应器不能冷态直接切换，会导致温差太大，损伤内部件，需要对备用反应器内的压力、温度进行调整，使之与运行反应器内的压力、温度相同后再进行切换。首先备用反应器中的氮气需要置换为工艺气，利用干气先对备用反应器中的氮气进行置换，置换到氧气+氮气含量体积比＜5％，优选2％以下，置换出来的气体排入湿火炬系统。置换合格后，利用干气把备用反应器与运行反应器压力充成一样后，把备用反应器的出口打开，继续充入干气，当干气流量到达一定流量之后，通过蒸汽加热器控制升温速度在20～30℃/h加热到380～400℃，之后经过加热器加热到反应温度600～650℃，使备用反应器的温度与运行反应器的温度一致；然后把工艺气经过手阀切换到备用反应器，把原运行的反应器出入口手阀关闭。这样就完成了备用反应器到运行状态的切换。
干气经过蒸汽加热器，加热器，流量计，阀进入备用反应器，打开备用反应器的出口之后，经过备用反应器的干气进入缓冲罐与产品气混合后进入分离系统。
原运行反应器停止运行之后利用上述干气流程，对原运行的反应器进行降温，氮气置换等操作；之后对原运行反应器进行在线检修等作业，不影响装置的连续在线运行。
含有积碳的待再生催化剂经过催化剂再生塔进行烧焦去除积碳，得到再生催化剂，再生催化剂利用加热后的提升气提升进入第一级反应器，随后依次经过各级反应器进行反应，到最后一级反应器中参与反应完成之后的含有积碳的待再生催化剂经过催化剂收集器进行收集，随后进入闭锁料斗中进行淘析，淘析之后进入催化剂再生塔进行烧焦，从而实现催化剂的连续再生。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明所述涉及催化剂再生及反应器双在线切换的丙烷脱氢工艺，在保证催化剂连续再生的前提下，完成反应器的在线切换，避免因最后一级反应器堵塞问题影响装置长周期运行，降低了装置检修的次数，从而使装置的运行周期变长，提高产量，降低检修费用。
附图说明
图1为本发明实施例的催化剂循环再生流程图。
图2为本发明实施例的催化制氢工艺流程图。
具体实施方式
参见图1，本发明所述涉及催化剂再生及反应器双在线切换的丙烷脱氢工艺，其包括以下步骤：
催化脱氢：原料从换热器E01A(E01B备用)与产品气进行换热，随后经过加热炉H01加热到反应温度，进入反应器R1，然后通过加热炉H02加热，进入反应器R2，并再通过加热炉H03加热进入反应器R3，再后来经过加热炉H04A加热进入反应器R4A(R4B备用)，从反应器R4A出来的产品气经过缓冲罐L进入换热器E01A(E01B备用)，与原料进行换热之后经过水冷却器E02A(E02B对应换热器E01B)，之后通过压缩机送往分离系统GS进行分离得到最终产物丙烯。
反应器切换：随着运行周期的增加，最后一级反应器中的运行反应器由于内外网压差大幅增加，反应温度持续降低，从而使运行反应器的运行状态不佳，这时就需要把运行反应器与备用反应器进行切换，实现装置的高效运行。
首先利用干气经过蒸汽加热器E03，加热器H，流量计FI，阀V1B，V2B，V3B，V4B，V5B(R4A为备用反应器时对应阀V1A，V2A，V3A，V4A，V5A)进入备用R4B，先对备用反应器R4B中的氮气进行置换，置换到氧气+氮气含量体积比＜1.5％，置换出来的气体排入湿火炬系统WF。置换合格后，利用干气把备用反应器R4B与运行反应器R4A压力充成一样后，把备用反应器R4B的出口打开，继续充入干气，当干气流量到达一定流量之后，通过蒸汽加热器E03控制升温速度在20℃/h加热到380℃，之后经过加热器H加热到反应温度650℃，使备用反应器R4B的温度与运行反应器R4A的温度一致；然后把工艺气经过手阀切换到备用反应器R4B，经过备用反应器的干气进入缓冲罐L与产品气混合后进入分离系统GS。把原运行的反应器R4A出入口手阀关闭。这样就完成了备用反应器到运行状态的切换。
原运行反应器R4A停止运行之后利用上述干气流程，对原运行的反应器R4A进行降温，氮气置换等操作；之后对原运行反应器R4A进行在线检修等作业，不影响装置的连续在线运行。
催化剂再生：反应后带有积碳的待再生催化剂经过催化剂再生塔V10进行烧焦去除积碳，通过流量控制料斗V11控制催化剂循环速率，之后进入氮气环境的闭锁料斗V12进行降温，降温之后再生后的催化剂进入闭锁料斗V14中，在闭锁料斗V14中将氮气环境切换成氢气环境，利用蒸汽加热器E02加热过的提升气将再生后的催化剂送入反应器R01，经过反应器R1的催化剂在催化剂收集器V01中收集，随后利用蒸汽加热器E01加热过的提升气将催化剂收集器V01中收集催化剂送入反应器R02，在R02中参与反应后的催化剂在催化剂收集器V03中收集，随后利用蒸汽加热器E01加热过的提升气将催化剂收集器V03中收集催化剂送入反应器R03，在R03中参与反应后的催化剂在催化剂收集器V04中收集，随后利用蒸汽加热器E01加热过的提升气将催化剂收集器V04中收集催化剂送入最终到反应器R4A(R4B备用)中。经过反应器R4A反应后的待再生催化剂收集在催化剂收集器V07(V07B对应R4B)中，然后待再生催化剂流经闭锁料斗V13A(V13B对应R4B)，在闭锁料斗V13A中氢气环境转换成氮气环境，然后利用风机C01将待再生的催化剂送往催化剂收集器V08，后进入到分离料斗V09中利用风机C02进行淘析，去除多余粉尘，最后去往催化剂再生塔V10进行再生，从而实现催化剂连续再生。

Claims (5)

1.一种涉及催化剂再生及反应器双在线切换的丙烷脱氢工艺，其特征是，包括：
原料通过换热器与产品气进行换热，随后经过加热炉加热后依次进入多级反应器；每一级反应器配一个中间加热炉，工艺气经加热炉加热到反应温度后进入到下一级反应器，从最后一级反应器流出的产品气与原料进行换热，之后再冷却，随后通过压缩机送往分离系统进行分离得到最终产物，其中最后一级反应器设置两台反应器，分为形成可切换的一用一备运行反应器和备用反应器模式，两台反应器可以自由切换；
当备用反应器需要切换为运行反应器之前，对备用反应器内的压力、温度进行调整，使之与运行反应器内的压力、温度相同后再进行切换；
含有积碳的待再生催化剂经过催化剂再生塔进行烧焦去除积碳，得到再生催化剂，再生催化剂利用加热后的提升气提升进入第一级反应器，随后依次经过各级反应器进行反应，到最后一级反应器中参与反应完成之后的含有积碳的待再生催化剂经过催化剂收集器进行收集，随后进入闭锁料斗中进行淘析，淘析之后进入催化剂再生塔进行烧焦，从而实现催化剂的连续再生。
2.如权利要求1所述的涉及催化剂再生及反应器双在线切换的丙烷脱氢工艺，其特征是，备用反应器在备用状态下反应器内部充入的气体为氮气。
3.如权利要求1所述的涉及催化剂再生及反应器双在线切换的丙烷脱氢工艺，其特征是，对备用反应器中气体环境进行置换时使用的气体为干气，置换到氧气+氮气含量体积比＜5％，优选为2％，置换出的气体排入湿火炬系统。
4.如权利要求3所述的涉及催化剂再生及反应器双在线切换的丙烷脱氢工艺，其特征是，对备用反应器中气体环境进行置换完成之后，利用干气继续对备用反应器进行充压，直至达到运行反应器内的压力。
5.如权利要求3所述的涉及催化剂再生及反应器双在线切换的丙烷脱氢工艺，其特征是，对备用反应器中气体环境进行置换完成之后，通过加热器对干气进行加热，使备用反应器进行预热，预热升温速度为20～30℃/h，直至达到运行反应器内的温度。
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