【正文】 果相一致。 三 .反應(yīng)壓力 改變反應(yīng)壓力可以改變反應(yīng)途徑中烯烴生成和芳構(gòu)化反應(yīng)速率。對(duì)于這種串聯(lián)反應(yīng) ,降低壓力有助于降低 2 反應(yīng)的耦聯(lián)度 ,而升高壓力則有利于芳烴和積炭的生成。因此通常 選擇常壓作為 反應(yīng)的最佳 條件。 13 四 .稀釋劑 在反應(yīng)原料中加入稀釋劑 ,可以起到降低甲醇分壓的作用 ,從而有助于低碳烯烴的生成。在反應(yīng)中通常采用惰性氣體和水蒸氣作為稀釋劑。水蒸氣的引入除了降低甲醇分壓之外 ,還可以起到有效延緩催化劑積炭和失活的效果。原因可能是水分子可以與積炭前驅(qū)體在催化劑表面產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)吸附 ,并且可以將催化劑表面的 L 酸位轉(zhuǎn)化為 B 酸位。但水蒸氣的引入對(duì)反應(yīng)也有不利的影響 ,會(huì)使分子篩催化劑在惡劣的水熱環(huán)境下產(chǎn)生物理化學(xué)性質(zhì)的改變 ,從而導(dǎo)致催化劑的不可逆失活。通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn) ,甲醇中混入適量 的水共同進(jìn)料 ,可以得到最佳的反應(yīng)效果。 第四節(jié) 甲醇制 烯烴 工藝流程及主要設(shè)備 一 .MTO 工藝流程及主要設(shè)備 現(xiàn)以采用 大連化物所的 DMTO 技術(shù) ，規(guī)模為 1200kt/a 的甲醇制烯烴項(xiàng)目 為例，詳細(xì)介紹 MTO 工藝流程及主要設(shè)備。 主要操作條件 在高選擇性催化劑上， MTO 發(fā)生兩個(gè)主反應(yīng)： 2CH3OH → C2H4+2H2O H= △ 3CH3OH → C3H6+3H2O H= △ 反應(yīng)溫度： 400500℃ 反應(yīng)壓力： 再生溫度： 600700℃ 再生壓力： 催化劑： D803CII01 反應(yīng)器類型：流化床反應(yīng)器 工藝概述 MTO 工藝由甲醇轉(zhuǎn)化烯烴單元和輕烯烴回收單元組成， 在甲醇轉(zhuǎn)化單元中通過(guò)流化床反應(yīng)器將甲醇轉(zhuǎn)化為烯烴，再進(jìn)入烯烴回收單元中將輕烯烴回收，得到主產(chǎn)品乙烯、丙烯，副產(chǎn)品為丁烯、 C5 以上組分和燃料氣。 轉(zhuǎn)化工藝流程說(shuō)明 （附工藝流程圖，見(jiàn)附圖 1） 14 附圖 1：甲醇轉(zhuǎn)化烯烴工藝流程圖 15 附圖 2：烯烴回收工藝流程圖 16 MTO 工藝是將甲醇轉(zhuǎn)化為輕烯烴 (主要是乙烯和丙烯 )的氣相流化床 催化工藝。 MTO 單元由進(jìn)料汽化和產(chǎn)品急冷區(qū)，反應(yīng) /再生區(qū)，蒸汽發(fā)生區(qū)，燃燒空氣和廢氣區(qū)幾部分組成。 ① 進(jìn)料汽化和產(chǎn)品急冷區(qū) 進(jìn)料汽化和產(chǎn)品急冷區(qū)由甲醇進(jìn)料緩沖罐，進(jìn)料閃蒸罐，洗滌水汽提塔，急冷塔，產(chǎn)品分離塔和產(chǎn)品 /水汽提塔組成。 來(lái)自于甲醇裝置的甲醇經(jīng)過(guò)與汽提后的水換熱，在中間冷凝器中部汽化后進(jìn)入進(jìn)料閃蒸罐，然后進(jìn)入汽化器汽化，并用蒸汽過(guò)熱后送入 MTO 反應(yīng)器。反應(yīng)器出口物料經(jīng)冷卻后送入急冷塔。 閃蒸罐底部少量含水物料進(jìn)入氧化物汽提塔中。一些 殘留的甲醇被汽提返回到進(jìn)料閃蒸罐。 急冷塔用水直接冷卻反應(yīng)后物料，同時(shí)也除去反應(yīng)產(chǎn)物中的雜質(zhì)。水是 MTO 反應(yīng)的產(chǎn)物之一，甲醇進(jìn)料中的大部分氧轉(zhuǎn)化為水。 MTO 反應(yīng)產(chǎn)物中會(huì)含有極少量的醋酸，冷凝后回流到急冷塔。為了中和這些酸，在回流中注入少量的堿（氫氧化鈉）。為了控制回流中的固體含量，由急冷塔底抽出廢水，送到界區(qū)外的水處理裝置。 急冷塔頂?shù)臍庀嗨腿氘a(chǎn)品分離器中。產(chǎn)品分離器頂部的烯烴產(chǎn)品送入烯烴回收單元，進(jìn)行壓縮，分餾和凈化。自產(chǎn)品分離器底部出來(lái)的物料送入水汽提塔，殘留的輕烴被汽提出來(lái)，在中間冷凝器中與 新鮮進(jìn)料換熱后回到產(chǎn)品分離器。汽提后底部的凈產(chǎn)品水與進(jìn)料甲醇換熱冷卻到環(huán)境溫度，被送到界區(qū)外再利用或處理。洗滌水汽提塔底主要是純水，送到輕烯烴回收單元以回收 MTO 生成氣中未反應(yīng)的甲醇。水和回收的甲醇返回到氧化物汽提塔，在這里甲醇和一些被吸收的輕質(zhì)物被汽提，送入進(jìn)料閃蒸罐。汽提后的水返回氧化物汽提塔。 ② 流化催化反應(yīng)和再生區(qū) MTO 的反應(yīng)器是快速流化床型的催化裂化設(shè)計(jì)。反應(yīng)實(shí)際在反應(yīng)器下部發(fā)生，此部分由進(jìn)料分布器，催化劑流化床和出口提升器組成。反應(yīng)器的上部主要是氣相與催化劑的分離區(qū)。在反應(yīng)器提升器出 口的初級(jí)預(yù)分離之后，進(jìn)入多級(jí)旋風(fēng)分離器和外置的三級(jí)分離器來(lái)完成整個(gè)分離。分離出來(lái)的催化劑繼續(xù)通過(guò)再循環(huán)滑閥自反應(yīng)器上部循環(huán)回反應(yīng)器下部，以保證反應(yīng)器下部的催化劑層密度。反應(yīng)溫度通過(guò)催化劑冷卻器控制。催化劑冷卻器通過(guò)產(chǎn)生蒸汽吸收反應(yīng)熱。蒸汽分離罐和鍋爐給水循環(huán)泵是蒸汽發(fā)生系統(tǒng)的一部分。 MTO 過(guò)程中會(huì)在催化劑上形成積碳。因此，催化劑需連續(xù)再生以保持理想的活性。烴類在待生催化劑汽提塔中從待生催化劑中汽提出來(lái)。待生催化劑通過(guò)待生催化劑立管和提升器送到再生器。 MTO 的再生器是鼓泡床型，由分布器（再生器空氣）、 催化劑流化床和多級(jí)旋風(fēng)分離器組成。催化劑的再生是放熱的。焦碳燃燒產(chǎn)生的熱量被再生催化劑冷卻器中產(chǎn)生的蒸汽回收。催化劑冷卻器是后混合型。調(diào)整進(jìn)出冷卻器的催化劑循環(huán)量來(lái)控制熱負(fù)荷。而催化劑的循環(huán)量由注入冷卻器的流化介質(zhì)（松動(dòng)空氣）的量控制。蒸汽分離罐和鍋爐給水循環(huán)泵包括在蒸汽發(fā)生系統(tǒng)。除焦后的催化劑通過(guò)再生催化劑立管回到反應(yīng)器。 ③ 再生空氣和廢氣區(qū) 再生空氣區(qū)由主風(fēng)機(jī)、直接燃燒空氣加熱器和提升風(fēng)機(jī)組成。主風(fēng)機(jī)提供的助燃空氣經(jīng)直接燃燒空氣加熱器后進(jìn)入再生器。直接燃燒空氣加熱器只在開(kāi)工時(shí)使用，以將再生器的溫度提 高到正常操作溫度。 提升風(fēng)機(jī)為再生催化劑冷卻器提供松動(dòng)空氣，還為待生催化劑從反應(yīng)器轉(zhuǎn)移到再生器提供提升空氣。提升空氣需要助燃空氣所需的較高壓力。通常認(rèn)為用主風(fēng)機(jī)提供松動(dòng)風(fēng)和提升空氣的設(shè)計(jì)是不經(jīng)濟(jì)的。然而，如果充足的工藝空氣可以被利用來(lái)滿足松動(dòng)風(fēng)和提升風(fēng)的需要，可以不用提升風(fēng)機(jī)。 廢氣區(qū)由煙氣冷卻器，煙氣過(guò)濾器和煙囪組成。來(lái)自再生器的煙氣在煙氣冷卻器發(fā)生高壓蒸汽，回收熱量。出冷卻器的煙氣進(jìn)入煙氣過(guò)濾器，除去其中的催化劑顆粒。出過(guò)濾器的煙氣由煙囪排空。為了減少催化劑損失，從煙氣過(guò)濾器回收的物料進(jìn)入廢氣精分離 器。分離器將回收的催化劑分為兩類。較大的顆粒循環(huán)回 MTO 再生器。較小的顆粒被處理掉。 輕烯烴回收工藝流程說(shuō)明 （附工藝流程圖，見(jiàn)附圖 2） 進(jìn)入輕烯烴回收單元（ LORP）的原料是來(lái)自 MTO 單元的氣相。 LORP 單元的目的是壓縮，冷凝，分離和凈化有價(jià)值的輕烯烴產(chǎn)品（通常指乙烯和丙烯）。 LORP 單元由以下幾部分組成：壓縮，二甲醚回收，水洗，堿洗，干燥，乙炔變換，分餾，丙烯冷卻和一個(gè)氧化物回收單元（ ORU）。 ① 壓縮區(qū) 壓縮區(qū)由 MTO 產(chǎn)品壓縮機(jī)，級(jí)間吸入罐和級(jí)間冷卻器組成。在接近周圍環(huán)境溫度、 壓力下， MTO 的氣體物流送入 LORP 單元的壓縮部分。為了回收烯烴產(chǎn)品，首先將操作壓力提高到能濃縮和通過(guò)分餾來(lái)分離的壓力等級(jí)水平是非常必要的。 MTO 產(chǎn)品壓縮機(jī)是多級(jí)離心壓縮機(jī)。壓縮機(jī)的級(jí)間流在級(jí)間冷卻器和級(jí)間吸入罐中冷卻和閃蒸。由水和溶解的輕烴組成的級(jí)間冷凝物計(jì)量后通過(guò)級(jí)間罐回到上一級(jí)吸入罐。純冷凝物被泵回到 MTO 單元。 ② 二甲醚回收區(qū) 來(lái)自于最后一級(jí)壓縮機(jī)冷卻器的流出物送入二甲醚汽提負(fù)荷罐。在這里液態(tài)烴和水相是同時(shí)存在的。在二甲醚汽提負(fù)荷罐中兩液相從烴類氣相中分離出來(lái)。二甲醚在兩相態(tài)中都存在。二 甲醚如返回 MTO 單元反應(yīng)器可轉(zhuǎn)化為有價(jià)值烯烴。因此將二甲醚從輕烴中回收。液態(tài)烴被泵送到二甲醚汽提塔。二甲醚從液態(tài)烴中汽提出來(lái)并回到壓縮機(jī)最后一級(jí)的級(jí)間冷卻器。二甲醚汽提塔的純塔底物冷卻到環(huán)境溫度后送入水洗區(qū)。 出二甲醚汽提負(fù)荷罐的氣相去氧化物吸收塔。在氧化物吸收塔中來(lái)自于 MTO 單元的水用于吸收產(chǎn)品氣相中的二甲醚。帶有二甲醚的水回到 MTO 單元。 ③ 水洗區(qū) 二甲醚回收以后，氣相和液態(tài)的烴中還含有殘留的甲醇。用水來(lái)回收這些物流中的甲醇。吸收水在 LORP 單元和 MTO 單元的洗滌水汽提塔間循環(huán)。 MTO 的液態(tài)烴產(chǎn)品在水洗塔中洗滌。甲醇被吸收后，液體送入 LORP 單元的分餾區(qū)。 MTO 的汽相產(chǎn)品送入堿洗區(qū)。來(lái)自于水洗塔和氧化物吸收塔的富甲醇水回到 MTO 單元。在 MTO 洗滌水汽提塔中甲醇從廢水中汽提出來(lái)循環(huán)回 MTO 反應(yīng)器。 17 ④ 堿洗區(qū) MTO 氣相產(chǎn)品中的二氧化碳產(chǎn)物在堿洗塔中脫除。堿洗塔有三股堿液回流和一股水回流來(lái)脫除殘余的堿。堿洗區(qū)包括補(bǔ)充堿和水的中間罐和注入泵。廢堿脫氣后送出界區(qū)處理。二氧化碳脫除后， MTO 氣相產(chǎn)品被冷卻然后送入干燥區(qū)。 ⑤ 干燥區(qū) MTO 的氣體產(chǎn)物需干燥處理，為 下游的低溫工段做準(zhǔn)備。干燥區(qū)由兩個(gè) MTO 產(chǎn)品干燥器和再生設(shè)備組成。干燥器用分子篩脫水。來(lái)自于 LORP 單元的輕質(zhì)氣體用于再生干燥劑。再生設(shè)備由再生加熱器，再生冷卻器和再生分離罐組成。脫水后，再生的氣體混入燃料氣系統(tǒng)。干燥后的反應(yīng)氣送入分餾區(qū)的脫乙烷塔。脫乙烷塔的塔頂氣壓縮后送入乙炔轉(zhuǎn)換區(qū)。 ⑥ 乙炔轉(zhuǎn)換區(qū) 脫乙烷塔頂氣中包含 C2 和更輕的物料。物流中的副產(chǎn)物乙炔被選擇加氫轉(zhuǎn)化為乙烯。乙炔轉(zhuǎn)化是氣相催化工藝。這個(gè)區(qū)由兩個(gè)乙炔轉(zhuǎn)換塔和一個(gè)防護(hù)床組成。進(jìn)料加熱器包括在內(nèi)， 用來(lái)調(diào)整反應(yīng)的選擇性。 下游防 護(hù)床從轉(zhuǎn)換塔流出物中脫除痕跡的副產(chǎn)物。防護(hù)床與 MTO 的產(chǎn)品干燥器共用同一干燥氣再生系統(tǒng)。轉(zhuǎn)換塔的氣相再生設(shè)備包括在此區(qū)中。乙炔轉(zhuǎn)換區(qū)的物流冷卻后送入脫乙烷塔頂冷凝器。 ⑦ 分餾區(qū) 分餾區(qū)由脫乙烷塔，脫甲烷塔， C2 分離塔，脫丙烷塔， C3 分離塔和脫丁烷塔組成。在壓縮，氧化物回收，堿洗和干燥之后， MTO 產(chǎn)品氣冷卻后進(jìn)入脫乙烷塔。脫乙烷塔頂產(chǎn)品是混合的 C2 組分。由丙烷和更重的烴類組成的脫乙烷塔底物送入脫丙烷塔。脫乙烷塔頂物壓縮后送入乙炔轉(zhuǎn)換單元 。來(lái)自于脫乙烷塔接收器的凈氣相產(chǎn)品送入 甲烷塔進(jìn)料冷凍器。 脫甲烷塔從混合 C2 物流中脫除輕雜質(zhì)（包括甲烷，氫和惰性氣體）。脫甲烷塔頂物送去做燃料氣。脫甲烷塔底物送入 C2 分離塔。在 C2 分離塔中乙烯產(chǎn)品從乙烷中分離出來(lái)。分離塔頂?shù)募兾镔|(zhì)送入乙烯儲(chǔ)罐。塔底物蒸發(fā)，加熱后并入燃料氣系統(tǒng)。 脫乙烷塔塔底物流進(jìn)入脫丙烷塔。混合的 C3 組分在脫丙烷塔中與較重的 C4 以上物料分離。脫丙烷塔頂物送入氧化物回收單元（ ORU）。采用液相吸收工藝脫除痕量的氧化物。 ORU 包括惰性氣體再生設(shè)備。脫丙烷塔塔頂物在 ORU 單元處理后，送入 C3 分離塔。脫丙烷塔底物送入脫丁烷塔。在 C3 分離塔中丙烯與丙烷分離。塔頂物泵送儲(chǔ)存。分離塔塔底飽和的丙烷產(chǎn)品汽化后混入燃料氣系統(tǒng)。 脫丁烷塔（如果需要）從戊烷和更重的烴類中分離出丁烷。脫丁烷塔的進(jìn)料是脫丙烷塔底物和水洗塔產(chǎn)品的混合物。脫丁烷塔的塔頂和塔底產(chǎn)品送去儲(chǔ)存。 ⑧ 丙烯制冷區(qū) LORP 單元濃縮和分離輕烴需要在低溫、高壓條件下操作。用丙烯產(chǎn)品做制冷劑。丙烯制冷區(qū)由多級(jí)離心式丙烯制冷壓縮機(jī)和一個(gè)丙烯緩沖罐組成。 LORP 單元中多個(gè)冷卻器，冷凝器和再沸器都是用丙烯做制冷劑。 表 31 原材料消耗定額 公用工程消耗定額 表 32 公用工程消耗定額 裝置物料平衡 本裝置的原料為甲醇，產(chǎn)品為乙烯、丙烯，主要副產(chǎn)品為丁烯、 C5 以 上產(chǎn)品、燃料氣。裝置物料平衡見(jiàn)表 33。 表 33 裝置物料平衡表 18 本裝置主要設(shè)備包括： 分離設(shè)備、反應(yīng)器、再生器等 。本裝置的設(shè)備數(shù)量較多，壓力均較低，少部分設(shè)備使用溫度較高。大部分設(shè)備材料為碳鋼，部分使用溫度較高設(shè)備，采用 ASME 347H 材料，少部分設(shè)備帶有襯里，另有少量板式換熱器采用鈦材及鋁材。 （ 1）反應(yīng)器 反應(yīng)器是本項(xiàng)目的關(guān)鍵設(shè)備，體積大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)計(jì)溫度較高，對(duì)制造工藝要求高，其中部分內(nèi)件需進(jìn)口，設(shè)備外殼須采用耐熱不繡鋼材料 347H，外殼可與專利商協(xié)商國(guó)內(nèi)制造。屬超限設(shè)備，需現(xiàn)場(chǎng)制造。 （ 2）再生器 再生器是本項(xiàng)目關(guān)鍵的設(shè)備，體積大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜， 設(shè)計(jì)溫度較高，其中須用耐火材料襯里，對(duì)制造工藝要求高，其中部分內(nèi)件需進(jìn)口，設(shè)備外殼可國(guó)內(nèi)制造。屬超限設(shè)備，需現(xiàn)場(chǎng)制造。 （ 3）重要泵類、壓縮機(jī)及其他機(jī)械設(shè)備 本項(xiàng)目涉及的泵類、壓縮機(jī)及其他 機(jī)械設(shè)備，能國(guó)內(nèi)采購(gòu)的，盡量國(guó)內(nèi)采購(gòu)，不能國(guó)內(nèi)采購(gòu)的，從國(guó)外引 進(jìn)。 主要設(shè)備見(jiàn)表 3419 表 34 設(shè)備一覽表序號(hào) 設(shè)備名稱 設(shè)備規(guī)格 內(nèi)件 設(shè)計(jì)條件 材料 單位 數(shù)量 備注 溫度℃ 壓力 kPa 1 反應(yīng)器 上部Ф 9578x10500 下部Ф 7814x17000 570/570 345/458 A240 型 347H 臺(tái) 2 內(nèi)置旋風(fēng)分離器，原料分布器， 內(nèi)部有抗磨損襯套 2 再生器 上部 Ф 6721x9500 下部 Ф 5335x6100 788/343 345/418 脫氧碳鋼 內(nèi)置件 304 臺(tái) 2 內(nèi)置旋風(fēng)分離器、空氣分布器、 四個(gè)燃燒油槍組件 3 待生催化劑 汽提塔 Ф 1059x6348 570 422 A240 型 347H 臺(tái) 2 九層塔盤， 6 管蒸汽分布器 4 再生催化劑汽提塔 Ф 1237x3625 343 418 脫氧碳鋼 臺(tái) 2 三層塔盤，內(nèi)件為 304 5 氧化物汽提塔 Ф 1092x19900 Ф 3025x19900 篩板塔 170 500 碳鋼 臺(tái) 2 底部 4030ID 5100TL 容器 6 洗滌水汽提塔 Ф 756x9100 篩板塔