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1、(10)申请公布号 CN 102951982 A (43)申请公布日 2013.03.06 CN 102951982 A *CN102951982A* (21)申请号 201110253681.9 (22)申请日 2011.08.25 C07C 1/20(2006.01) C07C 11/02(2006.01) (71)申请人 中国石油化工股份有限公司 地址 100728 北京市朝阳区朝阳门北大街 22 号 申请人 中石化洛阳工程有限公司 (72)发明人 施磊 乔立功 汤红年 陈俊武 刘昱 张洁 昌国平 李海瑞 (74)专利代理机构 郑州中民专利代理有限公司 41110 代理人 郭中民 (54。
2、) 发明名称 一种降低含氧化合物制烯烃装置能耗的方法 (57) 摘要 本发明提供了一种降低含氧化合物制烯烃装 置能耗的方法 ： 液态含氧化合物原料首先经原料 预热器预热到一定温度， 然后分为两股， 一股经原 料汽化器加热气化， 成为气相原料 ； 另一股经雾 化成为雾化的液相原料 ； 气相原料与雾化的液相 原料在原料 / 反应气换热器前混合， 以雾状流的 形式进入原料 / 反应气换热器， 与来自反应器的 高温反应生成油气充分换热以回收高温反应生成 油气的高温位热量， 回收高温位热量后的原料完 全气化， 成为高温气化原料气， 高温气化原料气随 后进入反应器反应 ； 来自反应器的高温反应生成 油气经。
3、原料 / 反应气换热器换热后送至后部急冷 水洗系统 ； 本发明的方法可以有效地提高换热器 换热效果、 缩小换热器体积、 降低装置能耗。 (51)Int.Cl. 权利要求书 3 页 说明书 3 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 3 页 说明书 3 页 附图 1 页 1/3 页 2 1. 一种降低含氧化合物制烯烃装置能耗的方法， 其特征在于包括如下步骤 ： 1) 来自装置外的液态含氧化合物原料首先预热到一定温度 ； 2) 步骤 1) 中经预热的液态原料分为两股， 一股经加热气化， 成为气相原料 ； 另一股经 升压后通过雾化喷嘴进行雾化， 成为。
4、雾化的液相原料 ； 3)步骤2)中的气相原料与雾化的液相原料在原料/反应气换热器前混合， 然后以雾状 流的形式进入原料 / 反应气换热器， 与来自反应器的高温反应生成油气充分换热以回收高 温反应生成油气的高温位热量， 回收高温位热量后的原料完全气化， 成为高温气化原料气， 高温气化原料气随后进入反应器反应 ； 来自反应器的高温反应生成油气经原料 / 反应气换 热器换热后送至后部急冷水洗系统 ； 所述步骤 1) 中的原料预热温度为 20 150 ； 所述步骤 2) 中雾化的液相原料的温度为 20 150； 雾化的液相原料呈饱和状态， 占 进原料 / 反应气换热器原料总量的质量百分比为 5 50；。
5、 气相原料占进原料 / 反应气换 热器原料总量的质量百分比为 50 95 ； 所述步骤 3) 中高温反应生成油气的温度为 300 650， 操作压力为 0.1 0.5MPaG。 2. 根据权利要求 1 所述的方法， 其特征在于 ： 所述步骤 1) 中的原料预热温度为 40 120 ； 所述步骤 2) 中雾化的液相原料的温度为 40 120； 雾化的液相原料呈饱和状态， 占 进原料 / 反应气换热器原料总量的质量百分比为 15 35 ； 气相原料占进原料 / 反应气 换热器原料总量的质量百分比为 65 85 ； 所述步骤 3) 中高温反应生成油气的温度为 400 550， 操作压力为 0.1 0。
6、.3MPaG。 3. 根据权利要求 1 所述的方法， 其特征在于 ： 所述步骤 1) 中的原料预热温度为 60 120 ； 所述步骤 2) 中雾化的液相原料的温度为 60 120。 4. 根据权利要求 1、 2 或 3 所述的方法， 其特征在于 ： 所述的雾化喷嘴， 安装在原料进料 管线上， 靠近原料 / 反应气换热器 ； 雾化喷嘴数量可以为一个、 两个或多个， 呈均匀布置， 进 料管线中雾化的液体颗粒粒径小于 60 微米。 5. 根据权利要求 1、 2 或 3 所述的方法， 其特征在于 ： 所述的液态含氧化合物原料为甲 醇、 乙醇、 二甲醚或 C4 C10醇化合物中一种或一种以上的混合物。 。
7、6. 根据权利要求 4 所述的方法， 其特征在于 ： 所述的液态含氧化合物原料为甲醇、 乙 醇、 二甲醚或 C4 C10醇化合物中一种或一种以上的混合物。 7. 根据权利要求 1、 2 或 3 所述的方法， 其特征在于 ： 所述的原料 / 反应气换热器为管 壳式换热器， 换热器为并流、 逆流或错流操作方式。 8. 根据权利要求 4 所述的方法， 其特征在于 ： 所述的原料 / 反应气换热器为管壳式换 热器， 换热器为并流、 逆流或错流操作方式。 9. 根据权利要求 5 所述的方法， 其特征在于 ： 所述的原料 / 反应气换热器为管壳式换 热器， 换热器为并流、 逆流或错流操作方式。 10. 根。
8、据权利要求 6 所述的方法， 其特征在于 ： 所述的原料 / 反应气换热器为管壳式换 热器， 换热器为并流、 逆流或错流操作方式。 11. 根据权利要求 1、 2 或 3 所述的方法， 其特征在于 ： 在进入所述的反应器的高温气化 权 利 要 求 书 CN 102951982 A 2 2/3 页 3 原料气管线上引入第三股来自装置外液态含氧化合物原料， 该股原料为急冷原料， 急冷原 料经预热或不经过预热， 直接经急冷喷嘴雾化， 与高温气化原料气混合后一同进入反应器 反应。 12. 根据权利要求 11 所述的方法， 其特征在于 ： 所述的急冷喷嘴， 安装在原料进料管线 上， 靠近反应器入口 ； 。
9、急冷喷嘴数量可以为一个、 两个或多个， 呈均匀布置， 进料管线中雾化 的液体颗粒粒径小于 60 微米。 13. 根据权利要求 4 所述的方法， 其特征在于 ： 在进入所述的反应器的高温气化原料气 管线上引入第三股来自装置外液态含氧化合物原料， 该股原料为急冷原料， 急冷原料经预 热或不经过预热， 直接经急冷喷嘴雾化， 与高温气化原料气混合后一同进入反应器反应。 14. 根据权利要求 5 所述的方法， 其特征在于 ： 在进入所述的反应器的高温气化原料气 管线上引入第三股来自装置外液态含氧化合物原料， 该股原料为急冷原料， 急冷原料经预 热或不经过预热， 直接经急冷喷嘴雾化， 与高温气化原料气混合。
10、后一同进入反应器反应。 15. 根据权利要求 6 所述的方法， 其特征在于 ： 在进入所述的反应器的高温气化原料气 管线上引入第三股来自装置外液态含氧化合物原料， 该股原料为急冷原料， 急冷原料经预 热或不经过预热， 直接经急冷喷嘴雾化， 与高温气化原料气混合后一同进入反应器反应。 16. 根据权利要求 7 所述的方法， 其特征在于 ： 在进入所述的反应器的高温气化原料气 管线上引入第三股来自装置外液态含氧化合物原料， 该股原料为急冷原料， 急冷原料经预 热或不经过预热， 直接经急冷喷嘴雾化， 与高温气化原料气混合后一同进入反应器反应。 17. 根据权利要求 8 所述的方法， 其特征在于 ： 。
11、在进入所述的反应器的高温气化原料气 管线上引入第三股来自装置外液态含氧化合物原料， 该股原料为急冷原料， 急冷原料经预 热或不经过预热， 直接经急冷喷嘴雾化， 与高温气化原料气混合后一同进入反应器反应。 18. 根据权利要求 9 所述的方法， 其特征在于 ： 在进入所述的反应器的高温气化原料气 管线上引入第三股来自装置外液态含氧化合物原料， 该股原料为急冷原料， 急冷原料经预 热或不经过预热， 直接经急冷喷嘴雾化， 与高温气化原料气混合后一同进入反应器反应。 19. 根据权利要求 10 所述的方法， 其特征在于 ： 在进入所述的反应器的高温气化原料 气管线上引入第三股来自装置外液态含氧化合物原。
12、料， 该股原料为急冷原料， 急冷原料经 预热或不经过预热， 直接经急冷喷嘴雾化， 与高温气化原料气混合后一同进入反应器反应。 20. 根据权利要求 13 所述的方法， 其特征在于 ： 所述的急冷喷嘴， 安装在原料进料管线 上， 靠近反应器入口 ； 急冷喷嘴数量可以为一个、 两个或多个， 呈均匀布置， 进料管线中雾化 的液体颗粒粒径小于 60 微米。 21. 根据权利要求 14 所述的方法， 其特征在于 ： 所述的急冷喷嘴， 安装在原料进料管线 上， 靠近反应器入口 ； 急冷喷嘴数量可以为一个、 两个或多个， 呈均匀布置， 进料管线中雾化 的液体颗粒粒径小于 60 微米。 22. 根据权利要求1。
13、5 所述的方法， 其特征在于 ： 所述的急冷喷嘴， 安装在原料进料管线 上， 靠近反应器入口 ； 急冷喷嘴数量可以为一个、 两个或多个， 呈均匀布置， 进料管线中雾化 的液体颗粒粒径小于 60 微米。 23. 根据权利要求 16 所述的方法， 其特征在于 ： 所述的急冷喷嘴， 安装在原料进料管线 上， 靠近反应器入口 ； 急冷喷嘴数量可以为一个、 两个或多个， 呈均匀布置， 进料管线中雾化 的液体颗粒粒径小于 60 微米。 权 利 要 求 书 CN 102951982 A 3 3/3 页 4 24. 根据权利要求 17 所述的方法， 其特征在于 ： 所述的急冷喷嘴， 安装在原料进料管线 上， 。
14、靠近反应器入口 ； 急冷喷嘴数量可以为一个、 两个或多个， 呈均匀布置， 进料管线中雾化 的液体颗粒粒径小于 60 微米。 25. 根据权利要求 18 所述的方法， 其特征在于 ： 所述的急冷喷嘴， 安装在原料进料管线 上， 靠近反应器入口 ； 急冷喷嘴数量可以为一个、 两个或多个， 呈均匀布置， 进料管线中雾化 的液体颗粒粒径小于 60 微米。 26. 根据权利要求 19 所述的方法， 其特征在于 ： 所述的急冷喷嘴， 安装在原料进料管线 上， 靠近反应器入口 ； 急冷喷嘴数量可以为一个、 两个或多个， 呈均匀布置， 进料管线中雾化 的液体颗粒粒径小于 60 微米。 权 利 要 求 书 CN。
15、 102951982 A 4 1/3 页 5 一种降低含氧化合物制烯烃装置能耗的方法 技术领域 0001 本发明涉及一种以含氧化合物为原料、 以低碳烯烃为主要生成物的连续反应和再 生过程中降低装置能耗的方法。 背景技术 0002 乙烯、 丙烯、 丁二烯等轻质烯烃和苯、 甲苯、 二甲苯等轻质芳烃是石油化工的基本 原料。目前乙烯生产主要依靠以轻石脑油为原料的管式炉水蒸气裂解工艺。由于原油资源 的短缺和价格的日益提高， 石脑油资源已经越来越显得不足， 低碳烯烃的生产成本越来越 高， 国内外正积极开发原料来源更丰富的乙烯生产路线。以甲醇、 乙醇、 二甲醚、 C4 C10醇 化合物或其混合物为原料的含氧。
16、化合物在催化剂磷酸硅铝分子筛 (SAPO) 的催化作用下生 成以乙烯、 丙烯为主要生成物的工艺路线正受到国内外的广泛重视。 0003 以甲醇或二甲醚为代表的化合物是典型的含氧化合物， 主要由煤基或天然气基的 合成气生产。用以甲醇为代表的含氧化合物为原料生产以乙烯、 丙烯为主的低碳烯烃的工 艺 (MTO) 可参见 US6166282、 US5744680 和 CN1352627A。 0004 衡量一种工艺的优劣的主要指标是设备投资、 生产能耗和产品回收率， 尤其是装 置能耗最受关注。人们从 MTO 工艺技术加工流程、 催化剂、 工艺条件以及设备结构等方面进 行了广泛的研究和探索， 使MTO工艺日。
17、趋完善， 但有关如何有效降低MTO装置能耗的文献报 道不多。 0005 在现有已开发的 MTO 工艺技术中， 为了回收高温反应生成油气的高温热能， 高温 反应生成油气常常被用作过热甲醇气原料的热源， 过热甲醇气原料与高温反应生成油气经 原料 / 反应气换热器进行换热， 但是， 由于甲醇气原料与高温反应油气是气气换热， 换热效 果较差， 换热器体积比较庞大。 发明内容 0006 本发明要解决的是现有 MTO 工艺技术中， 甲醇气原料与高温反应油气气气换热效 果差、 换热器体积比较庞大的技术问题。本发明提供的降低含氧化合物制烯烃装置能耗的 方法可以有效地提高换热器换热效果、 缩小换热器体积、 降低。
18、装置能耗。 0007 本发明提供的降低含氧化合物制烯烃装置能耗的方法， 包括如下步骤 ： 0008 1) 来自装置外的液态含氧化合物原料首先预热到一定温度 ； 0009 2) 步骤 1) 中经预热的液态原料分为两股， 一股经加热气化， 成为气相原料 ； 另一 股升压后通过雾化喷嘴进行雾化， 成为雾化的液相原料 ； 0010 3)步骤2)中的气相原料与雾化的液相原料在原料/反应气换热器前混合， 然后以 雾状流的形式进入原料 / 反应气换热器， 与来自反应器的高温反应生成油气充分换热以回 收高温反应生成油气的高温位热量， 回收高温位热量后的原料完全气化， 成为高温气化原 料气， 高温气化原料气随后。
19、进入反应器反应 ； 来自反应器的高温反应生成油气经原料 / 反 应气换热器换热后送至后部急冷水洗系统 ； 说 明 书 CN 102951982 A 5 2/3 页 6 0011 所述步骤 1) 中的原料预热温度为 20 150， 优选 40 120， 最好为 60 120 ； 0012 所述步骤 2) 中雾化的液相原料的温度为 20 150， 优选 40 120， 最好为 60 120； 雾化的液相原料呈饱和状态， 占进原料 / 反应气换热器原料总量的质量百分比 为 5 50， 优选 15 35； 气相原料占进原料 / 反应气换热器原料总量的质量百分比为 50 95， 优选 65 85 ； 0。
20、013 所述步骤 3) 中高温反应生成油气的温度为 300 650， 优选 400 550， 操作 压力为 0.1 0.5MPaG， 优选 0.1 0.3MPaG。 0014 所述的雾化喷嘴， 安装在原料进料管线上， 靠近原料 / 反应气换热器 ； 雾化喷嘴数 量根据装置规模确定， 可以为一个、 两个或多个， 呈均匀布置 ； 进料管线中雾化的液体颗粒 粒径小于 60 微米。 0015 本发明所述的液态含氧化合物原料可以选自甲醇、 乙醇、 二甲醚和 C4 C10醇化合 物中一种或一种以上的混合物。 0016 本发明所述的原料 / 反应气换热器， 可以选自所有类型的换热器， 优选管壳式换 热器。使。
21、用的换热器可以并流、 逆流或错流操作， 优选逆流操作方式。 0017 本发明的降低含氧化合物制烯烃装置能耗的方法通过调节雾化的液相原料的量， 可以有效调节原料进反应器的温度， 在保证原料在进原料 / 反应气换热器前的进料管线里 呈雾状流的前提下， 雾化的液相原料的量可以根据原料 / 反应气换热器原料出口温度进行 调节， 当温度较高时， 可增加雾化的液相原料的量， 反之， 则减少雾化的液相原料的量， 故可 以作为有效调节反应温度的一种手段 ； 而且通过调节雾化的液相原料的量可提高原料 / 反 应气换热器的换热效果， 进而缩小换热器的体积， 降低装置投资 ； 采用本发明所述的方法， 一部分液相含氧。
22、化合物原料可以直接被汽化和过热， 节省了汽化这部分液相含氧化合物原 料所需要的蒸汽， 故降低装置的总能耗。 0018 作为进一步改进的方案， 在进入反应器的高温气化原料气管线上引入第三股来自 装置外液态含氧化合物原料， 该股原料为急冷原料， 急冷原料经预热或不经过预热， 直接经 急冷喷嘴雾化， 与高温气化原料气混合后一同进入反应器反应。 0019 所述的急冷原料为液相， 温度为 20 150， 优选 20 100； 急冷原料占进反应 器原料总量的质量百分比为 0.5 50， 优选 0.5 30。 0020 所述的急冷喷嘴， 安装原料进料管线上， 靠近反应器入口 ； 喷嘴数量根据装置规模 定， 。
23、可以为一个、 两个或多个， 呈均匀布置 ； 进料管线中雾化的液体颗粒粒径小于 60 微米。 0021 在保证原料在进反应器前的进料管线里呈雾化的前提下， 所述急冷原料占进反应 器的原料总量的质量百分比可以根据原料进反应器的温度进行调节， 当温度较高时， 可增 加此比例， 反之， 则减少此比例， 故可以作为有效调节反应温度的一种手段。 0022 下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明， 但附图和具体实施方式 并不限制本发明。 附图说明 0023 图 1 是本发明的原料换热工艺原则流程图 ； 0024 图中 ： 1-来自装置外的液态含氧化合物原料， 2-原料预热器， 3-原料汽化器， 4。
24、-高 说 明 书 CN 102951982 A 6 3/3 页 7 温反应生成油气， 5- 高温气化原料气， 6- 原料 / 反应气换热器， 7- 高温反应生成油气， 8- 雾 化喷嘴， 9- 原料升压泵， 10- 第三股来自装置外液态含氧化合物原料， 11- 急冷喷嘴。 具体实施方式 0025 如图 1 所示， 来自装置外的液态含氧化合物原料 1 首先经过原料预热器 2 预热到 适当的温度， 温度在 20 150范围内， 优选 40 120范围， 最好 60 120范围， 原料 呈饱和状态， 然后分为两股 ： 一股经原料汽化器 3 换热， 使原料气化， 成为气相原料 ； 另一股 经原料升压泵。
25、 9 升压后， 再经雾化喷嘴 8 雾化， 成为雾化的液相原料， 雾化的液相原料与气 相原料混合， 然后以雾状流的形式进入原料 / 反应气换热器 6， 与来自反应器的高温反应生 成油气 4 充分换热以回收高温位热量， 回收高温位热量后的原料完全气化， 成为高温气化 原料气 5， 高温气化原料气 5 随后进入反应器反应 ； 来自反应器的高温反应生成油气经原料 / 反应气换热器换热后送至后部急冷水洗系统 ； 高温反应生成油气 4 经原料 / 反应气换热 器 6 冷却后送至后部急冷水洗系统。这样既可以通过调节雾化的液相原料的量， 有效的调 节原料进反应器的温度， 又提高了原料 / 反应气换热器的换热效果， 缩小了换热器的体积， 降低了装置投资， 同时又节省了汽化原料的蒸汽用量， 降低了装置能耗。 0026 作为进一步改进的方案， 如图 1 所示， 第三股来自装置外的液态含氧化合物原料 10， 可以经过预热或未经预热， 温度为20100， 直接经急冷喷嘴11雾化后与高温气化原 料气 5 在进反应器的原料气管线上混合， 随后进入反应器反应。这样既可以通过调节急冷 原料的量， 有效的调节原料进反应器的温度， 又节省了汽化原料的蒸汽用量， 降低了装置能 耗。 说 明 书 CN 102951982 A 7 1/1 页 8 图 1 说 明 书 附 图 CN 102951982 A 8 。