一種減少丁烯氧化脫氫制丁二烯裝置反應器蒸汽用量的方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及丁烯氧化脫氫制丁二烯領域，更進一步說，涉及一種減少丁烯氧化脫 氫制丁二烯裝置反應器蒸汽用量的方法。
【背景技術】
[0002] 丁二烯是一種重要的石油化工基礎有機原料和合成橡膠單體，在石油化工烯烴原 料中的地位僅次于乙烯和丙烯，目前工業上主要是通過三種溶劑萃取精餾的方法，從蒸汽 裂解制乙烯副產的混合C4餾分中抽提得到丁二烯產品，它們分別是乙腈法、DMF法和NMP 法，這三種方法具有成本低和污染小的經濟優勢，但是隨著輕烴裂解、乙烷脫氫、q原料制 乙烯等新乙烯生產新工藝的研發及推廣應用，乙烯生產中副產的丁二烯將難以滿足持續增 長的市場需求。同時，為進一步對醚后C4中的丁烯加以利用而提高全廠性經濟效益，采用丁 烯氧化脫氫的方法制丁二烯的技術得到進一步推廣和應用，并在近期得到迅猛的發展，但 是丁烯氧化脫氫制丁二烯的方法具有能耗高、污染重和操作周期短的特點。丁烯氧化脫氫 反應是強放熱反應，而且由于丁二烯易發生聚合反應，因此在反應過程中必須注入大量的 水蒸汽用于降溫，這就導致廢水量很大，因此如何降低注水量是裝置節省能耗、減少廢水量 的關鍵。為了給第二段和第三段反應器進料進行降溫，同時又為了給第一段反應器進料提 升溫度，一般是通過水蒸汽與反應出口的高溫生成氣進行換熱后再與丁烯和空氣混合進入 第一段反應器，水蒸汽的用量很關鍵，決定著裝置能耗水平，同時決定著裝置的廢水量。隨 著技術的發展，為了降低水蒸汽用量，同時為了降低廢水產生量，有文獻提出將水注入反應 系統以降低水蒸汽用量，如專利CN102675027A公開了一種氧化脫氫制丁二烯工藝，其權利 要求1和流程示意圖顯示是將水注入到反應器出口經換熱后的生成氣中以控制反應器進 料溫度。但是，這種做法只是僅僅起到降低進料溫度的作用，不能真正地減少水蒸汽用量， 因為根據催化劑性能要求，水蒸汽的注入量在保證降溫的同時，必須保證第一段反應器的 水烯比，而將水注入到生成氣中并未降低水蒸汽用量，反而因為多注水而多產生了廢水。
[0003] 另外，反應器中的催化劑的再生周期是決定氧化脫氫制丁二烯裝置運行周期的制 約因素，而且催化劑的使用壽命也直接影響到裝置的操作成本和經濟效益，而影響催化劑 的再生周期和使用壽命的關鍵因素是生成氣中含有醛類有機物，遇到較低溫度物料時因為 激冷而發生縮聚反應，縮聚的產物會附著在催化劑表面或空隙中而導致催化劑發生積碳或 結焦而堵塞催化劑，使得催化劑的比表面積大大減小，從而導致催化劑的活性或反應選擇 性大大減小。仍然以專利CN102675027A為例，將水注入到反應器出口經換熱后的生成氣中 以控制反應器進料溫度，這種注水方式會因為高溫生成氣突遇較低溫度的水而發生醛類縮 聚反應，從而會導致催化劑的活性和選擇性逐漸下降，使得催化劑的再生周期和使用壽命 縮短，進而增加裝置的操作成本。
【發明內容】
[0004] 為解決現有技術中出現的問題，本發明提供了一種減少丁烯氧化脫氫制丁二烯裝 置反應器蒸汽用量的方法。通過在III段反應器出口設置換熱器，并將水注入到反應器蒸 汽系統中的方式控制反應器進料溫度，達到節省反應器蒸汽用量和減少反應器產生廢水的 目的，同時也減少生成氣中醛類縮聚物的形成，從而裝置節省操作成本。
[0005] 本發明的目的是提供一種減少丁烯氧化脫氫制丁二烯裝置反應器蒸汽用量的方 法。
[0006] 包括：111段反應器出口設置換熱器；
[0007] 將水注入到水蒸氣中來控制進入反應器的進料溫度。
[0008] 水通過汽水混合器注入到水蒸氣中。
[0009] 水蒸汽先與I段反應器出口的高溫生成氣換熱，然后被汽水混合器注入的水冷卻 后，與II段反應器出口的高溫生成氣換熱，再被汽水混合器注入的水冷卻后，與III段反應 器出口的高溫生成氣換熱，再被汽水混合器注入的水冷卻后，與預熱后的空氣和丁烯混合 后進入I段反應器。
[0010] 空氣和丁烯分別經壓縮和預熱后分成三股，一股與經過I段、II段和III段反應 出口換熱器換熱后的水蒸汽混合進入I段反應器；一股與I段出口經過換熱后的生成氣混 合進入II段反應器；一股與II段出口經過換熱后的生成氣混合進入III段反應器；
[0011] 丁烯和氧氣在催化劑的作用下進行氧化脫氫反應生成含有1，3-丁二烯、C4炔烴及 副產物的生成氣。
[0012] 具體的技術方案如下：
[0013] 空氣經壓縮機加壓后再被空氣加熱器預熱到一定的溫度，丁烯烴丁烯加熱器預熱 到一定的溫度，空氣和丁烯按照一定的比例分別分成三股，一股與經過I段、II段和III段 反應出口換熱器換熱后的水蒸汽混合進入I段反應器，一股與I段出口經過換熱后的生成 氣混合進入II段反應器，一股與II段出口經過換熱后的生成氣混合進入III段反應器。水 蒸汽先與I段反應器出口的高溫生成氣換熱后，被汽水混合器注入的水冷卻到既定的溫度 后，與II段反應器出口的高溫生成氣換熱，再被汽水混合器注入的水以控制道既定的溫度 后，與III段反應器出口的高溫生成氣換熱，再被汽水混合器注入的水冷卻后，再與預熱后 的空氣和丁烯按照一定的比例混合后進入I段反應器。丁烯和氧氣在催化劑的作用下進行 氧化脫氫反應生成含有1，3- 丁二烯、C4炔烴及呋喃、醛、酸、C02、C0等副產物的生成氣。
[0014] 其中，
[0015] 丁烯和空氣分別被預熱，溫度為150~300°C，優選200~250°C;
[0016] 進入三段反應器的丁烯、空氣和水蒸汽進料，總的水烯摩爾比為6~20,優選10~ 15,總的氧烯摩爾比0. 1~1，優選0.5~0.8 ;
[0017] 丁烯進入三段反應器比例為3~2 :2~1 :1~0. 5,空氣進入三段反應器的比例 為 2 ~1:1. 5 ~0? 8:1 ~0? 5 ;
[0018] I段反應器入口進料溫度為300~400°C，優選320~360°C;
[0019] II段反應器入口進料溫度為300~400°C，優選340~370°C;
[0020] III段反應器入口進料溫度為300~400°C，優選350~380°C。
[0021] 將水注入到反應器水蒸汽中的方式同樣適用于兩段或多段丁烯氧化脫氫制丁二 烯反應。
[0022] 本發明的特點是：通過在III段反應器出口設置換熱器，并將水注入到反應器蒸 汽系統中以控制反應器進料溫度，利用高溫生成氣與凝液換熱而產生水蒸汽，大大減少了 蒸汽用量，節省操作成本。
【附圖說明】
[0023] 圖1本發明的減少丁烯氧化脫氫制丁二烯裝置反應器蒸