丁烯氧化脫氫反應(yīng)熱回收方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種丁烯氧化脫氫反應(yīng)熱回收方法，主要解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的反應(yīng)系統(tǒng)能耗高，丁烯單程轉(zhuǎn)化率低的問題。本發(fā)明采用包括以下步驟：a）采用至少為兩段的多段絕熱串并聯(lián)固定床反應(yīng)工藝；b）經(jīng)計(jì)量的水蒸氣自第一段至最后一段，依次通過每段反應(yīng)器段間換熱器，與反應(yīng)器出口高溫氣換熱升溫過熱后，再與經(jīng)分別計(jì)量的一段所用丁烯、含氧氣體按一定比例進(jìn)入一段反應(yīng)器，通過調(diào)節(jié)旁路蒸汽流量控制一段反應(yīng)器的入口溫度達(dá)到300~400℃，c）自二段反應(yīng)器開始，每段反應(yīng)器入口溫度由上一段反應(yīng)器段間換熱器加熱的水蒸氣量來控制；d）最后一段反應(yīng)器出口產(chǎn)物過熱一段反應(yīng)器所需的水蒸氣后，再經(jīng)廢熱鍋爐發(fā)生水蒸氣，發(fā)生的水蒸氣循環(huán)回步驟b）的技術(shù)方案，較好地解決了該問題，可用于丁烯氧化脫氫制備丁二烯的工業(yè)生產(chǎn)。
【專利說明】丁烯氧化脫氫反應(yīng)熱回收方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種丁烯氧化脫氫反應(yīng)熱回收方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前丁二烯的生產(chǎn)方式主要有碳四餾分分離和合成法(包括丁烷脫氫、丁烯脫氫、丁烯氧化脫氫等)兩種。目前除美國(guó)外，世界各國(guó)丁二烯幾乎全部直接來自烴類裂解制乙烯時(shí)的副產(chǎn)碳四餾分(又可寫為碳四餾分)。美國(guó)丁二烯的來源，大約一半來自丁烷、丁烯脫氫，一半直接來自裂解碳四餾分。
[0003]丁二烯是合成橡膠、合成樹脂的重要單體，主要用于合成順丁橡膠、丁苯橡膠、丁腈橡膠及ABS樹脂等。丁二烯也是多種涂料和有機(jī)化工原料。
[0004]以石腦油或柴油為裂解原料生產(chǎn)乙烯時(shí)，副產(chǎn)的碳四餾分一般為原料量的8%~10% (質(zhì)量)，其中丁二烯含量高達(dá)40%~50% (質(zhì)量)，所以，從裂解碳四餾分中分離丁二烯是經(jīng)濟(jì)的生產(chǎn)方法。工業(yè)上均采用萃取精餾的方法，即由餾分中加入乙腈、甲基甲酰胺等溶劑增大丁二烯與其他碳四烴的相對(duì)揮發(fā)度，通過精餾分離(見碳四餾分分離)得到丁二烯。
[0005]近幾年隨著我國(guó)橡膠產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，丁二烯的產(chǎn)量已不能滿足國(guó)內(nèi)橡膠生產(chǎn)的需求。隨著我國(guó)化學(xué)工業(yè)的發(fā)展，國(guó)民經(jīng)濟(jì)對(duì)丁二烯的需求矛盾將日益突出，石腦油作為裂解原料時(shí)產(chǎn)生碳四 丁二烯的量多于使用碳二、碳三和碳四等輕組分作為裂解原料時(shí)生成的量，因此輕組分作原料的裂解工藝通常沒有丁二烯萃取單元配套。同時(shí)，甲醇制烯烴(MTO)這種煤制烯烴的技術(shù)沒有丁二烯副產(chǎn)。因此開發(fā)丁烯氧化脫氫制丁二烯方法具有重要的實(shí)際意義。
[0006]如專利CN100494130C，其流程為原料正丁烷進(jìn)入非氧化性催化脫氫的反應(yīng)器，得到含有正丁烷、丁烯、丁二烯、氫氣、低沸點(diǎn)次級(jí)組分和蒸汽的混合物流。該混合物流和含氧氣體混合進(jìn)入氧化脫氫區(qū)域，得到含有丁二烯、正丁烷、丁烯、氫氣、低沸點(diǎn)次級(jí)組分和蒸汽的產(chǎn)物氣流，接下來從該產(chǎn)物氣流中分離出丁二烯。類似的還有專利CN100447117C，與專利CN100494130C不同的是，自氧化脫氫區(qū)域的產(chǎn)物氣除去氫氣、低沸點(diǎn)次級(jí)產(chǎn)物和蒸汽后通過萃取精餾分成兩部分，一部分主要包含正丁烷和丁烯的物流循環(huán)回非氧化脫氫區(qū)域，另一部分主要包含丁二烯物流。
[0007]專利CN100387557C所述的與前兩個(gè)專利類似，不同的是自氧化脫氫區(qū)域的產(chǎn)物氣除去氫氣、低沸點(diǎn)次級(jí)產(chǎn)物和蒸汽后通過萃取精餾分成兩部分，主要包含正丁烷和丁烯的物流通過精餾區(qū)域分成三部分:富含1- 丁烯的物流作其他用途。富含2- 丁烯的物流通過異構(gòu)化轉(zhuǎn)化成1- 丁烯循環(huán)回精餾區(qū)域。富含2- 丁烯和正丁烷的物流循環(huán)回非氧化脫氫區(qū)域。
[0008]丁烯氧化脫氫反應(yīng)生成丁二烯的反應(yīng)是個(gè)放熱反應(yīng)，一般絕熱反應(yīng)器入口反應(yīng)溫度300°C以上，出口達(dá)500°C以上，反應(yīng)入口需要熱量把丁烯等原料預(yù)熱到反應(yīng)溫度，反應(yīng)出口有大量的高溫顯熱，反應(yīng)過程中還用到了大量的水蒸汽，現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)丁烯氧化脫氫反應(yīng)熱沒有得到有效回收利用，加上單段反應(yīng)器單程轉(zhuǎn)化率低，大大限制了丁烯氧化脫氫制丁二烯技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有技術(shù)中存在的反應(yīng)系統(tǒng)能耗高，丁烯單程轉(zhuǎn)化率低的問題。提供了一種新的丁烯氧化脫氫反應(yīng)熱回收方法，該方法具有反應(yīng)系統(tǒng)熱利用合理充分、裝置能耗低、單程轉(zhuǎn)化率高的優(yōu)點(diǎn)。
[0010]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案包括以下步驟:一種丁烯氧化脫氫反應(yīng)熱回收方法，丁烯氧化脫氫反應(yīng)采用多段絕熱固定床反應(yīng)器，丁烯原料分段進(jìn)入各段反應(yīng)器，反應(yīng)熱回收包括以下幾個(gè)步驟:
a)經(jīng)計(jì)量的水蒸汽依次通過每段反應(yīng)器的段間換熱器，與反應(yīng)器出口高溫氣換熱升溫，形成過熱水蒸汽后，再與經(jīng)分別計(jì)量的丁烯、含氧氣體進(jìn)入第一段反應(yīng)器，通過調(diào)節(jié)旁路蒸汽流量控制第一段反應(yīng)器的入口溫度達(dá)到300-400°C;其中進(jìn)入反應(yīng)器的丁烯:含氧氣體:水蒸汽的摩爾比例為1:0.45~0.9 :2~18 ;
b)自第二段反應(yīng)器開始，每段反應(yīng)器入口溫度由上一段反應(yīng)器段間換熱器加熱的水蒸汽的量來控制；
c)最后一段反應(yīng)器出口產(chǎn)物加熱第一段反應(yīng)器所需的水蒸汽后，再經(jīng)廢熱鍋爐發(fā)生水蒸汽，發(fā)生的水蒸汽循環(huán)回步驟a)中。
[0011]上述技術(shù)方案中，優(yōu)選的技術(shù)方案為:步驟a)中過熱水蒸汽全部從第一段反應(yīng)器進(jìn)入，過熱水蒸汽的溫度為400~500°C。優(yōu)選的技術(shù)方案為:過熱水蒸汽和丁烯、含氧氣體混合后進(jìn)入第一段反應(yīng)器，混合后溫度為300~400°C，通過入口溫度和旁路蒸汽流量串級(jí)來控制，旁路蒸汽為飽和溫度下的水蒸汽。優(yōu)選的技術(shù)方案為:各段反應(yīng)器出口設(shè)有冷卻器，以過熱水蒸汽為冷卻介質(zhì)，并設(shè)過熱水蒸汽旁路，通過下一段反應(yīng)器入口溫度和旁路蒸汽流量串級(jí)來控制下一段反應(yīng)器入口溫度為310~400°C。優(yōu)選的技術(shù)方案為:各段反應(yīng)器出口冷卻器為管殼式換熱器，殼程物流為過熱水蒸汽，管程物流為反應(yīng)器出口高溫氣。優(yōu)選的技術(shù)方案為:步驟c)所述的廢熱鍋爐為釜式蒸發(fā)器。優(yōu)選的技術(shù)方案為:每段反應(yīng)器入口丁烯、氧氣和水蒸汽的摩爾比為1:0.5~0.8:4~12。優(yōu)選的技術(shù)方案為:含氧氣體為空氣或純氧，或者空氣和氧氣的混合物。優(yōu)選的技術(shù)方案為:反應(yīng)所需催化劑為鑰/鉍系催化劑，主要組成包括鑰，鉍，鎂成分，各組分摩爾比例為:Mo:Bi: Mg=IO:1-5:2-6，采用共沉淀法制備。優(yōu)選的技術(shù)方案為:每段反應(yīng)器入口丁烯、氧氣和水蒸汽的摩爾比為1:0.5~
0.8:6 ~10。
[0012]上述技術(shù)方案中，優(yōu)選的技術(shù)方案為:過熱水蒸汽全部從第一段反應(yīng)器進(jìn)入，過熱水蒸汽過熱溫度為450~50(TC ;過熱水蒸汽和丁烯、含氧氣體混合后進(jìn)入第一段反應(yīng)器，混合后溫度為350~400°C，通過入口溫度和旁路蒸氣流量串級(jí)來控制，旁路蒸氣為飽和溫度下的水蒸汽；各段反應(yīng)器出口設(shè)冷卻器，以過熱水蒸汽為冷卻介質(zhì)，并設(shè)過熱水蒸汽旁路，通過下一段反應(yīng)器入口溫度和旁路蒸氣流量串級(jí)來控制下一段反應(yīng)器入口溫度在310~380°C ;各段反應(yīng)器出口冷卻器為管殼式換熱器，殼程物流為過熱水蒸汽，管程物流為反應(yīng)器出口高溫氣；步驟d)所述的廢熱鍋爐為釜式蒸發(fā)器；每段反應(yīng)器入口丁烯、氧氣和水蒸汽的摩爾比為1:0.5~0.8:6~12 ;含氧氣體為空氣或純氧，或者空氣和氧氣的混合物；反應(yīng)所需催化劑為鑰/鉍系催化劑，主要組成包括鑰，鉍，鎂成分，比例(摩爾)為:Mo:B1: Mg=IO:2~5:3飛，采用共沉淀法制備。
[0013]本發(fā)明通過將計(jì)量的水蒸汽自第一段至最后一段，依次通過每段反應(yīng)器段間換熱器，與反應(yīng)器出口高溫氣換熱，利用各段反應(yīng)器出口的高溫反應(yīng)氣將水蒸汽逐步過熱，同時(shí)反應(yīng)氣得到冷卻，進(jìn)入下一段反應(yīng)器的入口溫度通過和蒸汽旁路流量串級(jí)得到控制，過熱的水蒸汽再與經(jīng)分別計(jì)量的一段所用丁烯、含氧氣體按一定比例進(jìn)入一段反應(yīng)器，通過調(diào)節(jié)旁路蒸氣流量控制一段反應(yīng)器的入口溫度達(dá)到30(T40(TC，這樣利用反應(yīng)熱預(yù)熱了進(jìn)料，充分利用了能量，每段反應(yīng)氣只經(jīng)過一臺(tái)換熱器就達(dá)到下一段所需的溫度，流程簡(jiǎn)單，熱能利用率高。至少為兩段反應(yīng)器串并聯(lián)的方法，可使每段反應(yīng)器可以維持較高的水烯比，有利于控制絕熱溫升，防止催化劑結(jié)焦，而反應(yīng)段數(shù)的提高同時(shí)可以得到較高的單程轉(zhuǎn)化率。采用本技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本技術(shù)方案的反應(yīng)系統(tǒng)水蒸汽用量降低了 20~50%，裝置能耗降低10~40%，轉(zhuǎn)化率提高了 5~15%，取得了較好的技術(shù)效果。
[0014]【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明丁烯氧化脫氫反應(yīng)熱回收方法工藝流程示意圖(以兩段反應(yīng)為例)。
[0016]圖2為以往丁烯氧化脫氫制丁二烯工藝流程示意圖。
[0017]圖1中，I為丁烯原料，2為含氧氣體，3為界外水蒸汽，4為一段丁烯，5為二段丁烯，6為一段空氣，7為二段空氣，8為一段反應(yīng)器入口物料，9為二段反應(yīng)器入口物料，10為一段反應(yīng)器出口物料，11為一段反應(yīng)器冷卻后物料，12為二段反應(yīng)器出口物料，13為二段反應(yīng)器冷卻后物料，14為經(jīng)廢熱鍋爐后的反應(yīng)氣，15為旁路蒸汽，16為鍋爐水，17為補(bǔ)充水蒸汽，101為一段反應(yīng)器 ，102為二段反應(yīng)器，103為一段反應(yīng)器出口換熱器，104為二段反應(yīng)器出口換熱器，105廢熱鍋爐。
[0018]圖1中，界外水蒸汽3和補(bǔ)充水蒸汽17混合經(jīng)一段反應(yīng)器出口換熱器103和二段反應(yīng)器出口換熱器104換熱后，由飽和溫度過熱，原料丁烯I和含氧氣體2分分別分兩部分，一段丁烯4、一段含氧氣體6和過熱的水蒸汽3混合后的物流8進(jìn)入一段反應(yīng)器101，入口反應(yīng)溫度通過調(diào)節(jié)旁路蒸汽15的流量控制，一段反應(yīng)出口物流10經(jīng)一段反應(yīng)器出口換熱器103換熱后，與二段丁烯4和二段含氧氣體7混合后，二段反應(yīng)器入口物料9進(jìn)入二段反應(yīng)器102，二段反應(yīng)出口物流12經(jīng)二段反應(yīng)器出口換熱器104換熱后，進(jìn)入廢熱鍋爐105，冷卻后物料14進(jìn)入后續(xù)工段進(jìn)行丁二烯精餾，在廢熱鍋爐105中蒸發(fā)鍋爐水16為水蒸汽17，和水蒸汽3 —起作為水蒸汽來源。
[0019]圖2中，I為丁烯原料，2為空氣，3為界外水蒸汽，4為反應(yīng)器入口物料，5為反應(yīng)器出口物料，6為冷卻后反應(yīng)氣，7為鍋爐水，8為補(bǔ)充水蒸汽，101為反應(yīng)器，102為廢熱鍋爐。
[0020]圖2中，原料丁烯1、空氣2和水蒸汽3混合后的物流4進(jìn)入反應(yīng)器101發(fā)生氧化脫氫反應(yīng)，反應(yīng)出口物流5進(jìn)入廢熱鍋爐102蒸發(fā)鍋爐水7發(fā)生水蒸汽8，冷卻后反應(yīng)氣6進(jìn)入后續(xù)工段進(jìn)行丁二烯精餾。
[0021]下面通過實(shí)施例對(duì)發(fā)明作進(jìn)一步闡述。
[0022]
【具體實(shí)施方式】[0023]【實(shí)施例1】
某20萬噸/年丁烯氧化脫氫制丁二烯裝置，采用圖1的工藝技術(shù)，反應(yīng)器為兩段，兩段反應(yīng)器均為絕熱徑向固定床反應(yīng)器，原料丁烯總量40000kg/h，空氣總量72000 kg/h，丁烯原料分為兩部分，一段丁烯流量26000 kg/h，二段丁烯流量14000 kg/h，界外水蒸汽和補(bǔ)充水蒸汽共135000 kg/h，溫度145°C，經(jīng)一段反應(yīng)器出口換熱器加熱至380°C，再經(jīng)二段反應(yīng)器出口換熱器過熱至480°C，和一段丁烯、空氣按丁烯:氧氣:水(mol)為1:0.52:16的比例進(jìn)入一段反應(yīng)器，一段反應(yīng)器入口溫度320°C，出口溫度480°C，經(jīng)一段反應(yīng)器出口換熱器和水蒸汽換熱后，溫度降至380°C，再和二段丁烯、二段空氣按丁烯:氧氣:水(mol)為1:0.65:16的摩爾比例混合進(jìn)入二段反應(yīng)器，二段反應(yīng)器入口溫度320°C，出口溫度500°C，二段反應(yīng)出口物流經(jīng)二段反應(yīng)器出口換熱器換熱后至430°C，進(jìn)入廢熱鍋爐，蒸發(fā)鍋爐水15000 kg/h作為補(bǔ)充水蒸汽，作為冷卻后物料溫度200°C進(jìn)入后續(xù)工段進(jìn)行精餾。一段、二段出口冷卻器均為管殼式換熱器，一段出口冷卻器換熱面積120m2，二段出口冷卻器換熱面積180m2，過熱水蒸汽走殼程，反應(yīng)器出口高溫氣走管程。
[0024]該裝置反應(yīng)部分界外水蒸汽耗量120000kg/h，反應(yīng)系統(tǒng)總能耗400kg標(biāo)油/t 丁二烯，丁烯總轉(zhuǎn)化率82%。
[0025]【實(shí)施例2】
某20萬噸/年丁烯氧化脫氫制丁二烯裝置，采用圖1的工藝技術(shù)，反應(yīng)器為三段，一段丁烯流量20000 kg/h, 二段丁烯流量10000 kg/h,三段丁烯流量10000 kg/h,界外水蒸汽和補(bǔ)充水蒸汽共102000 kg/h，溫度145°C，經(jīng)一段反應(yīng)器出口換熱器加熱至300°C，再經(jīng)二段反應(yīng)器出口換 熱器過熱至380°C，三段反應(yīng)器出口換熱器過熱至450°C和一段丁烯、空氣按丁烯:氧氣:水(mol)為1:0.52:15.8的比例進(jìn)入一段反應(yīng)器，一段反應(yīng)器入口溫度300°C，出口溫度450°C，經(jīng)一段反應(yīng)器出口換熱器和水蒸汽換熱后，溫度降至360°C，再和二段丁烯、二段空氣按丁烯:氧氣:水(mol)為1:0.6:16的摩爾比例混合進(jìn)入二段反應(yīng)器，二段反應(yīng)器入口溫度320°C，出口溫度480°C，二段反應(yīng)出口物流經(jīng)二段反應(yīng)器出口換熱器換熱后至400°C，再和三段丁烯、三段空氣按丁烯:氧氣:水(mol)為1:0.65:16的摩爾比例混合進(jìn)入三段反應(yīng)器，三段反應(yīng)器入口溫度330°C，出口溫度500°C，三段反應(yīng)出口物流經(jīng)三段反應(yīng)器出口換熱器換熱后至400°C進(jìn)入廢熱鍋爐，蒸發(fā)鍋爐水12000 kg/h作為補(bǔ)充水蒸汽，冷卻后物料溫度200°C進(jìn)入后續(xù)工段進(jìn)行精餾。其他條件同實(shí)施例1。
[0026]該裝置反應(yīng)部分界外水蒸汽耗量90000kg/h，反應(yīng)系統(tǒng)總能耗350kg標(biāo)油/t 丁二烯，丁烯總轉(zhuǎn)化率84%。
[0027]【實(shí)施例3】
某20萬噸/年丁烯氧化脫氫制丁二烯裝置，采用圖1的工藝技術(shù)，反應(yīng)器為兩段，兩段反應(yīng)器均為絕熱徑向固定床反應(yīng)器，原料丁烯總量40000kg/h，空氣總量72000 kg/h，丁烯原料分為兩部分，一段丁烯流量26000 kg/h，二段丁烯流量14000 kg/h，界外水蒸汽和補(bǔ)充水蒸汽共135000 kg/h，溫度145°C，經(jīng)一段反應(yīng)器出口換熱器加熱至380°C，再經(jīng)二段反應(yīng)器出口換熱器過熱至480°C，和一段丁烯、空氣按丁烯:氧氣:水(mol)為1:0.45:14的比例進(jìn)入一段反應(yīng)器，一段反應(yīng)器入口溫度320°C，出口溫度480°C，經(jīng)一段反應(yīng)器出口換熱器和水蒸汽換熱后，溫度降至380°C，再和二段丁烯、二段空氣按丁烯:氧氣:水(mol)為1:0.55:15的摩爾比例混合進(jìn)入二段反應(yīng)器，二段反應(yīng)器入口溫度320°C，出口溫度500°C，二段反應(yīng)出口物流經(jīng)二段反應(yīng)器出口換熱器換熱后至430°C，進(jìn)入廢熱鍋爐，蒸發(fā)鍋爐水15000 kg/h作為補(bǔ)充水蒸汽，作為冷卻后物料溫度200°C進(jìn)入后續(xù)工段進(jìn)行精餾。一段、二段出口冷卻器均為管殼式換熱器，一段出口冷卻器換熱面積120m2，二段出口冷卻器換熱面積180m2，過熱水蒸汽走殼程，反應(yīng)器出口高溫氣走管程。
[0028]該裝置反應(yīng)部分界外水蒸汽耗量107000kg/h，反應(yīng)系統(tǒng)總能耗380kg標(biāo)油/t 丁二烯，丁烯總轉(zhuǎn)化率80%。
[0029]【實(shí)施例4】
某20萬噸/年丁烯氧化脫氫制丁二烯裝置，采用圖1的工藝技術(shù)，反應(yīng)器為兩段，兩段反應(yīng)器均為絕熱徑向固定床反應(yīng)器，原料丁烯總量40000kg/h，氧氣總量16800 kg/h，丁烯原料分為兩部分，一段丁烯流量26000 kg/h，二段丁烯流量14000 kg/h，界外水蒸汽和補(bǔ)充水蒸汽共135000 kg/h，溫度145°C，經(jīng)一段反應(yīng)器出口換熱器加熱至380°C，再經(jīng)二段反應(yīng)器出口換熱器過熱至480°C，和一段丁烯、氧氣按丁烯:氧氣:水(mol)為1:0.52:16的比例進(jìn)入一段反應(yīng)器，一段反應(yīng)器入口溫度320°C，出口溫度480°C，經(jīng)一段反應(yīng)器出口換熱器和水蒸汽換熱后，溫度降至380°C，再和二段丁烯、二段氧氣按丁烯:氧氣:水(mol)為1:0.65:16的摩爾比例混合進(jìn)入二段反應(yīng)器，二段反應(yīng)器入口溫度320°C，出口溫度500°C，二段反應(yīng)出口物流經(jīng)二段反應(yīng)器出口換熱器換熱后至430°C，進(jìn)入廢熱鍋爐，蒸發(fā)鍋爐水15000 kg/h作為補(bǔ)充水蒸汽，作為冷卻后物料溫度200°C進(jìn)入后續(xù)工段進(jìn)行精餾。一段、二段出口冷卻器均為管殼式換熱器，一段出口冷卻器換熱面積120m2，二段出口冷卻器換熱面積180m2，過熱水蒸汽走殼程，反應(yīng)器出口高溫氣走管程。
[0030]該裝置反應(yīng)部分界外水蒸汽耗量11000kg/h，反應(yīng)系統(tǒng)總能耗360kg標(biāo)油/t 丁二烯，丁烯總轉(zhuǎn)化率80%。
[0031]【實(shí)施例5】
某20萬噸/年丁烯氧化脫氫制丁二烯裝置，采用圖1的工藝技術(shù)，反應(yīng)器為三段，三段反應(yīng)器均為絕熱徑向固定床反應(yīng)器，原料丁烯總量40000kg/h，空氣總量72000 kg/h，丁烯原料分為三部分，一段丁烯流量26000 kg/h, 二段丁烯流量14000 kg/h,三段丁烯流量12000 kg/h，界外水蒸汽和補(bǔ)充水蒸汽共135000 kg/h，溫度145°C，經(jīng)一段反應(yīng)器出口換熱器加熱至380°C，再經(jīng)二段反應(yīng)器出口換熱器過熱至480°C，和一段丁烯、空氣按丁烯:氧氣:水(mol)為1:0.52:16的比例進(jìn)入一段反應(yīng)器，一段反應(yīng)器入口溫度320°C，出口溫度480°C，經(jīng)一段反應(yīng)器出口換熱器和水蒸汽換熱后，溫度降至380°C，再和二段丁烯、二段空氣按丁烯:氧氣:水(mol)為1:0.65:11的摩爾比例混合進(jìn)入二段反應(yīng)器，二段反應(yīng)器入口溫度320°C，出口溫度500°C，二段反應(yīng)出口物流經(jīng)二段反應(yīng)器出口換熱器換熱后至430°C，進(jìn)入廢熱鍋爐，蒸發(fā)鍋爐水15000 kg/h作為補(bǔ)充水蒸汽，作為冷卻后物料溫度200°C進(jìn)入后續(xù)工段進(jìn)行精餾。一段、二段出口冷卻器均為管殼式換熱器，一段出口冷卻器換熱面積120m2，二段出口冷卻器換熱面積180m2，過熱水蒸汽走殼程，反應(yīng)器出口高溫氣走管程。
[0032]該裝置反應(yīng)部分界外水蒸汽耗量120000kg/h，反應(yīng)系統(tǒng)總能耗400kg標(biāo)油/t 丁二烯，丁烯總轉(zhuǎn)化率82%。
[0033]【比較例I】
某20萬噸/年丁烯氧化脫氫制丁二烯裝置，采用圖2的工藝技術(shù)，反應(yīng)器為單段軸向絕熱固定床反應(yīng)器，原料丁烯總量45400kg/h，空氣總量68000 kg/h，水蒸汽總量262500kg/h，丁烯原料按照丁烯:氧氣:水(mol)為1:0.6:18的比例與空氣、水蒸汽混合后，在溫度為330°C，壓力0.12MPaG條件下，進(jìn)入氧化脫氫反應(yīng)器，氧化脫氫反應(yīng)出口氣溫度520°C，反應(yīng)出口物流進(jìn)入廢熱鍋爐，蒸發(fā)鍋爐水30000 kg/h作為補(bǔ)充水蒸汽，冷卻后物料溫度200 V進(jìn)入后續(xù)工段進(jìn)行精餾。
[0034] 該裝置反應(yīng)部分界外水蒸汽耗量23000kg/h，反應(yīng)系統(tǒng)總能耗500kg標(biāo)油/t 丁二烯，丁烯總轉(zhuǎn)化 率70%。
【權(quán)利要求】
1.一種丁烯氧化脫氫反應(yīng)熱回收方法，丁烯氧化脫氫反應(yīng)采用多段絕熱固定床反應(yīng)器，丁烯原料分段進(jìn)入各段反應(yīng)器，反應(yīng)熱回收方法包括以下幾個(gè)步驟: a)經(jīng)計(jì)量的水蒸汽依次通過每段反應(yīng)器的段間換熱器，與反應(yīng)器出口的高溫氣換熱，升溫形成過熱水蒸汽后，再與經(jīng)分別計(jì)量的丁烯、含氧氣體進(jìn)入第一段反應(yīng)器，通過調(diào)節(jié)第一段反應(yīng)器的旁路蒸汽流量，控制第一段反應(yīng)器的入口溫度達(dá)到300~400°C ;其中進(jìn)入反應(yīng)器的丁烯:含氧氣體:水蒸汽的摩爾比例為1:0.45~0.9:2~18 ; b)自第二段反應(yīng)器開始，每段反應(yīng)器入口溫度由上一段反應(yīng)器段間換熱器加熱的水蒸汽的量來控制； c)最后一段反應(yīng)器的出口產(chǎn)物加熱第一段反應(yīng)器所需的水蒸汽后，再經(jīng)廢熱鍋爐發(fā)生水蒸汽，發(fā)生的水蒸汽循環(huán)回步驟a)中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的丁烯氧化脫氫反應(yīng)熱回收方法，其特征在于步驟a)中的過熱水蒸汽全部從第一段反應(yīng)器進(jìn)入，過熱水蒸汽的溫度為400~500°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的丁烯氧化脫氫反應(yīng)熱回收方法，其特征在于過熱水蒸汽和丁烯、含氧氣體混合后進(jìn)入第一段反應(yīng)器，混合后溫度為300~40(TC，通過入口溫度和旁路蒸汽流量串級(jí)來控制，旁路蒸汽為飽和溫度下的水蒸汽。
4.根據(jù)權(quán)利要 求1所述的丁烯氧化脫氫反應(yīng)熱回收方法，其特征在于各段反應(yīng)器出口設(shè)有冷卻器，以過熱水蒸汽為冷卻介質(zhì)，并設(shè)過熱水蒸汽旁路，通過下一段反應(yīng)器入口溫度和旁路蒸汽流量串級(jí)來控制下一段反應(yīng)器入口溫度為310~400°C。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的丁烯氧化脫氫反應(yīng)熱回收方法，其特征在于各段反應(yīng)器出口冷卻器為管殼式換熱器，殼程物流為過熱水蒸汽，管程物流為反應(yīng)器出口高溫氣。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的丁烯氧化脫氫反應(yīng)熱回收方法，其特征在于步驟c)所述的廢熱鍋爐為釜式蒸發(fā)器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的丁烯氧化脫氫反應(yīng)熱回收方法，其特征在于每段反應(yīng)器入口丁烯、氧氣和水蒸汽的摩爾比為1:0.5~0.8:4~12。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的丁烯氧化脫氫反應(yīng)熱回收方法，其特征在于含氧氣體為空氣或純氧，或者空氣和氧氣的混合物。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的丁烯氧化脫氫反應(yīng)熱回收方法，其特征在于反應(yīng)所需催化劑為鑰/鉍系催化劑，主要組成包括鑰，鉍，鎂成分，各組分摩爾比例為:Mo:Bi: Mg=1O:1~5:2飛，采用共沉淀法制備。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的丁烯氧化脫氫反應(yīng)熱回收方法，其特征在于每段反應(yīng)器入口處丁烯、氧氣和水蒸汽的摩爾比為1:0.5~0.8:6~10。
【文檔編號(hào)】C07C5/48GK103965001SQ201310034286
【公開日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2013年1月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月30日
【發(fā)明者】劉文杰, 郭毅, 張洪宇, 張忠群, 張彬 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工股份有限公司, 中國(guó)石油化工股份有限公司上海石油化工研究院