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时间:2019-01-08
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1、鲁奇MTP反应单元操作初探 摘要:在鲁奇MTP技术中,反应单元是装置的核心,但是,在操作过程中存在着MTP反应单元操作控制手段的单一,导致不能有效地保护催化剂,严重地制约着丙烯收率的提高和经济效益的增加。经过对生产工艺的技改和操作控制的优化,从而解决了反应单元操作控制手段的不足,延长了MTP反应单元的运行周期,提高了综合效益。 关键词:鲁奇MTP反应单元操作优化提高效益 大唐内蒙古多伦煤化工有限责任公司煤基烯烃项目引进鲁奇MTP技术,共设置一台DME反应器和三台MTP反应器,日处理精甲醇5000吨。自2011年1月份投料试车以来,MTP反应单元进行了工艺改造,取得了
2、MTP反应单元操作的成功经验,确保装置“安、稳、长、满、优”目标的实现。 一、MTP反应单元工艺原理 1.DME反应原理 反应部分的第一步是用来自甲醇分厂的精甲醇为原料,在一级绝热固定床反应器(DME反应器R-60111)中,利用固体催化剂,甲醇蒸气按照下述的反应方程式进行脱水反应,在氧化铝催化剂表面上转化为二甲醚(DME),并放出热量: 2CH3OH(甲醇)→CH3OCH3(DME)+H2O-23.4KJ/mol10 催化剂的特征是高活性和高选择性,反应几乎能够达到热力学平衡状态。该反应为放热反应,反应平衡与操作压力无关。 2.MTP反应原理 反应部分的第
3、二步是以DME反应器生成的二甲醚、未反应的甲醇,来自工艺蒸汽塔的工艺蒸汽以及从精制单元循环回的HC化合物为原料,在450~480℃,0.13MPa压力下,在固定床反应器(MTP反应器R-60151AB/C)中生成以丙烯为主的烃类,其中丙烯产率约为70%,部分未反应的原料被循环回反应器的入口。 MTP反应为甲醇、二甲醚在一定的压力、温度、空速下通过硅酸铝沸石分子筛催化剂脱水、异构、低聚等作用转化为C11以下的烃类。反应可简化为: 3.再生原理 当MTP反应器内的DME/甲醇转化率降至期望值(90%)以下时,必须再生催化剂。再生的方式是使用N2和工厂空气按需求比混合,将
4、混合气送入反应器内部,在反应器床层内使结焦进行受控燃烧。通常两个反应器正常操作,一个反应器备用。再生时,将一个反应器与流程断开,用蒸汽吹扫,再用N2燥,然后用热的氮气同工厂空气的混合物进行MTP反应器催化剂再生。 再生原理化学方程式: 2C+O2→2CO C+O2→CO2 二、MTP反应单元工艺流程10 来自罐区的精甲醇经进料泵送往反应单元,经1号甲醇预热器、2号甲醇预热器、MTP反应产物的反应热回收系统、甲醇过热器过热至275℃后进入DME反应器。 DME反应产物分两股:第一股(少量)物流与来自产品精制单元HC循环烃和来自工艺蒸汽塔蒸汽经过MTP反应进料混合
5、器混合均匀,再经过燃烧加热炉调温至450℃,并减压到0.23MPa(a),进入MTP反应器第一级。 DME反应产物第二股(主要部分),物流经DME流出物冷却器、流出物过滤器(物流中含有的可能损伤MTP反应器分布器喷嘴的颗粒在DME反应器流出物过滤器中被除去)、2号甲醇预热器、DME部分冷凝器后进入DME分离罐,分成富DME的液相和富DME的气相。气相经DME加热器过热后分为五路,进入MTP反应器的第二至第六级;液相部分过二甲醚冷却器和DME过冷器调温后进入MTP反应器第二至第六级。 SM:3.5MPa饱和蒸汽;TM:3.5MPa蒸汽冷凝液;SH:8.73MPa饱和蒸汽
6、;TH:8.73MPa蒸汽冷凝液;PR:制冷丙烯 图1MTP反应单元工艺流程图 三、MTP反应单元设备 1.MTP反应单元主要设备工艺参数 2.MTP反应单元催化剂 3.MTP反应器进料工艺参数 四、MTP反应器操作 1.操作原则 在MTP反应过程中,为保持转化烯烃的高选择性,催化剂床层的操作温度必须为450℃~480℃10,操作压力必须较低。每层催化剂床的出口温度均为480℃,最后一层催化剂床的出口操作压力为0.13MPa(a)。 MTP反应器内的总反应是放热反应,必须进行中间冷却,以使温度分布维持在期望的温度范围内,由中间进料来完成中间冷却。 MT
7、P反应器包含6层催化剂床层。调节去每层床层的新鲜DME、甲醇进料量,以使反应器内的温度分布和DME浓度达到最优,从而保证反应条件一致,获得最大的丙烯总收率。 来自催化剂床层第1至5级的中间反应产物,进入下一层催化剂床层之前,先用冷却的液相中间进料(液态水、DME)和气相中间进料(新鲜DME、甲醇)混合进入MTP反应器以调整其温度。其中液相中间进料由DME分离罐底部流出经DME冷凝液冷却器与循环水换热后进入MTP反应器2-6级的中间进料喷嘴。气相中间进料由DME分离罐顶部流出经DME加热器与高压蒸汽换热后进入MTP反应器2-6
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