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(一)、MTO装置
工艺流程简述
MTO装置由甲醇制烯烃单元、烯烃分离单元组成,其中甲醇制烯烃单元包括反应
再生系统,取热系统,急冷、汽提系统;烯烃分离单元包括进料气压缩、酸性气体脱
除和废碱液处理系统,进料气体和凝液干燥系统,气体再生部分,脱丙烷系统,脱甲
烷系统,脱乙烷系统、乙炔加氢,乙烯精馏塔,丙烯精馏塔,脱丁烷塔,丙烯制冷系
统。
(1)甲醇制烯烃
1)进料汽化和产品急冷区
进料汽化和产品急冷区由甲醇进料缓冲罐,进料闪蒸罐,洗涤水汽提塔,急
冷塔,产品分离塔和产品/水汽提塔组成。
来自于罐区的甲醇经过与汽提后的水换热,在中间冷凝器中部汽化后进入进
料闪蒸罐,然后进入汽化器汽化,并用蒸汽过热后送入MTO反应器。反应器出口
物料经冷却后送入急冷塔。
闪蒸罐底部少量含水物料进入氧化物汽提塔中。一些残留的甲醇被汽提返回
到进料闪蒸罐。
急冷塔用水直接冷却反应后物料,同时也除去反应产物中的杂质。水是MTO
反应的产物之一,甲醇进料中的大部分氧转化为水。MTO反应产物中会含有极少量
的醋酸,冷凝后回流到急冷塔。为了中和这些酸,在回流中注入少量的碱(氢氧
化钠)。为了控制回流中的固体含量,由急冷塔底抽出废水,送到界区外的水处
理装置。
急冷塔顶的气相送入产品分离器中。产品分离器顶部的烯烃产品送入烯烃回
收单元,进行压缩,分馏和净化。自产品分离器底部出来的物料送入水汽提塔,
残留的轻烃被汽提出来,在中间冷凝器中与新鲜进料换热后回到产品分离器。汽
提后底部的净产品水与进料甲醇换热冷却到环境温度,被送到界区外再利用或处
理。洗涤水汽提塔底主要是纯水,送到轻烯烃回收单元以回收MTO生成气中未反
应的甲醇。水和回收的甲醇返回到氧化物汽提塔,在这里甲醇和一些被吸收的轻
质物被汽提,送入进料闪蒸罐。气体后的水返回氧化物汽提塔。
:.
2)流化催化反应和再生区
MTO的反应器是快速流化床型的催化裂化设计。反应实际在反应器下部发生,
此部分由进料分布器,催化剂流化床和出口提升器组成。反应器的上部主要是气
相与催化剂的分离区。在反应器提升器出口的初级预分离之后,进入多级旋风分
离器和外置的三级分离器来完成整个分离。分离出来的催化剂继续通过再循环滑
阀自反应器上部循环回反应器下部,以保证反应器下部的催化剂层密度。反应温
度通过催化剂冷却器控制。催化剂冷却器通过产生蒸汽吸收反应热。蒸汽分离罐
和锅炉给水循环泵是蒸汽发生系统的一部分。
MTO过程中会在催化剂上形成积碳。因此,催化剂需连续再生以保持理想的活
性。烃类在待生催化剂汽提塔中从待生催化剂中汽提出来。待生催化剂通过待生
催化剂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
气)、催化剂流化床和多级旋风分离器组成。催化剂的再生是放热的。焦碳燃烧
产生的热量被再生催化剂冷却器中产生的蒸汽回收。催化剂冷却器是后混合型。
调整进出冷却器的催化剂循环量来控制热负荷。而催化剂的循环量由注入冷却器
的流化介质(松动空气)的量控制。蒸汽分离罐和锅炉给水循环泵包括在蒸汽发
生系统。除焦后的催化剂通过再生催化剂立管回到反应器。
3)再生空气和废气区
再生空气区由主风机、直接燃烧空气加热器和提升风机组成。主风机提供的
助燃空气经直接燃烧空气加热器后进入再生器。直接燃烧空气加热器只在开工时
使用,以将再生器的温度提高到正常操作温度。提升风机为再生催化剂冷却器提
供松动空气,还为待生催化剂从反应器转移到再生器提供提升空气。提升空气需
要助燃空气所需的较高压力。通常认为用主风机提供松动风和提升空气的设计是
不经济的。然而,如果充足的工艺空气可以被利用来满足松动风和提升风的需要,
可以不用提升风机。
废气区由废气冷却器,废气过滤器和烟囱组成。来自再生器的废气在废气冷
却器发生高压蒸汽,回收热量。出冷却器的废气进入废气过滤器,除去其中的催
化剂颗粒。出过滤器的废气由烟囱排空。为了减少催化剂损失,从废气过滤器回
收的物料进入废气精分离器。分离器将回收的催化剂分为两类。较大的颗粒循环
回MTO再生器。较小的颗粒被处理掉。
(2)烯烃分离
:.
进入轻烯烃回收单元(LORP)的原料是来自MTO单元的气相。LORP单元的目的
是压缩,冷凝,分离和净化有价值的轻烯烃产品(通常指乙烯和丙烯)。LORP单
元由以下几部分组成:压缩,二甲醚回收,水洗,碱洗,干燥,乙炔变换,分馏,
丙烯冷却和一个氧化物回收单元(ORU)。
1)压缩区
压缩区由MTO产品压缩机,级间吸入罐和级间冷却器组成。在接近周围环境温
度、压力下,MTO的气体物流送入LORP单元的压缩部分。为了回收烯烃产品,首先
将操作压力提高到能浓缩和通过分馏来分离的压力等级水平是很必要的。MTO产品
压缩机是多级离心压缩机。压缩机的级间流在级间冷却器和级间吸入罐中冷却和
闪蒸。由水和溶解的轻烃组成的级间冷凝物计量后通过级间罐回到上一级吸入罐。
纯冷凝物被泵回到MTO单元。
2)二甲醚回收区
来自于最后一级压缩机冷却器的流出物送入二甲醚汽提负荷罐。在这里液态
烃和水相是同时存在的。在二甲醚汽提负荷罐中两液相从烃类气相中分离出来。
二甲醚在两相态中都存在。二甲醚如返回MTO单元反应器可转化为有价值烯烃。因
此将二甲醚从轻烃中回收。液态烃被泵送到二甲醚汽提塔。二甲醚从液态烃中汽
提出来并回到压缩机最后一级的级间冷却器。二甲醚汽提塔的纯塔底物冷却到环
境温度后送入水洗区。出二甲醚汽提负荷罐的气相去氧化物吸收塔。在氧化物吸
收塔中来自于MTO单元的水用于吸收产品气相中的二甲醚。带有二甲醚的水回到
MTO单元。
3)水洗区
二甲醚回收以后,气相和液态的烃中还含有残留的甲醇。用水来回收这些物
流中的甲醇。吸收水在LORP单元和MTO单元的洗涤水汽提塔间循环。MTO的液态烃
产品在水洗塔中洗涤。甲醇被吸收后,液体送入LORP单元的分馏区。MTO的汽相产
品送入碱洗区。来自于水洗塔和氧化物吸收塔的富甲醇水回到MTO单元。在MTO洗
涤水汽提塔中甲醇从废水中汽提出来循环回MTO反应器。
4)碱洗区
MTO气相产品中的二氧化碳产物在碱洗塔中脱除。碱洗塔有三股碱液回流和一
股水回流来脱除残余的碱。碱洗区包括补充碱和水的中间罐和注入泵。废碱脱气
后送出界区处理。二氧化碳脱除后,MTO气相产品被冷却然后送入干燥区。
:.
5)干燥区
MTO的气体产物需干燥处理,为下游的低温工段做准备。干燥区由两个MTO产品干
燥器和再生设备组成。干燥器用分子筛脱水。来自于LORP单元的轻质气体用于再生干
燥剂。再生设备由再生加热器,再生冷却器和再生分离罐组成。脱水后,再生的气体
混入燃料气系统。干燥后的反应气送入分馏区的脱乙烷塔。脱乙烷塔的塔顶气压缩后
送入乙炔转换区。
6)乙炔转换区
脱乙烷塔顶气中包含C2和更轻的物料。物流中的副产物乙炔被选择加氢转化为乙
烯。乙炔转化是气相催化工艺。这个区由两个乙炔转换塔和一个防护床组成。进料加
热器包括在内用来调整反应的选择性。下游防护床从转换塔流出物中脱除痕迹的副产
物。防护床与MTO的产品干燥器共用同一干燥气再生系统。转换塔的气相再生设备包括
在此区中。乙炔转换区的物流冷却后送入脱乙烷塔顶冷凝器。
7)分馏区
分馏区由脱乙烷塔,脱甲烷塔,C2分离塔,脱丙烷塔,C3分离塔和脱丁烷塔组成。
在压缩,氧化物回收,碱洗和干燥之后,MTO产品气冷却后进入脱乙烷塔。脱乙烷塔顶
产品是混合的C2组分。由丙烷和更重的烃类组成的脱乙烷塔底物送入脱丙烷塔。脱乙
烷塔顶物压缩后送入乙炔转换单元。来自于脱乙烷塔接收器的净气相产品送入脱甲烷
塔进料冷冻器。
脱甲烷塔从混合C2物流中脱除轻杂质(包括甲烷,氢和惰性气体)。脱甲烷塔顶
物送去做燃料气。脱甲烷塔底物送入C2分离塔。
在C2分离塔中乙烯产品从乙烷中分离出来。分离塔顶的纯物质送入乙烯储罐。塔
底物蒸发,加热后并入燃料气系统。
脱乙烷塔塔底物流进入脱丙烷塔。混合的C3组分在脱丙烷塔中与较重的C4以上物
料分离。脱丙烷塔顶物送入氧化物回收单元(ORU)。采用液相吸收工艺脱除痕量的氧
化物。ORU包括惰性气体再生设备。脱丙烷塔塔顶物在ORU单元处理后,送入C3分离塔。
脱丙烷塔底物送入脱丁烷塔。
在C3分离塔中丙烯与丙烷分离。塔顶物泵送储存。分离塔塔底饱和的丙烷产品汽
化后混入燃料气系统。
脱丁烷塔(如果需要)从戊烷和更重的烃类中分离出丁烷。脱丁烷塔的进料是脱
丙烷塔底物和水洗塔产品的混合物。脱丁烷塔的塔顶和塔底产品送去储存。
:.
8)丙烯制冷区
LORU单元浓缩和分离轻烃需要在低温、高压条件下操作。用丙烯产品做制冷剂。
丙烯制冷区由多级离心式丙烯制冷压缩机和一个丙烯缓冲罐组成。LORP单元中多个冷
却器,冷凝器和再沸器都是用丙烯做制冷剂。
主要技术经济指标
序号介质单位消耗量备注
一原料
1甲醇kg/h225000
2氢气kg/h30最大50
二产品
1聚合级乙烯kg/h38642
2聚合级丙烯kg/h37657
3混合C4kg/h10562
4C5产品kg/h3345
5燃料气kg/h5868
:.
序号介质单位消耗量备注
6生成水+焦炭+kg/h128926
损失
三公用工程
循环水
1t/h21000最大
25000
新鲜水
2t/h8最大100
中压锅炉给水
3t/h23最大100
电
4kWh6750最大9000
5t/h86最大175
6最大150
7最大150
蒸汽凝结水t/h193
8
透平凝液t/h83
9
仪表空气Nm3/h3000
10最大4000
工厂风Nm3/h1500
11最大
24000
氮气Nm3/h17000
12最大
:.
序号介质单位消耗量备注
80000
燃料气t/
13最大5
四三废排放
1废水
1
2
3
2废气
1
2
3
:.
序号介质单位消耗量备注
3固体废物
1
2
3
五定员127人
六占地m273500350×210
OCU装置
装置技术路线
OCU技术是Lummus公司开发的C4烯烃作为原料生产丙烯的技术,其原理是利用
丁烯与乙烯反应生产丙烯。
从1983年开始,Lummus已先后在全球转让了31套OCU技术;2002年开始,Lummus
在中国开始转让OCU技术,至今在国内共转让了6套技术,其中2002年转让给BP/中
石化合资项目的装置已经成功开车。
工艺流程简述
(1)DME脱除
来自上游烯烃分离装置分离出的混合碳四原料,在流量控制下进入DME脱除塔。
DME脱除塔的作用是除去混合碳四中大部分的DME和轻组分。DME脱除塔塔顶的放空物
料通过流量调节与一段选择性加氢的放空物料混合后,进入烯烃分离装置进行回收。
整个塔的热量通过低低压蒸汽加热再沸器所获得。周期性分析塔底物料,确保塔
:.
底出来的混合碳四中DME含量小于5wppm。该股物料通过泵送入C4进料处理器。
(2)C4进料预处理
C4进料预处理单元的主要目的是去除混合碳四中对C4选择性加氢单元和烯烃回
收单元中的催化剂造成毒害的组分。这些组分主要是氧化物,羰基化和物,醇类,硫
化物和水。
系统中含有两个处理器,一个用于操作,另一个用于再生。此外,该系统包括一
个C4物料排污罐,该罐存储再生过程中的C4。
处理器吸收剂的循环使用周期约48小时。再生过程中,先将物料切入到备用处
理器中,然后将再生处理器中的物料排污进入到C4物料排污罐。
再生过程分为二个阶段:第一阶段用热丁烯冲洗吸收剂,去除吸附在吸收剂中的
剩余C4,防止物料在吸附剂表面积炭,第一阶段末期,吸收剂需加热到120℃;第二
阶段用氮气进行吹扫,废气进入烯烃回收装置的火炬系统。
(3)一段选择性加氢
预处理后的C4进入一段选择性加氢反应缓冲罐,通过泵送到一段加氢反应器中。
在进入一段加氢反应器前,该股物料与一部分一段加氢反应器的反应物料进行混合,
通过换热器加热后,与一定比率的氢气混合,进入到反应器中进行反应。
反应过程中,混合碳四中的丁二烯选择性加氢生成正丁烯。该反应是放热反应,
反应热可以加热经过催化剂床层的C4物料。反应后的混合碳四进入一段选择加氢反应
器分离罐,分离罐中的气体经冷却水冷却后,凝液部分返回分离罐,未冷凝的气体进
入烯烃回收装置。分离罐中的液体经泵加压后,一部分与C4进料预处理单元过来的物
料混合,另一部分经冷却后,进入到二段选择性加氢反应器中。一段选择性加氢反应
产物中,丁二烯的含量大约为1000wppm。
催化剂的活性随着催化剂表面积炭而逐步降低,当反应器的出口温度降到88℃
时,需要对催化剂进行再生。因此,一段选择性加氢单元中包括二台反应器,一台备
用的反应器用于催化剂的再生;再生电加热器用于加热再生过程中的气体。
(4)二段选择性加氢
二段选择性加氢单元的主要目的是使物料中丁二烯的含量降至50wppm。
一段选择性加氢单元分离罐中出来的液体与一定比例的氢气混合后,通过低低压
蒸汽加热至反应温度后,从上部进入到二段选择性加氢反应器中。反应产物立即冷却,
通过压力控制阀进入OCT循环碳四平衡罐。压力控制阀确保二段选择性加氢在液相条
:.
件下进行。
催化剂表面积炭会导致催化剂的活性下降。当反应器的出口温度降至89℃时,
需要对催化剂进行再生。二段反应器没有备用反应器。当二段选择性加氢催化剂需要
再生时,一段选择性加氢反应器暂时切入到低选择性模式,将丁二烯浓度降至OCU需
要的浓度。该单元还含有一台再生电加热器,用于加热再生过程中的混合气体。
(5)OCT反应物料预处理
二段选择性加氢反应物料与循环C4在OCT循环碳四平衡罐进行混合,平衡罐中
的混合碳四通过泵送出,在静态混合器中与乙烯混合,该混合器使乙烯充分溶解到液
态的丁烯中,混合后的物料进入OCT反应器进料处理器中。进料处理器的作用是去除
可能毒害OCT催化剂的化合物,如氧化物,硫化物,醇类,羰基化合物和水。系统中
有两个处理器,一个用于操作,另一个再生或备用。氮气经过电加热器加热后进入再
生系统对需要再生的处理器进行再生。
经过OCT反应器进料处理器处理后的物料经过过滤器除去吸收剂杂质后进入OCT
反应器中进行反应。
(6)OCT反应器
主反应是乙烯和丁烯-2反应,生成丙烯。副产物主要包括C5至C8的烯烃。
OCT反应物料经过OCT反应物料/产物换热器,OCT反应物料加热炉加热至反应所
需温度,进入OCT反应器中进行反应。OCT反应器的类型是固定床反应器,催化剂的
主要成分是负载在二氧化硅上的镁金属氧化物和钨金属氧化物。反应近似于等温反应。
反应产物经OCT反应物料/产物换热器,OCT反应物料冷却器冷却后进入精馏塔中
进行分离。
OCT反应器催化剂需要离线进行再生。先用热氮气吹扫烃类化合物,并预热催化
剂。氮气-空气混合物通入催化剂中,以去除催化剂表面的积炭。含有一定氢气量的
氮气对催化剂进行还原后,用高温氮气进行吹扫,以除去催化剂床层中的氧气和水。
OCT反应器所需要的再生气需要经过再生气加热炉加热后进入OCT催化剂床层。
(7)脱乙烯塔
OCT反应物料在脱乙烯塔进料急冷器中被循环乙烯进行急冷,急冷后的物料进入
脱乙烯塔中。
脱乙烯塔塔顶物料用烯烃分离装置中过来的丙烯冷剂进行冷却,经丙烯冷剂冷却
下来的乙烯进入脱乙烯塔回流罐中,一小部分放空气进入烯烃分离装置中进行回收。
:.
该股物流的主要成分包括氢、甲烷和乙烷。
脱乙烯塔回流罐中的一部分流体作为回流,另一部分流体与OCT反应预处理物料
进行混合。
塔釜通过低低压蒸汽加热再沸器,通过温度控制再沸蒸汽的量来保证塔釜物料组
成。
(8)脱丙烯塔
脱乙烯塔塔底组分进入脱丙烯塔,脱丙烯塔分离出三种产品,塔顶产出聚合级丙
烯,塔釜产出剩余碳四产品,塔侧线产出富丁烯循环气。
脱丙烯塔塔顶丙烯采用冷却水冷却,塔釜再沸器通过低低压蒸汽加热。侧线产出
的C4冷却后送入OCT循环碳四平衡罐。塔顶气体完全冷凝后送入脱丙烯塔回流罐,回
流罐液体通过泵部分回流入塔,另一部分聚合级的丙烯产品送出界区。塔底回收碳四
通过塔的压力直接送到界区。
(9)再生系统
再生系统为每一个再生单元提供热的再生气和冷的再生气,其将在处理器再生过
程中使用。
1)处理器再生系统
C4进料预处理单元和OCT反应物料预处理单元所需要的热氮气和冷氮气由烯烃分
离装置的再生系统供给。
界外供给的热氮气通过处理器再生气加热器(电加热器)加热后用于各个处理器
的再生。
热再生气和冷再生气的流量和温度通过控制,从而在需要的循环时间内完成再
生。所有的处理器都是按照48h的吸收周期,按照24h的再生周期进行设计。C4进
料预处理单元的处理器在第一个24h周期进行再生,OCT反应物料预处理单元的处理
器在后一个24h周期进行再生。尽管这些处理器的再生过程可能会与烯烃分离装置干
燥器的再生过程相交叉,但这也保证了再生气的需求量处于最小阶段。
由各个处理单元出来的废再生氮气进入烯烃分离装置中的再生气系统,经冷却
后,排入火炬系统。
2)丁烯汽提系统
该系统是一个闭路系统,系统压力由冷却水冷凝C4组分所决定。该系统包括C4
汽提缓冲罐,进料为经过冷却后的。其进料量需要低于二段选择性加氢反应产物总量
:.
的5%,以免影响OCU单元的操作。在再生的第一阶段,丁烯经泵加压,低低压蒸汽
加热并过热至120℃。热丁烯蒸汽通过流量控制输送到C4进料预处理单元或OCT反
应物料预处理单元以汽提出吸收剂表面的剩余C4。汽提后的蒸汽通过冷却水冷却后进
入C4汽提缓冲罐。通过压力控制以放空掉汽提过程中的不凝气。
当汽提过程完成后,C4汽提缓冲罐的废丁烯通过泵送入到排污管中。
主要技术经济指标
消耗
序号介质单位备注
量
一、原辅材料
1混合C4kg/h1056
2
2乙烯kg/h3891
3氢气kg/h15
二、产品
1丙烯kg/h1134
1
2剩余C4kg/h2896
3SHU尾气kg/h13
:.
消耗
序号介质单位备注
量
4DME吹扫气kg/h100
15OCU尾气kg/h118
三、公用工程
1循环冷却水t/h1079最大
1214
2电kWh238最大740
3低压蒸汽()t/
4高压蒸汽()t/
5氮气Nm3/h3000最大
9280
6燃料气MJ/h7845最大
10887
四三废排放
1废气
:.
消耗
序号介质单位备注
量
1气
2气
3天
4烟气(max)
,
5烧烟气980Nm3/h
(max)
2废渣
1剂次
2器吸附剂次
3次
:.
消耗
序号介质单位备注
量
4次
五占地m2591651×116