技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及丙烷催化脫氫制丙烯領(lǐng)域，尤其涉及以分子篩為載體，負(fù)載鉑等金屬元素的固定床低碳烷烴催化脫氫制烯烴的技術(shù)，具體為一種丙烷催化脫氫制丙烯的固定床系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

丙烯是一種重要的基礎(chǔ)化工原料，主要用于生產(chǎn)聚丙烯、丙烯腈、環(huán)氧丙烷、丁醇、異丙苯等產(chǎn)品。但丙烯的來源主要是蒸汽裂解制乙烯的副產(chǎn)物，隨著石化工業(yè)對丙烯產(chǎn)品需求的增加，傳統(tǒng)的丙烯生產(chǎn)工藝，不能滿足市場的需求。新型的丙烯合成技術(shù)中，有甲醇制烯烴-MTO工藝、甲醇制丙烯-MTP工藝、和丙烷脫氫制丙烯-PDH工藝，無論是MTO還是MTP工藝，生產(chǎn)過程水的使用量特別大，而產(chǎn)生的廢水，因含有大量的有機(jī)物，處理十分困難，對環(huán)境不友好。而丙烷脫氫制PDH工藝，以資源豐富、較經(jīng)濟(jì)的丙烷為原料制備丙烯，反應(yīng)過程不需要引入水，廢水量大大降低，該技術(shù)已經(jīng)成為當(dāng)前石化領(lǐng)域的重點(diǎn)課題。

催化脫氫催化劑一般包含酸性載體入三氧化二鋁或ZSM-5分子篩負(fù)載貴金屬，采用移動(dòng)床或者流化床工藝。無論是移動(dòng)床還是流化床，其操作較固定床都復(fù)雜很多，而且由于前者催化劑在反應(yīng)器內(nèi)動(dòng)態(tài)移動(dòng)，相互的碰撞和摩擦，也極易導(dǎo)致催化劑破碎，影響裝置長周期的運(yùn)行，也增加了催化劑的使用量。另外，無論是移動(dòng)床還是流化床，都需要一套較為復(fù)雜的催化劑再生裝置，增加了前期設(shè)備投資和動(dòng)力消耗。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)中的問題，提供一種丙烷催化脫氫制丙烯的固定床系統(tǒng)裝置，該系統(tǒng)裝置控制簡單、催化劑破壞小、能夠長周期穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的丙烷催化脫氫制丙烯固定床工藝。

本發(fā)明目的通過下述技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

一種丙烷催化脫氫制丙烯的固定床系統(tǒng)，主要包括原料丙烷凈化與干燥單元、固定床反應(yīng)器及再生單元、反應(yīng)產(chǎn)物脫氯干燥單元、SHP選擇加氫反應(yīng)單元和分離提純單元。

原料丙烷凈化與干燥單元包括原料加熱器、脫硫塔、脫雜保護(hù)塔、干燥塔、脫砷保護(hù)塔、脫磷保護(hù)塔、第一脫丙烷塔、第二脫丙烷塔、冷箱和熱混合原料換熱器，在原料加熱器的前方原料進(jìn)口處設(shè)置流量計(jì)，原料加熱器與脫硫塔的塔頂相連，脫硫塔底與脫雜保護(hù)塔的塔頂相連，脫雜保護(hù)塔底與干燥塔的塔底相連，干燥塔的塔頂管線與脫砷保護(hù)塔的塔底相連，脫砷保護(hù)塔的塔頂與脫磷保護(hù)塔的塔底相連，脫磷保護(hù)塔的塔頂與循環(huán)丙烷流量計(jì)的管線匯合后，匯合管線與第一脫丙烷塔的塔中部相連，第一脫丙烷塔的塔底與第二脫丙烷塔的塔中相連，第二脫丙烷塔的塔底與LPG儲罐相連，第一脫丙烷塔的塔頂與第二脫丙烷塔的塔頂匯合后與冷箱相連，冷箱的另一端與熱混合原料換熱器相連。

所述的固定床反應(yīng)器及再生單元包括一號加熱爐、一號反應(yīng)器、二號加熱爐、二號反應(yīng)器、三號加熱爐、三號反應(yīng)器和空冷器，原料丙烷凈化與干燥單元中熱混合原料換熱器的另一端與分別與一號反應(yīng)器流量計(jì)、二號反應(yīng)器流量計(jì)和三號反應(yīng)器流量計(jì)相連，一號反應(yīng)器流量計(jì)、二號反應(yīng)器流量計(jì)和三號反應(yīng)器流量計(jì)分別與一號反應(yīng)器反應(yīng)物控制閥、二號反應(yīng)器反應(yīng)物控制閥和三號反應(yīng)器反應(yīng)物控制閥相連，一號反應(yīng)器反應(yīng)物控制閥與一號加熱爐相連、二號反應(yīng)器反應(yīng)物控制閥與二號加熱爐相連、三號反應(yīng)器反應(yīng)物控制閥與三號加熱爐相連，一號加熱爐與一號反應(yīng)器相連、二號加熱爐與二號反應(yīng)器相連、三號加熱爐與三號反應(yīng)器相連，一號反應(yīng)器與一號反應(yīng)器反應(yīng)產(chǎn)物閥相連、二號反應(yīng)器與二號反應(yīng)器反應(yīng)產(chǎn)物閥相連、三號反應(yīng)器與三號反應(yīng)器反應(yīng)產(chǎn)物閥相連，一號反應(yīng)器反應(yīng)產(chǎn)物閥、二號反應(yīng)器反應(yīng)產(chǎn)物閥、三號反應(yīng)器反應(yīng)產(chǎn)物閥三者匯合后，與熱混合原料換熱器相連，熱混合原料換熱器再與空冷器相連，空冷器與壓縮機(jī)相連。

所述的反應(yīng)產(chǎn)物脫氯干燥單元包括分離罐、脫氯塔、反應(yīng)產(chǎn)物干燥塔和PSA氫氣回收器，固定床反應(yīng)器及再生單元中的壓縮機(jī)與分離罐相連，分離罐的頂部與PSA氫氣回收器相連、分離罐底部與脫氯塔的塔頂相連，脫氯塔的塔底與反應(yīng)產(chǎn)物干燥塔的塔頂相連，反應(yīng)產(chǎn)物干燥塔的塔底與原料丙烷凈化與干燥單元中的冷箱相連。

所述的SHP選擇加氫反應(yīng)單元和分離提純單元包括SHP選擇加氫反應(yīng)器、脫乙烷塔、C3分離塔和PSA氫氣回收器，原料丙烷凈化與干燥單元中的冷箱的另一側(cè)與SHP選擇加氫反應(yīng)器相連，SHP選擇加氫反應(yīng)器與脫乙烷塔的塔中相連，脫乙烷塔的塔頂與LPG儲罐相連、脫乙烷塔的塔底與C3分離塔的塔中相連，C3分離塔的塔頂去丙烯產(chǎn)品儲存區(qū)、C3分離塔的塔底與循環(huán)丙烷流量計(jì)相連。

所述反應(yīng)產(chǎn)物脫氯干燥單元中的PSA氫氣回收器與SHP選擇加氫反應(yīng)單元和分離提純單元中的SHP選擇加氫反應(yīng)器均和氫氣存儲設(shè)備相連。

本發(fā)明的積極效果體現(xiàn)在：

（一）、從固定資產(chǎn)投資和催化劑損耗上分析，采用固定床反應(yīng)系統(tǒng)，反應(yīng)器兩開一備，這樣的設(shè)計(jì)相比現(xiàn)有的移動(dòng)床工藝，操作較簡單、建設(shè)費(fèi)用和運(yùn)行成本也較低。同時(shí)，因采用的是固定床裝置，反應(yīng)過程催化劑相對靜止，無需發(fā)生位移，這樣的設(shè)計(jì)避免了移動(dòng)床工藝引起的催化劑相互碰撞和摩擦，可大大減少催化劑的磨損，延長催化劑的使用壽命。另外，固定床工藝無需移動(dòng)床工藝配置的催化劑提升裝置、單獨(dú)的催化劑再生反應(yīng)器、以及對應(yīng)的再生加熱爐等配套裝置，因此，減少了反應(yīng)和再生單元的設(shè)備投資。

（二）、從長期運(yùn)轉(zhuǎn)上分析，本發(fā)明增加了原料脫硫、脫砷、脫磷等原料凈化裝置和SHP選擇加氫裝置，原料凈化裝置可以讓催化劑更加長效的運(yùn)行，達(dá)到延長催化劑使用壽命；SHP選擇加氫裝置可以減少雙烯烴和炔烴產(chǎn)量，提升產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)也減少了雙烯烴和炔烴隨未反應(yīng)丙烷循環(huán)回反應(yīng)器的量，雙烯烴和炔烴的存在，會使催化劑表面積碳嚴(yán)重，縮短催化劑的使用壽命，而SHP選擇加氫反應(yīng)器選擇性將雙烯烴和炔烴加氫為單烯烴，這種設(shè)計(jì)可以達(dá)到延長催化劑壽命和提升丙烯收率，實(shí)現(xiàn)更長期穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)和提升經(jīng)濟(jì)效益。

附圖說明

圖1 現(xiàn)有的丙烷催化脫氫制丙烯移動(dòng)床工藝示意圖

圖2 為本發(fā)明的丙烷催化脫氫制丙烯固定床系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖

其中，原料加熱器—1、脫硫塔—2、脫雜保護(hù)塔—3、干燥塔—4、脫砷保護(hù)塔—5、脫磷保護(hù)塔—6、第一脫丙烷塔—7、第二脫丙烷塔—8、冷箱—9、熱混合原料換熱器—10、一號加熱爐—11、一號反應(yīng)器—12、二號加熱爐—13、二號反應(yīng)器—14、三號加熱爐—15、三號反應(yīng)器—16、空冷器—17、壓縮機(jī)—18、分離罐—19、脫氯塔—20、反應(yīng)產(chǎn)物干燥塔—21、SHP選擇加氫反應(yīng)器—22、脫乙烷塔—23、C3分離塔—24、PSA氫氣回收器—25，一號反應(yīng)器反應(yīng)物控制閥—V-1、二號反應(yīng)器反應(yīng)物控制閥—V-2、三號反應(yīng)器反應(yīng)物控制閥—V-3，一號反應(yīng)器催化劑再生氣閥—V-4、二號反應(yīng)器催化劑再生氣閥—V-5、三號反應(yīng)器催化劑再生氣閥—V-6，一號反應(yīng)器反應(yīng)產(chǎn)物閥—V-7、二號反應(yīng)器反應(yīng)產(chǎn)物閥—V-8、三號反應(yīng)器反應(yīng)產(chǎn)物閥—V-9，一號反應(yīng)器再生廢氣閥—V-10、二號反應(yīng)器再生廢氣閥—V-11、三號反應(yīng)器再生廢氣閥—V-12，原料流量計(jì)—F-1、循環(huán)丙烷流量計(jì)—F-2、一號反應(yīng)器流量計(jì)—F-3、二號反應(yīng)器流量計(jì)—F-4、三號反應(yīng)器流量計(jì)—F-5、再生氣流量計(jì)—F-6。

具體實(shí)施方式

本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。

本說明書（包括任何附加權(quán)利要求、摘要）中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個(gè)特征只是一系列等效或類似特征中的一個(gè)例子而已。

一種丙烷催化脫氫制丙烯固定床系統(tǒng)，主要包括原料丙烷凈化與干燥單元、固定床反應(yīng)器及再生單元、反應(yīng)產(chǎn)物脫氯干燥單元、SHP選擇加氫反應(yīng)單元和分離提純單元。

原料丙烷凈化與干燥單元包括原料加熱器、脫硫塔、脫雜保護(hù)塔、干燥塔、脫砷保護(hù)塔、脫磷保護(hù)塔、第一脫丙烷塔、第二脫丙烷塔、冷箱和熱混合原料換熱器，在原料加熱器的前方原料進(jìn)口處設(shè)置流量計(jì)，原料加熱器與脫硫塔的塔頂相連，脫硫塔底與脫雜保護(hù)塔的塔頂相連，脫雜保護(hù)塔底與干燥塔的塔底相連，干燥塔的塔頂管線與脫砷保護(hù)塔的塔底相連，脫砷保護(hù)塔的塔頂與脫磷保護(hù)塔的塔底相連，脫磷保護(hù)塔的塔頂與循環(huán)丙烷流量計(jì)的管線匯合后，匯合管線與第一脫丙烷塔的塔中部相連，第一脫丙烷塔的塔底與第二脫丙烷塔的塔中相連，第二脫丙烷塔的塔底與LPG儲罐相連，第一脫丙烷塔的塔頂與第二脫丙烷塔的塔頂匯合后與冷箱相連，冷箱的另一端與熱混合原料換熱器相連。

所述的固定床反應(yīng)器及再生單元包括一號加熱爐、一號反應(yīng)器、二號加熱爐、二號反應(yīng)器、三號加熱爐、三號反應(yīng)器和空冷器，原料丙烷凈化與干燥單元中熱混合原料換熱器的另一端與分別與一號反應(yīng)器流量計(jì)、二號反應(yīng)器流量計(jì)和三號反應(yīng)器流量計(jì)相連，一號反應(yīng)器流量計(jì)、二號反應(yīng)器流量計(jì)和三號反應(yīng)器流量計(jì)分別與一號反應(yīng)器反應(yīng)物控制閥、二號反應(yīng)器反應(yīng)物控制閥和三號反應(yīng)器反應(yīng)物控制閥相連，一號反應(yīng)器反應(yīng)物控制閥與一號加熱爐相連、二號反應(yīng)器反應(yīng)物控制閥與二號加熱爐相連、三號反應(yīng)器反應(yīng)物控制閥與三號加熱爐相連，一號加熱爐與一號反應(yīng)器相連、二號加熱爐與二號反應(yīng)器相連、三號加熱爐與三號反應(yīng)器相連，一號反應(yīng)器與一號反應(yīng)器反應(yīng)產(chǎn)物閥相連、二號反應(yīng)器與二號反應(yīng)器反應(yīng)產(chǎn)物閥相連、三號反應(yīng)器與三號反應(yīng)器反應(yīng)產(chǎn)物閥相連，一號反應(yīng)器反應(yīng)產(chǎn)物閥、二號反應(yīng)器反應(yīng)產(chǎn)物閥、三號反應(yīng)器反應(yīng)產(chǎn)物閥三者匯合后，與熱混合原料換熱器相連，熱混合原料換熱器再與空冷器相連，空冷器與壓縮機(jī)相連。

所述的反應(yīng)產(chǎn)物脫氯干燥單元包括分離罐、脫氯塔、反應(yīng)產(chǎn)物干燥塔和PSA氫氣回收器，固定床反應(yīng)器及再生單元中的壓縮機(jī)與分離罐相連，分離罐的頂部與PSA氫氣回收器相連、分離罐底部與脫氯塔的塔頂相連，脫氯塔的塔底與反應(yīng)產(chǎn)物干燥塔的塔頂相連，反應(yīng)產(chǎn)物干燥塔的塔底與原料丙烷凈化與干燥單元中的冷箱相連。

所述的SHP選擇加氫反應(yīng)單元和分離提純單元包括SHP選擇加氫反應(yīng)器、脫乙烷塔、C3分離塔和PSA氫氣回收器，原料丙烷凈化與干燥單元中的冷箱的另一側(cè)與SHP選擇加氫反應(yīng)器相連，SHP選擇加氫反應(yīng)器與脫乙烷塔的塔中相連，脫乙烷塔的塔頂與LPG儲罐相連、脫乙烷塔的塔底與C3分離塔的塔中相連，C3分離塔的塔頂去丙烯產(chǎn)品儲存區(qū)、C3分離塔的塔底與循環(huán)丙烷流量計(jì)相連。

所述反應(yīng)產(chǎn)物脫氯干燥單元中的PSA氫氣回收器與SHP選擇加氫反應(yīng)單元和分離提純單元中的SHP選擇加氫反應(yīng)器均和氫氣存儲設(shè)備相連。

實(shí)施例1：

一種丙烷催化脫氫制丙烯固定床系統(tǒng)，包括三臺固定床反應(yīng)器，采取兩開一備的方式生產(chǎn)，一般情況是兩臺反應(yīng)器生產(chǎn)，另外一臺完成催化劑再生（一號反應(yīng)器、二號反應(yīng)器正常生產(chǎn)，三號反應(yīng)器進(jìn)行催化劑再生）。

具體的操作如，原料丙烷由原料流量計(jì)F-1計(jì)量之后，先輸送至原料加熱器，升溫至40℃，壓力控制在2.7MPa左右，一次通過脫硫塔、脫雜保護(hù)塔、干燥塔、脫砷保護(hù)塔、脫磷保護(hù)塔，脫除原料中的無機(jī)或者有機(jī)硫化物、堿性氮化物、重金屬、微量水、含砷、含磷等催化劑毒物，凈化之后的原料，與C3分離塔循環(huán)回來由循環(huán)丙烷流量計(jì)F-2計(jì)量的丙烷物流混合后，進(jìn)入第一、第二脫丙烷塔提純，第二脫丙烷塔底的C4及以上的重組分，送至LPG儲罐，生產(chǎn)成為LPG副產(chǎn)品。第一、第二脫丙烷塔頂?shù)奈锪纤椭晾湎?，與反應(yīng)產(chǎn)物干燥塔送來的物料熱交換后，送至熱混合原料換熱器與反應(yīng)器出來的高溫?zé)嵛锪蠐Q熱，被加熱之后的丙烷物料，分別送至一號加熱爐和二號加熱爐再次升溫。其各自的流量分別由各自對應(yīng)的反應(yīng)物控制閥控制V-1、V-2調(diào)控流量，由各自對應(yīng)的流量計(jì)F-3、F-4測量具體流量。升溫至550-620℃的物料，分別送入一號反應(yīng)器和二號反應(yīng)器，實(shí)現(xiàn)部分丙烷催化脫氫制丙烯，反應(yīng)溫度520-580℃，壓力控制在0.05MPa-0.3MPa。反應(yīng)之后的高溫物料通過閥門控制（V-7、V-8開，V-10、V-11關(guān)）物料流向熱混合原料換熱器加熱丙烷原料，送至空冷器冷卻至40-50℃，冷卻的物料再送至壓縮機(jī)，反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)壓縮后，流向氣液分離器，氣相物料去PSA氫氣回收器，回收提純氣相中的氫氣。液相流向脫氯塔脫除含氯物質(zhì)，液相物料經(jīng)脫氯后再送至反應(yīng)產(chǎn)物干燥塔，脫除水分，干燥后的物料送至SHP選擇加氫反應(yīng)器，將液相物料中的雙烯烴和乙炔，選擇性加氫成各自的烯烴配體。加氫之后的物料送至脫乙烷塔，塔頂?shù)妮p組分送至LPG儲罐，塔底物料送至C3分離塔，實(shí)現(xiàn)丙烯、丙烷的分離。產(chǎn)品丙烯由塔頂采出，丙烷由塔底采出，經(jīng)循環(huán)丙烷流量計(jì)F-2計(jì)量后，與新鮮丙烷混合，進(jìn)入脫丙烷塔。

三號反應(yīng)器進(jìn)行催化劑再生，再生氣經(jīng)過再生氣流量計(jì)F-6計(jì)量之后，流向三號加熱爐，將再生氣加熱至450-600℃，通入三號反應(yīng)器，實(shí)現(xiàn)催化劑的燒炭和再生。氣體經(jīng)過三號反應(yīng)器再生廢氣閥V-12（V-9關(guān)閉），流向廢氣處理系統(tǒng)。

本發(fā)明并不局限于丙烷催化脫氫制丙烯固定床工藝。本發(fā)明可擴(kuò)展到以分子篩或者三氧化二鋁為載體的低碳烷烴催化脫氫制烯烴固定床工藝。也可擴(kuò)展到任何在本說明書中披露的新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過程的步驟或任何新的組合。