甲醇制烯烃装置及甲醇制烯烃的制备方法与流程

本发明涉及甲醇制烯烃技术领域，具体而言，涉及一种甲醇制烯烃装置及甲醇制烯烃的制备方法。

背景技术：

随着我国工农业经济的持续快速发展，市场对乙烯、丙烯等基本有机原料的需要越来越大。我国乙烯和大部分丙烯主要依靠使用石脑油、轻柴油为原料的蒸汽裂解来生产，部分丙烯是通过催化裂化副产的石油液化气经精馏加工而得。但是，由于石油资源的短缺、蒸汽裂解能力不足等原因，我国的乙烯产量、丙烯产量长期以来一直是供不应求，因而以乙烯、丙烯生产的化学品(例如聚乙烯、聚丙烯、乙二醇等)的进口数量一直居高不下。为了降低外来商品的进口率，在我国开启了采用煤炭等为原料生产甲醇，再将甲醇经催化转化生产乙烯、丙烯等轻质烯烃的新篇章。甲醇是现代煤化工的重要产品和中间体，是联系煤化工与炼油产品及化工的主要纽带。甲醇生产装置的大型化和产品规模化将成为煤化工发展的重要特征。煤经甲醇制烯烃成为发展现代煤化工产业、实现国家"以煤代油"战略的必然选择，其技术瓶颈是甲醇制烯烃(mto)技术。

甲醇制烯烃(mto)装置的进料为过热后的甲醇，一般的流程设置是罐区甲醇经过泵加压后先后经过加热、汽化、过热后进入反应器进行反应。目前已开工的mto装置均采用开工加热炉完成甲醇的过热工作，正常运行时甲醇的过热是通过产品气-甲醇过热器或蒸汽-甲醇过热器实现的。开工后期会存在开工加热炉和产品气-甲醇过热器或蒸汽-甲醇过热器之间的切换工作。

然而，目前在运行的mto装置开工时，通过开工加热炉加热氮气给反应器提供流化及升温介质，甲醇经过加热、汽化后进入开工加热炉进行过热，过热后甲醇进入反应器，此时氮气和甲醇会在开工加热炉中混合，随着甲醇进料量的提高，氮气要逐渐切除开工加热炉，从而存在甲醇与氮气之间的切换问题。如果甲醇和氮气切换时出现流量不匹配问题，会出现开工加热炉热负荷调整不及时的问题，甚至造成炉出口温度超标；另外，甲醇和氮气切换时出现流量不匹配还可能造成反应器催化剂跑损量增大。

开工加热炉完成甲醇和氮气切换后，还需要进行甲醇在开工加热炉和产品气-甲醇过热器或蒸汽-甲醇过热器之间的切换，此时开工加热炉负荷又需要进行连续的调整，同时产品气-甲醇过热器或蒸汽-甲醇过热器的操作也需要连续的调整，工作量较大。

加工加热炉停炉后炉管中存在甲醇，需要进行吹扫。一方面会损失甲醇，另一方面会增加吹扫的工作量。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种甲醇制烯烃装置及甲醇制烯烃的制备方法，以解决现有技术中的mto装置中氮气和甲醇混合从而导致甲醇和氮气切换时出现流量不匹配的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种甲醇制烯烃装置，包括甲醇输送管道和氮气输送管道，甲醇制烯烃装置还包括：过热器，与甲醇输送管道连通；开工加热炉，分别与氮气输送管道和过热器的出口连通；以及mto反应器，分别与过热器的出口和开工加热炉的出口连通。

进一步地，甲醇制烯烃装置还包括换热器，换热器的入口与甲醇输送管道连通，且换热器的出口与过热器的入口连通。

进一步地，甲醇制烯烃装置还包括设置于氮气输送管道上的第一阀门。

进一步地，换热器的出口与开工加热炉的入口连通，且甲醇制烯烃装置还包括第二阀门，第二阀门设置于连通换热器与开工加热炉的管道上。

进一步地，甲醇制烯烃装置还包括第三阀门，第三阀门设置于连通过热器与mto反应器的管道上。

进一步地，甲醇制烯烃装置还包括第四阀门，第四阀门设置于连通开工加热炉与mto反应器的管道上。

进一步地，开工加热炉的出口与火炬连通，甲醇制烯烃装置还包括设置于开工加热炉与火炬连通的管线上的放火炬阀。

根据本发明的另一方面，提供了一种甲醇制烯烃的方法，方法采用上述的甲醇制烯烃装置，方法包括以下步骤：s1，将氮气通入开工加热炉中进行加热，并将加热后的氮气通入mto反应器中；s2，将气相甲醇通入过热器中加热，得到过热气相甲醇；s3，将过热气相甲醇通入mto反应器中。

进一步地，执行步骤s1，并在mto反应器的内部温度＞420℃且压力≥0.09mpag之后，执行步骤s2。

进一步地，在步骤s2中，向过热器中通入3.8～4.4mpa的第一饱和蒸汽，以将气相甲醇升温。

进一步地，甲醇制烯烃装置还包括换热器，换热器的入口与甲醇输送管道连通，且换热器的出口与过热器的入口连通，在步骤s2之前，方法还包括将气相甲醇通入换热器中加热的步骤。

进一步地，向换热器中通入0.4～0.6mpa的第二饱和蒸汽，以将气相甲醇升温。

进一步地，执行步骤s2，并在过热气相甲醇的温度≥200℃之后，执行步骤s3。

进一步地，甲醇制烯烃装置还包括设置于氮气输送管道上的第一阀门，执行步骤s3，并在mto反应器的甲醇处理量≥70％负荷、反应温度＞450℃且反应压力≥0.12mpag之后，将第一阀门关闭。

应用本发明的技术方案，提供了一种包括甲醇输送管道和氮气输送管道的甲醇制烯烃装置，由于该装置还包括过热器、开工加热炉和mto反应器，且过热器与甲醇输送管道连通，开工加热炉分别与氮气输送管道和过热器的出口连通，mto反应器分别与过热器的出口和开工加热炉的出口连通，从而使汽化后的气相甲醇在经过过热器的加热后能够直接进入mto反应器，而不再进入开工加热炉，从而省去了氮气和甲醇在开工加热炉中的混合及切换过程，减少了开工加热炉的负荷调整工作量，进而利用上述甲醇制烯烃装置提高了甲醇制烯烃的工艺效率。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了本发明实施方式所提供的一种甲醇制烯烃装置的结构示意图；

图2示出了本发明实施方式所提供的甲醇制烯烃的方法的流程示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、过热器；20、开工加热炉；30、mto反应器；40、换热器；50、第一阀门；60、第二阀门；70、第三阀门；80、第四阀门；90、放火炬阀。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

正如背景技术中所介绍的，现有技术中现有技术中的mto装置中氮气和甲醇混合从而导致甲醇和氮气切换时出现流量不匹配。本发明的发明人针对上述问题进行研究，提出了一种甲醇制烯烃装置，如图1所示，包括甲醇输送管道和氮气输送管道，甲醇制烯烃装置还包括：过热器10，与甲醇输送管道连通；开工加热炉20，分别与氮气输送管道和过热器10的出口连通；以及mto反应器30，分别与过热器10的出口和开工加热炉20的出口连通。

上述甲醇制烯烃装置中由于过热器与甲醇输送管道连通，开工加热炉分别与氮气输送管道和过热器的出口连通，mto反应器分别与过热器的出口和开工加热炉的出口连通，从而使汽化后的气相甲醇在经过过热器的加热后能够直接进入mto反应器，而不再进入开工加热炉，从而省去了氮气和甲醇在开工加热炉中的混合及切换过程，减少了开工加热炉的负荷调整工作量，进而利用上述甲醇制烯烃装置提高了甲醇制烯烃的工艺效率。

并且，采用本发明的上述甲醇制烯烃装置，甲醇加工量达到要求后不需要进行开工加热炉和过热器之间的切换步骤，只需将氮气切除反应器，将开工加热炉停运，并通过调整过热器负荷，即可提高甲醇加工量，从而提高了反应器运行平稳性，减少了反应器催化剂跑损；并且，开工加热炉停运后不需要进行甲醇的吹扫工作，从而减少了甲醇损失。

在本发明的上述催化剂卸料装置中，优选地，甲醇制烯烃装置还包括设置于氮气输送管道上的第一阀门50。通过设置上述第一阀门50能够控制氮气向开工加热炉20的输送，从而控制mto反应器30中氮气量，进而可以通过上述第一阀门50调控mto反应器30中的氮气量，从而实现对mto反应器30中温度的控制，使mto反应器30有效地输出产品气。

在本发明的上述催化剂卸料装置中，为了提高对气相甲醇的加热效率，优选地，上述过热器10为蒸汽-甲醇过热器，即通过向过热器10中通入蒸汽以实现对对气相甲醇的加热。并且，优选地，甲醇制烯烃装置还包括换热器40，换热器40的入口与甲醇输送管道连通，且换热器40的出口与过热器10的入口连通。上述换热器40能够实现对气相甲醇进行初步加热，初步加热后的气相甲醇再进入过热器10中进行第二次加热处理，从而通过将换热器40与过热器10结合，使气相甲醇能够更快地升高至所需的温度；更为优选地，上述换热器40为甲醇-蒸汽换热器，即通过向换热器40中通入蒸汽以实现对对气相甲醇的初步加热。

在上述具有换热器40的甲醇制烯烃装置中，优选地，换热器40的出口与开工加热炉20的入口连通，且甲醇制烯烃装置还包括第二阀门60，第二阀门60设置于连通换热器40与开工加热炉20的管道上。通过使换热器40的出口与开工加热炉20的入口连通，并设置上述第二阀门60，能够在过热器10故障时，通过控制上述第二阀门60使经过初步加热的气相甲醇不经过过热器10而直接通入开工加热炉20中进行加热，从而保障了mto反应的正常运行。

在上述具有换热器40的甲醇制烯烃装置中，优选地，甲醇制烯烃装置还包括第三阀门70，第三阀门70设置于连通过热器10与mto反应器30的管道上。通过设置上述第三阀门70能够控制加热后的气相甲醇向开工加热炉20中的输送，从而控制mto反应器30中气相甲醇量，进而可以通过上述第三阀门70调控mto反应器30中的气相甲醇量，以提高mto反应器30中的反应效率。

在上述具有换热器40的甲醇制烯烃装置中，优选地，甲醇制烯烃装置还包括第四阀门80，第四阀门80设置于连通开工加热炉20与mto反应器30的管道上；更为优选地，开工加热炉20的出口与火炬连通，甲醇制烯烃装置还包括设置于开工加热炉20与火炬连通的管线上的放火炬阀90。在将氮气从mto反应器30中切除时，通过控制上述放火炬阀90能够实现对管道中剩余氮气的燃烧处理，此时，通过关闭切断第四阀门80，以防止气相甲醇进入氮气管线。

根据本申请的另一个方面，提供了一种甲醇制烯烃的方法，方法采用上述的甲醇制烯烃装置，如图2所示，方法包括以下步骤：s1，将氮气通入开工加热炉中进行加热，并将加热后的氮气通入mto反应器中；s2，将气相甲醇通入过热器中加热，得到过热气相甲醇；s3，将过热气相甲醇通入mto反应器中。

上述甲醇制烯烃的方法中由于是将汽化后的气相甲醇在经过过热器的加热后直接通入mto反应器中，而不再进入开工加热炉，从而省去了氮气和甲醇在开工加热炉中的混合及切换过程，减少了开工加热炉的负荷调整工作量，进而提高了甲醇制烯烃的工艺效率。

并且，在本发明的上述甲醇制烯烃的方法中，甲醇加工量达到要求后不需要进行开工加热炉和过热器之间的切换步骤，只需将氮气切除反应器，将开工加热炉停运，并通过调整过热器负荷，即可提高甲醇加工量，从而提高了反应器运行平稳性，减少了反应器催化剂跑损，且开工加热炉停运后不需要进行甲醇的吹扫工作，从而减少了甲醇损失。

下面将结合图1和图2更详细地描述根据本发明提供的甲醇制烯烃的方法的示例性实施方式。然而，这些示例性实施方式可以由多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施方式。应当理解的是，提供这些实施方式是为了使得本申请的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施方式的构思充分传达给本领域普通技术人员。

首先，执行步骤s1：将氮气通入开工加热炉20中进行加热，并将加热后的氮气通入mto反应器30中。上述开工加热炉只加热氮气，给反应器提供流化和升温介质，即在上述步骤s1中，通过将加热后的氮气通入mto反应器30中，以实现对mto反应器30的加热，从而为甲醇制烯烃提供反应环境。为了保证mto反应器30中的反应效率，优选地，执行步骤s1，并在mto反应器30的内部温度＞420℃且压力≥0.09mpag之后，执行步骤s2。

在执行完步骤s1之后，执行步骤s2：将气相甲醇通入过热器10中加热，得到过热气相甲醇。在上述步骤s2中，利用过热器10对气相甲醇进行加热，以得到高温的过热气相甲醇作为甲醇制烯烃工艺的反应原料，气相甲醇不再进入开工加热炉，减少了开工加热炉中甲醇和氮气的切换工作量，从而不仅降低了开工加热炉负荷调整的工作量，还降低了反应器催化剂跑损量。

为了在提高对气相甲醇的加热效率的同时，避免蒸汽压过大对甲醇制烯烃工艺的影响，优选地，在上述步骤s2中，向过热器10中通入3.8～4.4mpa的第一饱和蒸汽，以将气相甲醇升温并排出凝结水；并且，为了保障过热气相甲醇在后续通入mto反应器30中时的反应效率，优选地，执行步骤s2，并在过热气相甲醇的温度≥200℃之后，执行步骤s3。

在一种优选的实施方式中，采用的上述甲醇制烯烃装置还包括换热器40，换热器40的入口与甲醇输送管道连通，且换热器40的出口与过热器10的入口连通，此时，在步骤s2之前，方法还包括将气相甲醇通入换热器40中加热的步骤。具体地，先将气相甲醇通入上述换热器40中，以实现对气相甲醇进行初步加热，再将初步加热后的气相甲醇通入上述过热器10中进行第二次加热处理，从而通过将换热器40与过热器10结合，使气相甲醇能够更快地升高至所需的温度。

在上述优选的实施方式中，为了在提高对气相甲醇的加热效率的同时，避免蒸汽压过大对甲醇制烯烃工艺的影响，更为优选地，在将气相甲醇通入换热器40中加热的步骤中，向上述换热器40中通入0.4～0.6mpa的第二饱和蒸汽，以将气相甲醇升温并排出凝结水。

在执行完步骤s2之后，执行步骤s3：将过热气相甲醇通入mto反应器30中。在上述步骤s3中，通过向mto反应器30中通入过热气相甲醇作为反应原料，保证了mto反应器30中时甲醇制烯烃反应的正常运行。在上述步骤s3中，甲醇加工量达到要求后不需要进行开工加热炉20和过热器10之间的切换步骤，只需将氮气切除mto反应器30，将开工加热炉20停运，并通过调整过热器10负荷，即可提高甲醇加工量，从而提高了mto反应器30运行平稳性，减少了mto反应器30中的催化剂跑损；并且，开工加热炉20停运后不需要进行甲醇的吹扫工作，从而减少了甲醇损失。

为了将氮气全部切除mto反应器30，优选地，采用的甲醇制烯烃装置还包括设置于氮气输送管道上的第一阀门50，此时，执行步骤s3，并在mto反应器30的甲醇处理量≥70％负荷、反应温度＞450℃且反应压力≥0.12mpag之后，将第一阀门50关闭。

下面将结合实施例进一步说明本申请提供的甲醇制烯烃装置和甲醇制烯烃的方法。

实施例1

利用经开工加热炉加热后的氮气对mto反应器进行升温时，开工加热炉入口处的第一阀门打开，开工加热炉入口处的第二阀门关闭，开工加热炉出口处的第四阀门打开，开工加热炉出口处的放火炬阀关闭，过热器出口处的第三阀门关闭；开工加热炉加热后的氮气最高约80000nm3/h进入mto反应器，为mto反应器的升温提供热量，并在mto反应器装剂后，为催化剂的流化提供流化介质。

在mto反应器中装入催化剂，升温至420℃以上、压力0.09mpag时，以使mto反应器具备投甲醇条件。气相甲醇在甲醇-蒸汽换热器中经0.46mpag蒸汽加热汽化后，进入蒸汽-甲醇过热器中利用中压饱和蒸汽加热至200℃，打开蒸汽-甲醇过热器出口处的第三阀门，使过热气相甲醇直接进入mto反应器中参与甲醇制烯烃的反应。

当气相甲醇进入mto反应器并发生甲醇制烯烃反应后，反应温度逐渐升高；随着甲醇处理量的升高，逐渐关小开工加热炉入口处的第一阀门，降低流经开工加热炉的氮气量；氮气量的降低以反应温度不降低、反应压力不波动为准；当甲醇处理量达到70％负荷、反应温度450℃以上、反应压力0.12mpag时，氮气即可从mto反应器中切除，且在mto反应器停止进氮气前，先将开工加热炉出口处的放火炬阀打开，然后关闭第四阀门，以防止甲醇进入氮气管线。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

1、甲醇制烯烃装置中的开工加热炉只加热氮气，给mto反应器提供流化和升温介质，过热器给汽化后甲醇过热，甲醇不再进入开工加热炉，减少了开工加热炉中甲醇和氮气的切换工作量，从而不仅降低了开工加热炉负荷调整的工作量，也降低了反应器催化剂跑损量；

2、甲醇加工量达到要求后不需要进行开工加热炉和过热器之间的切换步骤，氮气切除反应器后，只需要将开工加热炉停运，并调整过热器负荷即可提高甲醇加工量，从而提高了反应器运行平稳性，减少了反应器催化剂跑损；

3、开工加热炉停运后不需要进行甲醇的吹扫工作，从而减少了甲醇损失。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。