CN110183301B - 甲醇制丙烯系统及利用其进行开车投料的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种甲醇制丙烯系统及利用其进行开车投料的方法，甲醇制丙烯系统包括第一反应器，用于进行甲醇合成二甲醚反应得到第一产物流；第二反应器，用于进行第一产物流制丙烯反应得到第二产物流；第一水蒸汽管线，用于向第一反应器提供水蒸气；加热装置，用于对部分第一产物流与循环烃产物流进行加热升温；第一、二侧线管道，用于分别将部分第一产物流和工艺水分别送至第二至最末催化剂床层；精制单元，用于对第二产物流进行分离，以得到包含C2、C4、C5和C6组分的循环烃产物流；循环烃储罐，用于向加热装置提供循环烃产物流。该甲醇制丙烯系统及方法，能够控制甚至预防第一反应器和第二反应器内的飞温情况，从而缩短开车投料时间。

Description

甲醇制丙烯系统及利用其进行开车投料的方法

技术领域

本发明属于甲醇制丙烯领域，特别是甲醇制丙烯系统及利用其进行开车投料的方法。

背景技术

丙烯是最重要的化工原料之一，目前主要来源于FCC(催化裂化)、石脑油裂解等石油路线。近年来，国内丙烯需求急剧增长，但我国石油产量已远远不能满足市场需求，进口率已超过50％，在这样的形势下，丙烯生产原料的多元化即成为关系国家能源结构调整的重大课题。由天然气、煤经合成气相甲醇转化技术已经成熟，为甲醇制烯烃工艺的发展奠定了良好的基础，甲醇制丙烯工艺将成为继石油化工之后另一重要稳定来源，甲醇制烯烃催化剂是这一工艺技术的核心。

甲醇制丙烯技术最具代表性的是德国Lurgi公司于20世纪90年代末成功开发的固定床MTP(甲醇制丙烯)工艺，该工艺反应单元设置DME(甲醇制二甲醚)和MTP(甲醇制丙烯)两个反应器，甲醇原料经过预热从顶部进入DME反应器，甲醇蒸汽在氧化铝基催化剂(DME-1)作用下生成DME(二甲醚)。一部分DME产物经预热后从侧面送入MTP反应器床层，另外DME产物与来自精制单元的C2-C6循环烃和部分循环水蒸汽混合后经加热炉加热后进入MTP反应器。

甲醇制丙烯装置投料试车过程中经常出现反应器超温情况，超温情况严重时还会出现飞温情况，使反应器内的催化剂床层温度迅速升高，严重偏离设计值，对反应和设备都会造成很大的危害。为了降低超温及飞温对催化剂及反应器内构件的影响，需要花费较长的时间，在较缓和的操控条件下进行投料操作，反应系统的开车投料时间至少需要10-12小时，且此过程中生成的物料需放火炬处理，极大地增加了MTP装置的物料消耗和能量消耗，造成了巨大的经济损失。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种甲醇制丙烯系统，该甲醇制丙烯系统流程简单，且能够防止在快速开车投料过程中出现反应器超温情况而影响投料时长，从而缩短开车投料周期、降低开车投料过程中的物料消耗和能量消耗。

本发明的第二个目的在于提供一种利用前述的甲醇制丙烯系统进行开车投料的方法，该方法简单，能够防止在快速开车投料过程中出现反应器超温情况而影响投料时长，从而缩短开车投料周期、降低开车投料过程中的物料消耗和能量消耗。

为实现本发明的第一个目的，采用以下的技术方案：

一种甲醇制丙烯系统，包括：

第一反应器，用于进行甲醇合成二甲醚反应，以得到第一产物流；所述第一产物流包括二甲醚、水以及未反应的甲醇；所述第一产物流经第一产物流管线输出；所述第一产物流管线包括火炬管线、第一管线和第二管线，用于将来自所述第一反应器的第一产物流分别输出，且所述火炬管线用于将来自所述第一反应器的部分第一产物流输出至火炬系统；

第二反应器，用于进行所述第一产物流制丙烯反应，以得到第二产物流；并且在所述第二反应器内沿纵向设有多个催化剂床层；

第一水蒸汽管线，用于向所述第一反应器提供水蒸气；

加热装置，用于对来自所述第一管线的第一产物流与来自循环烃产物流管线的循环烃产物流进行加热升温，以使其作为所述第二反应器的顶部进料送至第一催化剂床层；

第一侧线管道，用于接收来自所述第二管线的第一产物流，并将接收的物料分别送至第二至最末催化剂床层；

第二侧线管道，用于将水分别送至第二至最末催化剂床层；

精制单元，用于对所述第二产物流进行分离，以得到包含C2、C4、C5和C6组分的循环烃产物流，将所述循环烃产物流至少部分通过所述循环烃产物流管线送入所述加热装置中；

循环烃储罐18，用于向所述加热装置提供循环烃产物流。

优选地，所述甲醇制丙烯系统还包括第二水蒸汽管线，用于自顶部向所述第二反应器提供水蒸气；所述加热装置用于对来自所述第一管线的第一产物流与来自所述第二水蒸汽管线的水蒸气以及来自所述循环烃产物流管线的循环烃产物流进行加热升温，以使其作为所述第二反应器的顶部进料送至第一催化剂床层。

优选地，所述甲醇制丙烯系统还包括第一换热器，用于对来自第一水蒸汽管线的水蒸气进行升温，以使其与来自甲醇管线的甲醇一起作为所述第一反应器的顶部进料；

优选地，所述第一产物流管线还包括第三管线，用于将来自所述第一反应器的部分第一产物流输出；所述甲醇制丙烯系统还包括第二换热器，用于对来自所述第三管线的第一产物流进行降温后送入所述第一侧线管道。

优选地，所述甲醇制丙烯系统还包括第三水蒸汽管线，用于将水蒸气送入所述第一侧线管道。

为实现本发明的第二个目的，本发明提供一种利用前述甲醇制丙烯系统进行开车投料的方法，所述方法包括如下步骤：

(1)用氮气对所述甲醇制丙烯系统依次进行吹扫和升温至180-220℃，然后用所述第一水蒸汽管线向所述第一反应器提供水蒸气以将所述第一反应器内的催化剂床层升温至255-260℃，然后利用输入的甲醇在所述第一反应器内发生甲醇制二甲醚反应获得第一产物流，并利用火炬管线将来自所述第一反应器的第一产物流输出至火炬系统；

(2)待所述第一反应器的进出口温度相差不超过±5℃，且其催化剂床层温度达到265-320℃时，关闭所述火炬管线，并将所述甲醇的进料空速提升为0.65-0.75h^-1(此时，所述第一反应器内的压力达到1.0-1.45Mpa)后，将来自所述第一反应器的第一产物流经所述第一管线输出至所述加热装置中进行升温至420-460℃后，作为所述第二反应器的顶部进料送至第一催化剂床层，在第二反应器(2)内发生甲醇制丙烯反应获得第二产物流；然后将所述第二产物流输送至所述精制单元；

(3)待所述第一反应器的出口温度达到325-345℃时，将来自循环烃储罐18的循环烃产物流输入所述加热装置中与经所述第一管线输出的第一产物流一起进行升温至420-460℃后，作为所述第二反应器的顶部进料送至第一催化剂床层，在第二反应器内继续发生甲醇制丙烯反应获得第二产物流；然后继续将所述第二产物流输送至所述精制单元进行分离，得到包含C2、C4、C5和C6组分的循环烃产物流；

然后将来自所述精制单元的循环烃产物流也输入所述加热装置中与经所述第一管线输出的第一产物流和来自所述循环烃储罐18的循环烃产物流一起进行升温至420-460℃后，继续作为所述第二反应器的顶部进料送至第一催化剂床层以继续发生甲醇制丙烯反应获得第二产物流；至来自所述精制单元的循环烃产物流能够持续满足所述第二反应器的进料需求，停止向所述加热装置供给来自循环烃储罐18的循环烃产物流；

(4)待所述第一反应器的出口温度达到360-375℃时，利用所述第一侧线管道接收经所述第二管线输出的第一产物流，利用第二侧线管道接收水，并分别将接收的物料作为所述第二反应器的侧线进料分别送至第二至最末催化剂床层以继续发生甲醇制丙烯反应获得第二产物流，调节所述第二反应器的催化剂床层温度至480-490℃并保持，完成开车投料过程。

可以理解，输入第一反应器的甲醇是经预热处理后的，温度为250-280℃。

优选地，所述甲醇的进料空速为0.5-0.6h^-1。

优选地，所述步骤(1)中，所述水蒸气在提供给所述第一反应器之前，利用所述第一换热器升温至200-220℃。

优选地，所述步骤(3)中，所述第二反应器的顶部进料还包括水蒸气，且是通过所述第二水蒸汽管线输送至所述加热装置中，与经所述第一管线输出的第一产物流和来自循环烃产物流管线的循环烃产物流一起加热升温至420-460℃后，作为第二反应器的顶部进料送至第一催化剂床层。

优选地，所述步骤(3)中，来自所述第二水蒸汽管线的水蒸气的流量为Q1、来自所述循环烃产物流管线的循环烃产物流的流量为Q2、来自所述甲醇管线的甲醇的流量为Q3，则所述步骤(3)中自所述第二反应器开始顶部进料至所述第二反应器的催化剂床层温度达到480-490℃，(Q1+Q2)/Q3的比值自1:1提高至1.2:1。

优选地，所述步骤(4)中，待所述第一反应器的出口温度达到360-375℃时，还利用所述第二换热器对来自所述第三管线的第一产物流进行降温至220-235℃，然后利用所述第一侧线管道接收降温后的物料，使其和来自所述第二管线的第一产物流一起作为所述第二反应器的侧线进料分别送至第二至最末催化剂床层以调节第二至最末催化剂床层的进料温度。

优选地，所述步骤(4)中，待所述第一反应器的出口温度达到360-375℃时，还利用所述第三水蒸汽管线自侧线向所述第二反应器提供水蒸气；并利用所述第一侧线管道将来自所述第三水蒸汽管线的水蒸气以及来自所述第二换热器的物料和来自所述第二管线的第一产物流的混合物料分别送至第二至最末催化剂床层以调节第二至最末催化剂床层的进料温度。

本发明的有益效果在于：

本发明的甲醇制丙烯系统及利用其进行开车投料的方法，

通过设置第一水蒸汽管线向所述第一反应器提供水蒸气，从而一方面对第一反应器1内的催化剂床层进行加热升温，以使第一反应器1内的催化剂床层尽快达到甲醇气相脱水合成二甲醚反应的反应温度，缩短投料时间，另一方面能够使水蒸气在催化剂孔道内的吸附热和甲醇气相脱水合成二甲醚反应的反应热按先后顺次依次分别释放，从而防止两种热叠加而造成飞温；

通过设置第二水蒸汽管线自顶部向所述第二反应器提供水蒸气，一方面水蒸气能够作为载体起到载气作用，以降低原料甲醇/DME的分压，提高反应选择性和丙烯产品的产率；另一方面能够稀释原料甲醇，使较少的原料甲醇与第二反应器内的催化剂接触，以延缓催化剂表面积碳的生成；

通过设置第二换热器，使得所述第二反应器的侧线进料至少包括两部分：直接来自所述第一反应器的部分第一产物流和经第二换热器降温后的第一产物流，从而通过这两部分物料各自的进料量来进一步调控所述第二反应器的催化剂床层温度，以防止飞温；

通过设置第三水蒸汽管线自侧线向所述第二反应器提供水蒸气，使得所述第二反应器的侧线进料至少包括三部分：直接来自所述第一反应器的部分第一产物流、经第二换热器降温后的第一产物流和来自第三水蒸汽管线的水蒸气，从而通过这三部分物料各自的进料量来进一步调控所述第二反应器的催化剂床层温度，以防止飞温；

通过对开车投料过程中飞温情况的上述控制，从而实现投料速度的提高，大大缩短开车投料时间，使其由原来的10-12小时缩短至2小时，从而减少了物料浪费和能量浪费；开车投料时间的缩短，一方面降低了放火炬系统的甲醇原料消耗量，另一方面提升了产品(包括丙烯、LPG和混合芳烃)的产量，两方面加起来，一次开车投料可实现提质增效共计117万元+34.81万元＝151.81万元。

附图说明

图1是本发明的甲醇制丙烯系统在一种实施方式中的流程图。

具体实施方式

以下通过具体实施方式对本发明的技术方案及其效果做进一步说明。以下实施方式仅用于说明本发明的内容，发明并不仅限于下述实施方式或实施例。应用本发明的构思对本发明进行的简单改变都在本发明要求保护的范围内。

如图1所示，本发明的甲醇制丙烯系统包括：

第一反应器1，用于进行甲醇合成二甲醚反应，以得到第一产物流；所述第一产物流包括二甲醚、水以及未反应的甲醇；所述第一产物流经第一产物流管线输出；所述第一产物流管线包括火炬管线6、第一管线15和第二管线16，用于将来自所述第一反应器1的第一产物流分别输出，且所述火炬管线6用于将来自所述第一反应器1的部分第一产物流输出至火炬系统；

第二反应器2，用于进行所述第一产物流制丙烯反应，以得到第二产物流；并且在所述第二反应器2内沿纵向设有多个催化剂床层；

第一水蒸汽管线3，用于向所述第一反应器1提供水蒸气；

加热装置7，用于对来自所述第一管线15的第一产物流与来自循环烃产物流管线的循环烃产物流进行加热升温，以使其作为所述第二反应器2的顶部进料送至第一催化剂床层；

第一侧线管道9，用于接收来自所述第二管线16的第一产物流，并将接收的物料分别送至第二至最末催化剂床层；

第二侧线管道10，用于将水分别送至第二至最末催化剂床层；

精制单元11，用于对所述第二产物流进行分离，以得到包含C2、C4、C5和C6组分的循环烃产物流，将所述循环烃产物流至少部分通过所述循环烃产物流管线8送入所述加热装置7中；

循环烃储罐18，用于向所述加热装置7提供循环烃产物流。

本领域技术人员可以理解，第一反应器1为DME反应器(即甲醇制二甲醚反应器)，第二反应器2为MTP反应器(即甲醇制丙烯反应器)。

本领域技术人员可以理解，在本发明中，水可以是工艺水，而工艺水的来源包括甲醇反应生成二甲醚时产生的水、甲醇/二甲醚反应生成烯烃时产生的水，以及甲醇制丙烯系统中通入的水蒸气冷凝后产生的水，这三部分水的总和称为工艺水，工艺水主要是为了与工厂用的循环水进行区分。工艺蒸汽就是以工艺水为原料，通过工艺蒸汽塔塔底再沸器加热，生成的水蒸气。工艺蒸汽主要是为了与低压、高压、中压等蒸汽进行区分。本申请中的水蒸气指的即是前述的工艺蒸汽。

循环烃产物流的来源包括两个：一个来源是罐区，即由前一次开车投料时对来自第二反应器的第二产物流进行分离得到；第二个来源是对本次开车投料时第二反应器的第二产物流分离得到；最初来自罐区主要是为了使整个流程能够运转，待整个系统能够稳定运转时，第二反应器2产生的第二产物流即可满足对循环烃的稳定供应，此时不需要再从罐区引入循环烃产物流就可保证整个系统的稳定运转。

精制单元11对所述第二产物流进行分离时，第二产物流经冷却、压缩后气液分离；分离出的液烃(C4及以上组分)进入脱丁烷塔中分离出残余的低沸点组分C4、DME以及少量的C3组分，并自脱丁烷塔的塔底进入脱己烷塔，在脱己烷塔的顶部得到C5和C6组分；分离出的气烃(C3及以下组分)和脱丁烷塔的塔顶产物C3和DME组分一起进入脱丙烷塔进行分离，自塔顶分离出C2、C3组分，自塔底得到C4组分；而脱丙烷塔塔顶的C2、C3组分进入脱乙烷塔中进一步分离，自塔顶得到C2组分，自塔底分离出C3组分；从而得到包含C2、C4、C5和C6组分的循环烃产物流。

本发明的甲醇制丙烯系统，设置了第一水蒸汽管线3以向所述第一反应器1提供水蒸气，从而一方面对第一反应器1内的催化剂床层进行加热升温，以使第一反应器1内的催化剂床层尽快达到甲醇气相脱水合成二甲醚反应的反应温度，缩短投料时间；另一方面能够使水蒸气在催化剂孔道内的吸附热和甲醇气相脱水合成二甲醚反应的反应热按先后顺次依次分别释放，从而防止两种热在第一反应器1内叠加致使第一反应器1发生飞温情况。由于飞温对催化剂及反应器内构件均具有较大影响，若未设置第一水蒸汽管线3，则需要花费较长的时间，在较缓和的操控条件下进行投料操作，从而降低飞温对催化剂及反应器内构件的影响；而发明通过设置第一水蒸汽管线3能够有效控制第一反应器1的飞温情况、甚至防止第一反应器1内飞温情况的发生，从而能够控制在开车投料过程中第一反应器1内的飞温情况，从而实现投料速度的提高，从而缩短开车投料时间，减少物料浪费和能量浪费。

在一种实施方式中，所述甲醇制丙烯系统还包括第二水蒸汽管线12，用于自顶部向所述第二反应器2提供水蒸气；所述加热装置7用于对来自所述第一管线15的第一产物流、来自所述第二水蒸汽管线12的水蒸气以及来自所述循环烃产物流管线8的循环烃产物流进行加热升温，以使其作为所述第二反应器2的顶部进料送至第一催化剂床层。

通过设置第二水蒸汽管线12自顶部向所述第二反应器2提供水蒸气，一方面水蒸气能够作为载体起到载气作用，以降低原料甲醇/DME的分压，提高反应选择性和丙烯产品的产率；另一方面能够稀释原料甲醇，使较少的原料甲醇与第二反应器2内的催化剂接触，以延缓催化剂表面积碳的生成。

在一种实施方式中，所述甲醇制丙烯系统还包括第一换热器4，用于对来自第一水蒸汽管线3的水蒸气进行升温，以使其与来自甲醇管线5的甲醇一起作为所述第一反应器1的顶部进料，从而使第一反应器1的床层温度尽快达到反应所需的温度，以缩短投料时间。

在一种实施方式中，所述第一产物流管线还包括第三管线17，用于将来自所述第一反应器1的部分第一产物流输出；所述甲醇制丙烯系统还包括第二换热器13，用于对来自所述第三管线17的第一产物流进行降温后送入所述第一侧线管道9。

第二换热器13的设置，使得所述第二反应器2的侧线进料至少包括两部分：直接来自所述第一反应器1的部分第一产物流和经第二换热器13降温后的第一产物流，从而通过这两部分物料各自的进料量来进一步调控所述第二反应器2的催化剂床层温度，以防止所述第二反应器2内发生飞温情况。由于飞温对催化剂及反应器内构件均具有较大影响，若未设置第二换热器13，则需要花费较长的时间，在较缓和的操控条件下进行投料操作，从而降低飞温对催化剂及反应器内构件的影响；而发明通过设置第二换热器13能够方便地控制第二反应器2内的飞温情况、甚至防止第二反应器2内飞温情况的发生，从而能够控制在开车投料过程中第二反应器2内的飞温情况、实现投料速度的进一步提高，从而进一步缩短开车投料时间、减少物料浪费和能量浪费。

在一种实施方式中，所述甲醇制丙烯系统还包括第三水蒸汽管线14，用于将水蒸气送入所述第一侧线管道9。

第三水蒸汽管线14的设置，使得所述第二反应器2的侧线进料至少包括三部分：直接来自所述第一反应器1的部分第一产物流、经第二换热器13降温后的第一产物流和来自第三水蒸汽管线14的水蒸气，从而通过这三部分物料各自的进料量来进一步调控所述第二反应器2的催化剂床层温度，以防止所述第二反应器2内发生飞温情况。由于飞温对催化剂及反应器内构件均具有较大影响，若未设置第二换热器13，则需要花费较长的时间，在较缓和的操控条件下进行投料操作，从而降低飞温对催化剂及反应器内构件的影响；而本发明通过设置第三水蒸汽管线14能够更有效地控制第二反应器2内的飞温情况、甚至防止第二反应器2内飞温情况的发生，从而能够进一步控制在开车投料过程中第二反应器2内的飞温情况、实现投料速度的进一步提高，从而进一步缩短开车投料时间、少物料浪费和能量浪费。

本领域技术人员可以理解，各管线及管道上均设置有开关阀和/或流量阀，以分别控制相应管线或管道上的物料流是否输送、甚至通过开关阀或流量阀的开度控制相应管线或管道上的物料流的比例，从而调节进入反应器中各催化剂床层的物料温度，以预防反应器内发生飞温情况。比如，通过开关阀和/或流量阀分别调节所述第二反应器2的三部分侧线进料(直接来自所述第一反应器1的部分第一产物流、经第二换热器13降温后的第一产物流和来自第三水蒸汽管线14的水蒸气)的进料量，来调节最终经侧线送入所述第二反应器2的第二至最末催化剂床层的物料温度，从而调节所述第二反应器2的第二至最末催化剂床层的温度，从而防止所述第二反应器2内发生飞温情况。

本发明还提供一种利用前述的甲醇制丙烯系统进行开车投料的方法，所述方法包括如下步骤：

(1)用氮气对所述甲醇制丙烯系统依次进行吹扫和升温至180-220℃(优选190-210℃，比如195℃、200℃和205℃)，然后用所述第一水蒸汽管线3向所述第一反应器1提供水蒸气以将所述第一反应器1内的催化剂床层升温至255-260℃(比如256℃、257℃和258℃)，利用输入的甲醇在所述第一反应器1内发生甲醇制二甲醚反应获得第一产物流，并利用火炬管线6将来自所述第一反应器1的第一产物流输出至火炬系统；

(2)待所述第一反应器1的进出口温度相差不超过±5℃，且其催化剂床层温度达到265-320℃(优选275-305℃，比如282℃、290℃和300℃)时，关闭所述火炬管线6，并将所述甲醇的进料空速提升为0.65-0.75h^-1(优选0.68-0.72h^-1，比如0.7h^-1)(此时，所述第一反应器1内的压力达到1.0-1.45Mpa)后，将来自所述第一反应器1的第一产物流经所述第一管线15输出至所述加热装置7中进行升温至420-460℃(优选430-450℃，比如440℃)后，作为所述第二反应器2的顶部进料送至第一催化剂床层，在第二反应器2内发生甲醇制丙烯反应获得第二产物流；然后将所述第二产物流输送至所述精制单元11(在关闭所述火炬管线6之后、且所述第一反应器1的出口温度未达到325-345℃(优选330-340℃，比如335℃)之前的这个阶段，来自所述第一反应器1的第一产物流经加热装置7加热后输入第二反应器2中产生第二产物流，这部分第二产物流输入精制单元11中的精馏塔中进行累积以分离，但是，至所述第一反应器1的出口温度达到325-345℃(优选330-340℃，比如335℃)时，其累积量还不能使精制单元11对其进行分离，更不会产生包含C2、C4、C5和C6组分的循环烃产物流)；

(3)待所述第一反应器1的出口温度达到325-345℃(优选330-340℃，比如335℃)时，将来自循环烃储罐18的循环烃产物流输入所述加热装置7中与经所述第一管线15输出的第一产物流一起进行升温至420-460℃(优选430-450℃，比如440℃)后，作为所述第二反应器2的顶部进料送至第一催化剂床层，在第二反应器2继续内发生甲醇制丙烯反应获得第二产物流；然后继续将所述第二产物流输送至所述精制单元11进行分离，得到包含C2、C4、C5和C6组分的循环烃产物流；

然后将来自所述精制单元11的循环烃产物流也输入所述加热装置7中与经所述第一管线15输出的第一产物流和来自所述循环烃储罐18的循环烃产物流一起进行升温至420-460℃(优选430-450℃，比如440℃)后，继续作为所述第二反应器2的顶部进料送至第一催化剂床层以继续发生甲醇制丙烯反应获得第二产物流；至来自所述精制单元11的循环烃产物流能够持续满足所述第二反应器2的进料需求(即，来自所述精制单元11的循环烃产物流能够稳定足量地供应给所述第二反应器2，或者除此之外还有多余的循环烃产物流，那么多余部分的循环烃产物流可以送入罐区储存，以便下次开车投料时使用，或者用作别的用途)，停止向所述加热装置7供给来自循环烃储罐18的循环烃产物流；

(4)待所述第一反应器1的出口温度达到360-375℃(优选365-370℃，比如368℃)时，利用所述第一侧线管道9接收经所述第二管线16输出的第一产物流，利用第二侧线管道10接收水，并分别将接收的物料作为所述第二反应器2的侧线进料分别送至第二至最末催化剂床层以继续发生甲醇制丙烯反应获得第二产物流，调节所述第二反应器2的催化剂床层温度至480-490℃(优选483-488℃，比如485℃)并保持，完成开车投料过程。

当第一反应器1的催化剂床层温度达到255-260℃时，其催化剂具有较高的活性，此时对第一反应器1开始顶部进料有助于提高其内甲醇制二甲醚反应的甲醇转化率和DME选择性。

第一反应器1进料时，反应原料从上往下穿透催化剂，由于反应为放热反应，随着进料时间的延长，催化剂的热点温度(即温度最高点)不断下移，第一反应器1的进出口温度呈现以下趋势：第一阶段，进口温度高于出口温度；第二阶段，进口温度与出口温度相当；第三阶段，进口温度低于出口温度。

第一反应器1的进出口温度相差不超过±5℃，且其催化剂床层温度达到265-320℃后，原料甲醇开始发生脱水生成二甲醚的反应，催化剂床层温差(顶部进料口温度和反应器出口温度的温差)增大，大部分甲醇发生转化，反应热累计量减少，热效应降低。因此在第一反应器1的进出口温度相差不超过±5℃，且其催化剂床层温度达到265-320℃时，关闭放火炬管线，提升进料负荷，将来自所述第一反应器1的第一产物流经所述第一管线15输出至所述加热装置7中进行升温至420-460℃后，对第二反应器2进行进料。

在所述第一反应器1内的催化剂床层温度稳定前，自第一反应器1生成的第一产物流应输出至火炬系统燃烧处理，以防止其中的有机物料威胁到装置的安全运行。未设置第一水蒸汽管线3时，无法调节第一反应器1内的物料温度，从而无法控制或预防飞温情况，为了避免对催化剂及反应器内构件造成较大影响，只能在较缓和的操控条件下进行投料操作，从而花费较长的时间。而设置第一水蒸汽管线3后，一方面对第一反应器1内的催化剂床层进行加热升温，以使第一反应器1内的催化剂床层尽快达到甲醇气相脱水合成二甲醚反应的反应温度，缩短投料时间；另一方面能够使水蒸气在催化剂孔道内的吸附热和甲醇气相脱水合成二甲醚反应的反应热按先后顺次依次分别释放，从而防止两种热在第一反应器1内叠加致使第一反应器1发生飞温情况。通过在开车投料过程中对第一反应器1内的飞温情况的控制，实现投料速度的提高，从而缩短开车投料时间，减少输出至火炬系统的物料量，减少物料浪费和能量浪费。

第一反应器1的出口温度达到325-345℃时，第一反应器1达到投料平稳状态。因为开车投料中第一反应器1、第二反应器2可看做两个串联的单元，若第一个单元达不到平稳状态，则第二个单元就没有调整的基础，即使控制其已达到平衡，第一单元稍有波动，第二单元就会被波及。因此在第一反应器1的出口温度达到325-345℃时开始对加热装置7进行循环烃产物流的进料和对进料(此处的进料是指循环烃产物流和经所述第一管线15输出的第一产物流)加热升温至420-460℃以供给第二反应器2，从而给第二反应器2提供一个可供调整的基础。

第二反应器2中的催化剂床层温度为420-460℃时，其催化剂具有较高的活性，低于此温度范围，催化剂的转化率和丙烯选择性较低；高于此温度范围，催化剂会发生放热反应，导致下层催化剂会发生超温现象，因此，所述加热装置7的出口物料温度为420-460℃。

在一种实施方式中，所述步骤(1)中，所述甲醇的进料空速为0.5-0.6h^-1，优选0.53-0.57h^-1，比如0.55h^-1。

在一种实施方式中，所述步骤(1)中，所述水蒸气在提供给所述第一反应器1之前，利用所述第一换热器4升温至200-220℃，优选205-215℃，比如210℃。

在一种实施方式中，所述步骤(3)中，所述第二反应器2的顶部进料还包括水蒸气，且是通过所述第二水蒸汽管线12输送至所述加热装置7中，与经所述第一管线15输出的第一产物流和来自循环烃产物流管线8的循环烃产物流一起加热升温至420-460℃(优选430-450℃，比如440℃)后，作为第二反应器2的顶部进料送至第一催化剂床层。

通过第二水蒸汽管线12自顶部向所述第二反应器2提供水蒸气，一方面水蒸气能够作为载体起到载气作用，以降低原料甲醇/DME的分压，提高反应选择性和丙烯产品的产率；另一方面能够稀释原料甲醇，使较少的原料甲醇与第二反应器2内的催化剂接触，以延缓催化剂表面积碳的生成。

在一种实施方式中，所述步骤(3)中，来自所述第二水蒸汽管线12的水蒸气的流量为Q1、来自所述循环烃产物流管线8的循环烃产物流的流量为Q2、来自所述甲醇管线5的甲醇的流量为Q3，则所述步骤(3)中自所述第二反应器2开始顶部进料至所述第二反应器2的催化剂床层温度达到480-490℃，(Q1+Q2)/Q3的比值自1:1提高至1.2:1。

流量是指单位时间内流经封闭管道或明渠有效截面的流体量，又称瞬时流量。当流体量以体积表示时称为体积流量；当流体量以质量表示时称为质量流量。单位时间内流过某一段管道的流体的体积，称为该横截面的体积流量，简称为流量，用Q来表示。本发明中的流量是指体积流量。

在一种实施方式中，所述步骤(4)中，待所述第一反应器1的出口温度达到360-375℃(优选365-370℃，比如368℃)时，还利用所述第二换热器13对来自所述第三管线17的第一产物流进行降温至220-235℃(优选224-230℃，比如225℃)，然后利用所述第一侧线管道9接收降温后的物料，使其和来自所述第二管线16的第一产物流一起作为所述第二反应器2的侧线进料分别送至第二至最末催化剂床层以调节第二至最末催化剂床层的进料温度。

通过分别调节来自所述第二换热器13的物料和来自所述第二管线16的第一产物流的进料量或进料比例，控制所述第二换热器13的侧线进料的温度，防止所述第二换热器13内发生飞温情况，从而缩短开车投料时间，减少物料浪费和能量浪费。

在一种实施方式中，所述步骤(4)中，待所述第一反应器1的出口温度达到360-375℃(优选365-370℃，比如368℃)时，还利用所述第三水蒸汽管线14自侧线向所述第二反应器2提供水蒸气；并利用所述第一侧线管道9将来自所述第三水蒸汽管线14的水蒸气以及来自所述第二换热器13的物料和来自所述第二管线16的第一产物流的混合物料分别送至第二至最末催化剂床层以调节第二至最末催化剂床层的进料温度。

通过分别调节来自所述第三水蒸汽管线14的水蒸气、来自所述第二换热器13的物料和来自所述第二管线16的第一产物流的进料量或进料比例，进一步控制所述第二换热器13的侧线进料的温度，防止所述第二换热器13内发生飞温情况，从而进一步缩短开车投料时间，减少物料浪费和能量浪费。

开车投料过程可通过不同管线的进料流量调节不同物料的进料量，进而调节第一反应器1和第二反应器2的催化剂床层温度，从而防止进料过程中发生飞温情况而对催化剂及反应器内构件造成损伤，提高投料速度，缩短投料时间。

以下结合实施例对开车过程进行进一步说明

实施例1

利用本发明如图1所示的甲醇制丙烯系统进行开车投料，其投料过程如下：

(1)用氮气对所述甲醇制丙烯系统依次进行吹扫和升温至约200℃，然后用所述第一水蒸汽管线3向所述第一反应器1提供水蒸气以将所述第一反应器1内的催化剂床层升温至约257℃，然后与经甲醇管线5输入的甲醇一起自顶部送入第一反应器1内进行甲醇制二甲醚反应，得到第一产物流，并利用火炬管线6将来自所述第一反应器1的第一产物流输出至火炬系统；

(2)待所述第一反应器1的进出口温度相差不超过±5℃，且其催化剂床层温度达到约290℃时，关闭所述火炬管线6，并将所述甲醇的进料空速由开始的0.55h^-1提升为0.7h^-1后，将来自所述第一反应器1的第一产物流经所述第一管线15输出至所述加热装置7中进行升温至约440℃后，作为所述第二反应器2的顶部进料送至第一催化剂床层，在第二反应器2内发生甲醇制丙烯反应获得第二产物流；然后将所述第二产物流输送至所述精制单元11；

(3)待所述第一反应器1的出口温度达到约335℃时，将来自循环烃储罐18的循环烃产物流和来自第二水蒸汽管线12的水蒸气输入所述加热装置7中与经所述第一管线15输出的第一产物流一起进行升温至约440℃后，作为所述第二反应器2的顶部进料送至所述第二反应器2的第一催化剂床层，在第二反应器2内继续发生甲醇制丙烯反应获得第二产物流；然后继续将所述第二产物流输送至所述精制单元11进行分离，得到包含C2、C4、C5和C6组分的循环烃产物流；

然后将来自所述精制单元11的循环烃产物流也输入所述加热装置7中与经所述第一管线15输出的第一产物流、来自所述循环烃储罐18的循环烃产物流和来自第二水蒸汽管线12的水蒸气一起进行升温至约440℃后，继续作为所述第二反应器2的顶部进料送至第一催化剂床层以继续发生甲醇制丙烯反应获得第二产物流；至来自所述精制单元11的循环烃产物流能够持续满足所述第二反应器2的进料需求，停止向所述加热装置7供给来自循环烃储罐18的循环烃产物流；

(4)待所述第一反应器1的出口温度达到约365℃时，利用所述第二换热器13对来自所述第三管线17的第一产物流进行降温至约225℃，然后将来自所述第三水蒸汽管线14的水蒸气、来自所述第二换热器13的物料和来自所述第二管线16的第一产物流的混合物料分别经所述第一侧线管道9送至第二至最末催化剂床层，并将来自所述第二侧线管道10的水也送至第二至最末催化剂床层，从而调节第二至最末催化剂床层的温度，待所述第二反应器2的催化剂床层温度稳定在约485℃时，即完成了开车投料过程，开车投料时间仅为2小时。

对比例1

与实施例1相比，开车投料所用的甲醇制丙烯系统中，未设置用于向第一反应器1提供水蒸气的第一水蒸汽管线3、用于对来自第一水蒸汽管线3的水蒸气进行升温的第一换热器4、用于自顶部向第二反应器2提供水蒸气的第二水蒸汽管线12、用于将来自第一反应器1的部分第一产物流输出以自侧线对第二反应器3进料的第三管线17、用于对来自第三管线17的第一产物流进行降温后送入第一侧线管道9的第二换热器13、用于将水蒸气送入第一侧线管道9的第三水蒸汽管线14；

与实施例1相比，其投料过程中，仅向第一反应器1的顶部进料甲醇，不进料水蒸气；仅向所述加热装置7中进料循环烃产物流和第一产物流，不进料水蒸气；仅经第一侧线管道9向第二反应器2的侧线进料来自第二管线16的第一产物流，不进料水蒸气和来自第三管线17并经第二换热器13降温的第一产物流；开车投料时间为11小时。

结果比较

实施例1中，开车投料时间为2小时，按照第一反应器和第二反应器均为100％进料负荷的甲醇消耗为110t/h计算，其放火炬系统的甲醇原料消耗量为128吨；丙烯收率为22.53％，LPG收率为7.79％，混合芳烃收率为9.7％、总收率为40.08％；

甲醇原料进入第二反应器2中参与反应的甲醇量按照220吨计算，且按照市场价甲醇2000元/吨、丙烯8000元/吨、LPG 5000元/吨、混合芳烃6000元/吨计算，则一次开车投料中，

甲醇的消耗为：X1＝2000元/吨×(128+220)吨；

产品的收入为：Y1＝8000元/吨×220吨×22.53％(丙烯)+5000元/吨×220吨×7.79％(LPG)+6000元/吨×220吨×9.7％(混合芳烃)。

对比例1中，同样按照第一反应器和第二反应器均为100％进料负荷的甲醇消耗为110t/h计算，其放火炬系统的甲醇原料消耗量为713吨；丙烯收率为8.27％、LPG收率为6.92％、混合芳烃收率为3.0％、总收率为18.19％；

甲醇原料进入第二反应器2中参与反应的甲醇量按照220吨计算，且按照市场价甲醇2000元/吨、丙烯8000元/吨、LPG 5000元/吨、混合芳烃6000元/吨计算，则一次开车投料中，甲醇的消耗为：X2＝2000元/吨×(713+220)吨；

产品的收入为：Y2＝8000元/吨×220吨×8.27％(丙烯)+5000元/吨×220吨×6.92％(LPG)+6000元/吨×220吨×3.0％(混合芳烃)。

因此，相对于对比例1中开车投料时间为11小时，本申请实施例1中，开车投料时间仅为2小时，缩短了9个小时，且不说这9个小时内的人工成本和能量消耗，仅考虑其在甲醇原料的节省和产品产量的提高，其在一次开车投料过程中的经济收益为：

X2-X1＝2000元/吨×(713-128)吨(甲醇)＝117万元；

Y2-Y1＝8000元/吨×220吨×(22.53％-8.27％)+5000元/吨×220吨×(7.79％-6.92％)+6000元/吨×220吨×(9.7％-3.0％)＝34.81万元；

共计151.81万元。

由此可知，应用本申请的系统和方法进行开车投料，能够极大地缩短开车投料时间，同时节省大量的甲醇原料，提高产品产量，由此带来巨大的经济效益。

Claims (11)

1.一种利用甲醇制丙烯系统进行开车投料的方法，其特征在于，所述甲醇制丙烯系统包括：

第一反应器(1)，用于进行甲醇合成二甲醚反应，以得到第一产物流；所述第一产物流包括二甲醚、水以及未反应的甲醇；所述第一产物流经第一产物流管线输出；所述第一产物流管线包括火炬管线(6)、第一管线(15)和第二管线(16)，用于将来自所述第一反应器(1)的第一产物流分别输出，且所述火炬管线(6)用于将来自所述第一反应器(1)的部分第一产物流输出至火炬系统；

第二反应器(2)，用于进行所述第一产物流制丙烯反应，以得到第二产物流；并且在所述第二反应器(2)内沿纵向设有多个催化剂床层；

第一水蒸汽管线(3)，用于向所述第一反应器(1)提供水蒸气；

加热装置(7)，用于对来自所述第一管线(15)的第一产物流与来自循环烃产物流管线(8)的循环烃产物流进行加热升温，以使其作为所述第二反应器(2)的顶部进料送至第一催化剂床层；

第一侧线管道(9)，用于接收来自所述第二管线(16)的第一产物流，并将接收的物料分别送至第二至最末催化剂床层；

第二侧线管道(10)，用于将水分别送至第二至最末催化剂床层；

精制单元(11)，用于对所述第二产物流进行分离，以得到包含C2、C4、C5和C6组分的循环烃产物流，将所述循环烃产物流至少部分通过所述循环烃产物流管线(8)送入所述加热装置(7)中；

循环烃储罐(18)，用于向所述加热装置(7)提供循环烃产物流；

所述方法包括如下步骤：

(1)用氮气对所述甲醇制丙烯系统依次进行吹扫和升温至180-220℃，然后用所述第一水蒸汽管线(3)向所述第一反应器(1)提供水蒸气以将所述第一反应器(1)内的催化剂床层升温至255-260℃，然后利用输入的甲醇在所述第一反应器(1)内发生甲醇制二甲醚反应获得第一产物流，并利用火炬管线(6)将来自所述第一反应器(1)的第一产物流输出至火炬系统；

(2)待所述第一反应器(1)的进出口温度相差不超过±5℃，且其催化剂床层温度达到265-320℃时，关闭所述火炬管线(6)，并将所述甲醇的进料空速提升为0.65-0.75h^-1、将来自所述第一反应器(1)的第一产物流经所述第一管线(15)输出至所述加热装置(7)中进行升温至420-460℃后，作为所述第二反应器(2)的顶部进料送至第一催化剂床层，在第二反应器(2)内发生甲醇制丙烯反应获得第二产物流；然后将所述第二产物流输送至所述精制单元(11)；

(3)待所述第一反应器(1)的出口温度达到325-345℃时，将来自循环烃储罐(18)的循环烃产物流输入所述加热装置(7)中与经所述第一管线(15)输出的第一产物流一起进行升温至420-460℃后，作为所述第二反应器(2)的顶部进料送至第一催化剂床层，在第二反应器(2)内继续发生甲醇制丙烯反应获得第二产物流；然后继续将所述第二产物流输送至所述精制单元(11)进行分离，得到包含C2、C4、C5和C6组分的循环烃产物流；

然后将来自所述精制单元(11)的循环烃产物流也输入所述加热装置(7)中与经所述第一管线(15)输出的第一产物流和来自所述循环烃储罐(18)的循环烃产物流一起进行升温至420-460℃后，继续作为所述第二反应器(2)的顶部进料送至第一催化剂床层以继续在所述第二反应器(2)内发生甲醇制丙烯反应获得第二产物流；至来自所述精制单元(11)的循环烃产物流能够持续满足所述第二反应器(2)的进料需求，停止向所述加热装置(7)供给来自循环烃储罐(18)的循环烃产物流；

(4)待所述第一反应器(1)的出口温度达到360-375℃时，利用所述第一侧线管道(9)接收经所述第二管线(16)输出的第一产物流，利用第二侧线管道(10)接收水，并分别将接收的物料作为所述第二反应器(2)的侧线进料分别送至第二至最末催化剂床层以继续发生甲醇制丙烯反应获得第二产物流，调节所述第二反应器(2)的催化剂床层温度至480-490℃并保持，完成开车投料过程。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述甲醇制丙烯系统还包括第二水蒸汽管线(12)，用于自顶部向所述第二反应器(2)提供水蒸气；所述加热装置(7)用于对来自所述第一管线(15)的第一产物流与来自所述第二水蒸汽管线(12)的水蒸气以及来自所述循环烃产物流管线(8)的循环烃产物流进行加热升温，以使其作为所述第二反应器(2)的顶部进料送至第一催化剂床层。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述甲醇制丙烯系统还包括第一换热器(4)，用于对来自第一水蒸汽管线(3)的水蒸气进行升温，以使其与来自甲醇管线(5)的甲醇一起作为所述第一反应器(1)的顶部进料。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述甲醇制丙烯系统中，所述第一产物流管线还包括第三管线(17)，用于将来自所述第一反应器(1)的部分第一产物流输出；所述甲醇制丙烯系统还包括第二换热器(13)，用于对来自所述第三管线(17)的第一产物流进行降温后送入所述第一侧线管道(9)。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述甲醇制丙烯系统还包括第三水蒸汽管线(14)，用于将水蒸气送入所述第一侧线管道(9)。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，

所述步骤(1)中，所述甲醇的进料空速为0.5-0.6h^-1。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，

所述步骤(1)中，所述水蒸气在提供给所述第一反应器(1)之前，利用所述第一换热器(4)升温至200-220℃。

8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，

所述步骤(3)中，所述第二反应器(2)的顶部进料还包括水蒸气，且是通过所述第二水蒸汽管线(12)输送至所述加热装置(7)中，与经所述第一管线(15)输出的第一产物流和来自循环烃产物流管线(8)的循环烃产物流一起加热升温至420-460℃后，作为第二反应器(2)的顶部进料送至第一催化剂床层。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，来自所述第二水蒸汽管线(12)的水蒸气的流量为Q1、来自所述循环烃产物流管线(8)的循环烃产物流的流量为Q2、来自所述甲醇管线(5)的甲醇的流量为Q3，则所述步骤(3)中自所述第二反应器(2)开始顶部进料至所述第二反应器(2)的催化剂床层温度达到480-490℃，(Q1+Q2)/Q3的比值自1:1提高至1.2:1。

10.根据权利要求6、7和9中任一项所述的方法，其特征在于，所述步骤(4)中，待所述第一反应器(1)的出口温度达到360-375℃时，还利用所述第二换热器(13)对来自所述第三管线(17)的第一产物流进行降温至220-235℃，然后利用所述第一侧线管道(9)接收降温后的物料，使其和来自所述第二管线(16)的第一产物流一起作为所述第二反应器(2)的侧线进料分别送至第二至最末催化剂床层以调节第二至最末催化剂床层的进料温度。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述步骤(4)中，待所述第一反应器(1)的出口温度达到360-375℃时，还利用所述第三水蒸汽管线(14)自侧线向所述第二反应器(2)提供水蒸气；并利用所述第一侧线管道(9)将来自所述第三水蒸汽管线(14)的水蒸气以及来自所述第二换热器(13)的物料和来自所述第二管线(16)的第一产物流的混合物料分别送至第二至最末催化剂床层以调节第二至最末催化剂床层的进料温度。

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