甲醇制烯烃装置及其使用方法与流程

本发明涉及石油化工设备技术领域，具体而言，涉及一种甲醇制烯烃装置及其使用方法。

背景技术：

低碳烯烃特别是乙烯、丙烯是非常重要的基本化工原料。目前，烯烃主要通过烃类裂解或催化裂解获得，其主要原料为石油，但石油是不可再生资源，储量非常有限，加上石油价格波动很大，所以在增产改进原有工艺技术的同时，积极发展非石油资源生产低碳烯烃的核心技术。因此以煤或天然气为原料经甲醇制备低碳烯烃的工艺越来越受到重视，以煤为原料生产甲醇，再由甲醇催化转化制取低碳烯烃。随着dmto、smto、shmto等一批具有自主知识产权的甲醇制烯烃技术的陆续出现，近年来，国内自主开发的甲醇制烯烃装置也陆续投入了运行，随着运行时间的增长，经过不断总结经验及技术改造，各套装置陆续进入稳定高负荷运行，并实现了良好的经济效益。

mto装置主要由3部分组成：反应再生系统、急冷水洗和污水汽提系统、余热回收系统。自反应器出来的夹杂着部分催化剂的产品气依次经三级旋风分离器、产品气换热器、急冷塔、水洗塔后进入烯烃分离装置。急冷塔是mto工艺中一个极其重要的设备，其主要作用是脱除产品气过热并洗涤产品气中携带的催化剂细粉，急冷塔底出来的急冷水分成两股，一股去往烯烃分离装置作为热源使用，另一股则经过旋液分离器分离后返塔,但由于旋风分离器分离效率、旋液分离器分离效果等原因，导致急冷水固含量居高不下。正常运行时，急冷水固含量为5000mg/l～7000mg/l,在反应系统波动或事故状态下，急冷水固含量可高达至8000mg/l～10000mg/l。

但是，急冷水固含量过高，会对后续流程的设备带来较多不利的影响。首先，急冷水中固体含量较多，会导致热交换设备管壁结垢或堵塞，导致热交换效率降低，需对换热器频繁进行切换清洗；其次，急冷水中固体含量高会堵塞污水汽提塔塔盘和塔底重沸器，造成污水汽提塔无法正常工作，严重时需迫使装置降低甲醇进料量来处理污水汽提塔；再次，由于急冷水固含量高，导致气体夹带的催化剂细粉进入到水洗塔后与水洗水中的含氧化合物及芳烃类有机物结合，形成油包催化剂并形成结块，堵塞塔盘及换热器，造成水洗塔差压波动，换热器换热效率下降；最后，由于急冷水固含量高，在急冷水输送过程中，亦会对给机泵、管道、塔盘、冷换设备带来磨损，严重时造成设备泄漏，影响装置长周期运行。

目前用于甲醇制烯烃装置的催化剂沉降罐在清理时，需要将沉降罐切除，打开沉降罐人孔，采用人进入罐中作业分方式，利用铲子等工具清理污泥，集中到罐外事先围好的围堰内，待催化剂干化后在运送至有资质单位处理，人工清罐较为彻底，但也存在如下缺点：

(1)甲醇制烯烃工艺急冷水含有部分对人体有毒害的成分，对于操作人员的身心健康影响较大，操作人员需佩戴空气呼吸器，存在严重的安全隐患，须有安全人员全程监督现场操作，一旦有异常，需迅速撤出人员。因为空气呼吸器的空气瓶容积有限，佩戴后影响人的视力和操作机动性，因此会大大降低工作效率和质量，造成清理不彻底。

(2)罐壁罐底残留油污不断挥发，如果空气置换不彻底或通风不好，遇到火花极易引发火灾或爆炸事故。

(3)人工清催化剂的工作量很大，劳动强度大，效率低。

(4)清罐时间长，一个1000m³沉降罐，清罐一次至少需要一周时间，严重影响装置正常生产，降低罐的利用率。

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其使用方法，以解决现有技术中的急冷水固含量过高且沉降后的催化剂需要人工清理的问题。

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，包括沉降罐，沉降罐包括：浊液侧，浊液侧设置在沉降罐内，且浊液侧的开口高度低于沉降罐的顶部；清液侧，清液侧设置在沉降罐内，清液侧与清液侧之间设置有分割隔板；底面，底面处于沉降罐的底部，底面设置有引流结构，引流结构的底端设置有排出口；其中，清液侧远离分割隔板的位置设置有悬空隔板，悬空隔板的上端高于浊液侧的开口，悬空隔板的下端低于浊液侧的开口，沉降罐在悬空隔板远离清液侧的位置设置有急冷水入口，急冷水入口的高度低于悬空隔板的高度，待进入沉降罐的急冷水含有催化剂。

进一步地，沉降罐的底面设置为锥形底面，引流结构为锥形面，锥形底面与水平面的夹角为α1，且0°＜α1≤30°；或者沉降罐的底面设置为倾斜结构，引流结构为倾斜面，斜面与水平面的夹角为α2，且0°＜α2≤30°。

进一步地，底面上方设置有介质松动结构，以松动沉降在沉降罐底部的催化剂。

进一步地，介质松动结构设置为分布盘管线，分布盘管线上设置有多个开口朝向底面的喷嘴，清液侧连接有清液抽出泵，清液抽出泵与分布盘管线连接。

进一步地，清液抽出泵还连接有急冷塔，清液抽出泵与急冷塔之间设置有烯烃分离换热器，经过烯烃分离换热器换热后的清液输送至急冷塔。

进一步地，急冷水入口上连接有急冷水输送管道，急冷水输送管道上连接有絮凝剂添加装置，絮凝剂添加装置通过絮凝剂管道与急冷水输送管道连接，絮凝剂添加装置包括絮凝剂罐和与絮凝剂管道连接的絮凝剂泵。

进一步地，沉降罐处于浊液侧的侧面设置有视镜或者测量仪器，以监测沉降罐内的催化剂沉降量。

进一步地，排出口外侧连接排出泵，排出泵远离排出口的一端连接有固液分离装置，固液分离装置连接有滤液罐，分离后的排出液的液相进入滤液罐，滤液罐设置有滤液泵，滤液泵与清液侧连接。

根据本发明的另一方面，提供了一种甲醇制烯烃装置的使用方法，使用步骤包括：甲醇制烯烃装置作业时，高含固急冷水进入沉降罐并流向悬空隔板；高含固急冷水在浊液侧沉降分离后形成清液和浊液，清液处于浊液上方；清液的液面高于分割隔板时，清液流向清液侧；用清液抽出泵将清液送入烯烃分离换热器进行换热，此时急冷水的含固量达到预设值；待沉降罐底部的催化剂积累到预警数量后；启动排出泵并配合介质松动结构将沉积在沉降罐底部的催化剂送入固液分离装置。

进一步地，高含固急冷水进入沉降罐时，高含固急冷水的注入管线上设置有絮凝剂注入点。

应用本发明的技术方案，分割隔板的设置可以将沉降罐内的空间分割成浊液侧和清液侧两部分，这样可以更好地对沉降罐内的流体进行处理。悬空隔板的设置可以避免进入沉降罐内的急冷水产生飞溅，避免浊液侧的流体意外进入到清液侧内，这样可以配合分割隔板使浊液侧和清液侧泾渭分明。底面上的引流结构的可以将沉降到沉降罐底部的催化剂集中起来，配合设置在引流结构底端的排出口来方便清理沉降后的催化剂，通过排出口可以降低人力消耗。本发明的技术方案有效地解决了现有技术中的急冷水固含量过高且沉降后的催化剂需要人工清理的问题。

附图说明

构成本申请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示出了根据本发明的甲醇制烯烃装置的实施例一的结构示意图；以及

图2示出了本发明的甲醇制烯烃装置的实施例二的结构示意图；

图3至图5示出了本发明中沉降罐底部松动介质分布盘的三种形式。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、沉降罐；11、浊液侧；111、排出泵；112、固液分离装置；113、滤液罐；114、滤液泵；12、清液侧；121、清液抽出泵；13、底面；131、介质松动结构；14、分割隔板；15、悬空隔板；16、急冷水入口；20、絮凝剂添加装置；21、絮凝剂罐；22、絮凝剂泵；30、烯烃分离换热器。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请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。

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

现在，将参照附图更详细地描述根据本申请的示例性实施方式。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，在附图中，为了清楚起见，扩大了层和区域的厚度，并且使用相同的附图标记表示相同的器件，因而将省略对它们的描述。

如图1所示，实施例一中的一种甲醇制烯烃装置，包括沉降罐10，沉降罐10包括浊液侧11、清液侧12和底面13。液侧设置在沉降罐10内，且浊液侧11的开口高度低于沉降罐10的顶部。清液侧12设置在沉降罐10内，浊液侧11与清液侧12之间设置有分割隔板14。底面13处于沉降罐10的底部，底面13设置有引流结构，引流结构的底端设置有排出口。其中，清液侧12远离分割隔板14的位置设置有悬空隔板15，悬空隔板15的上端高于浊液侧11的开口，悬空隔板15的下端低于浊液侧11的开口，沉降罐10在悬空隔板15远离清液侧12的位置设置有急冷水入口16，急冷水入口16的高度低于悬空隔板15的高度，待进入沉降罐10的急冷水含有催化剂。

应用实施例一技术方案，分割隔板14的设置可以将沉降罐10内的空间分割成浊液侧11和清液侧12两部分，这样可以更好地对沉降罐10内的流体进行处理。悬空隔板15的设置可以避免进入沉降罐10内的急冷水产生飞溅，避免浊液侧11的流体意外进入到清液侧12内，这样可以配合分割隔板14使浊液侧11和清液侧12泾渭分明。底面13上的引流结构的可以将沉降到沉降罐10底部的催化剂集中起来，配合设置在引流结构底端的排出口来方便清理沉降后的催化剂，通过排出口可以降低人力消耗。实施例一技术方案有效地解决了现有技术中的急冷水固含量过高且沉降后的催化剂需要人工清理的问题。

如图1所示，在实施例一的技术方案中，沉降罐10的底面13设置为锥形底面13，引流结构为锥形面，锥形底面13与水平面的夹角为α1，且0°＜α1≤30°。上述结构可以更好地使底面13上的引流结构的可以将沉降到沉降罐10底部的催化剂集中起来，配合设置在引流结构底端的排出口来方便清理沉降后的催化剂，以通过排出口可以降低人力消耗。同时，锥形底面13的设置可以在同样夹角的情况下减少整个底面13的占用空间。进一步地，沉降罐10的底面13可以设置为多个锥形底面13的组合结构，对应的每个锥形底面13的底端均设置有排出口，这样的设置可以避免设置为单个锥形底面13时，含固溶液在锥形底面13的上半部分堆积，以更好地对含固溶液的排出。此处的含固溶液是指急冷水的沉淀混合物，本实施例中是指沉淀的催化剂。

如图1所示，在实施例一的技术方案中，底面13上方设置有介质松动结构131，以松动沉降在沉降罐10底部的催化剂。上述结构中介质松动结构131可以将沉降在沉降罐10底部的催化剂松动，以便于排出含固溶液。

如图1所示，在实施例一的技术方案中，介质松动结构131设置为分布盘管线，分布盘管线上设置有多个开口朝向底面13的喷嘴，清液侧12连接有清液抽出泵121，清液抽出泵121与分布盘管线连接。上述结构中可以通过喷嘴的喷射力对底面13上的催化剂进行松动。分布盘管线的分布方式根据需要进行设置，附图3至图5中展示了三种设置形式，这些方式并不是本实施例中的全部形式。

如图1所示，在实施例一的技术方案中，清液抽出泵121还连接有急冷塔，清液抽出泵121与急冷塔之间设置有烯烃分离换热器30，经过烯烃分离换热器30换热后的清液输送至急冷塔。上述结构可以对急冷水进行回收利用，节省资源消耗。

值得注意的是，上述的清液抽出泵121可以将一部分清液进行回收利用，另一部分清液可以送往分布盘管线并从喷嘴喷出以对催化剂进行松动。通过清液的松动可以使急冷水内的物质不发生变化，保证急冷水使用过程中的稳定性。

如图1所示，在实施例一的技术方案中，急冷水入口16上连接有急冷水输送管道，急冷水输送管道上连接有絮凝剂添加装置20，絮凝剂添加装置20通过絮凝剂管道与急冷水输送管道连接，絮凝剂添加装置20包括絮凝剂罐21和与絮凝剂管道连接的絮凝剂泵22。上述结构可以通过絮凝剂添加装置20来加速催化剂沉降。

如图1所示，在实施例一的技术方案中，沉降罐10处于浊液侧11的侧面设置有视镜或者测量仪器，以监测沉降罐10内的催化剂沉降量。上述结构可以更好地观测沉降罐10内的催化剂沉降量。

如图1所示，在实施例一的技术方案中，排出口外侧连接排出泵111，排出泵111远离排出口的一端连接有固液分离装置112，固液分离装置112连接有滤液罐113，分离后的排出液的液相进入滤液罐113，滤液罐113设置有滤液泵114，滤液泵114与清液侧12连接。上述结构可以对排出的含固溶液进行回收利用。

值得注意的是，上述的固液分离装置112会将含固溶液分离成固相和液相，液相会讲过上述过程流入到清液侧12；经液固分离装置分离后的固相催化剂装袋后交于有资质单位处理，以便于资源的回收，以便于节能环保。

一种甲醇制烯烃装置的使用方法，使用步骤包括：

甲醇制烯烃装置作业时，高含固急冷水进入沉降罐10并流向悬空隔板15。

高含固急冷水在浊液侧11沉降分离后形成清液和浊液，清液处于浊液上方。

清液的液面高于分割隔板14时，清液流向清液侧12。

用清液抽出泵121将清液送入烯烃分离换热器30进行换热，此时急冷水的含固量达到预设值。

待沉降罐10底部的催化剂积累到预警数量后。

启动排出泵111并配合介质松动结构131将沉积在沉降罐10底部的催化剂送入固液分离装置112。

上述步骤可以将沉降罐10内的高含固急冷水在沉降后分割成浊液和清液，并对浊液进行排出，使清液进行重复回收利用。底面13上的引流结构的可以将沉降到沉降罐10底部的催化剂集中起来，配合设置在引流结构底端的排出口来方便清理沉降后的催化剂，通过排出口可以降低人力消耗。

值得注意的是，进入到急冷水沉降罐10的急冷水固含量约为6500mg/l，送入烯烃分离换热器30后含固量达到预设值约为3000mg/l。

如图1和图2示，在实施例一的技术方案中，高含固急冷水进入沉降罐10时，高含固急冷水的注入管线上设置有絮凝剂注入点。上述方式可以通过絮凝剂添加装置20来加速催化剂沉降。值得注意的是，进入到急冷水沉降罐10的急冷水固含量约为6500mg/l，设置絮凝剂添加装置20后送入烯烃分离换热器30的急冷水含固量达到预设值约为1500mg/l。由此可知，絮凝剂添加装置20的设置可以进一步降低急冷水的含固量，因此本实施例中优选设置絮凝剂添加装置20。

值得注意的是，本实施例中的视窗或者测量仪器的观测催化剂罐底部催化剂的累积量。进一步地，可以设置自动检测装置来对催化剂的累积量的进行检测。在进行排催化剂操作时，可投用清液抽出泵121的返回线，用于松动沉降罐10底部的堆积催化剂，清液抽出泵121的返回线也可在平常给小量介质通过，保证底部松动介质分布盘管线上的喷嘴不被催化剂堵塞。

实施例二的甲醇制烯烃装置及其使用方法，其中实施例二与实施例一的不同之处在于：

如图2至图5所示，实施例二中的一种甲醇制烯烃装置，包括沉降罐10，沉降罐10包括浊液侧11、清液侧12和底面13。液侧设置在沉降罐10内，且浊液侧11的开口高度低于沉降罐10的顶部。清液侧12设置在沉降罐10内，清液侧12与清液侧12之间设置有分割隔板14。底面13处于沉降罐10的底部，底面13设置有引流结构，引流结构的底端设置有排出口。其中，清液侧12远离分割隔板14的位置设置有悬空隔板15，悬空隔板15的上端高于浊液侧11的开口，悬空隔板15的下端低于浊液侧11的开口，沉降罐10在悬空隔板15远离清液侧12的位置设置有急冷水入口16，急冷水入口16的高度低于悬空隔板15的高度，待进入沉降罐10的急冷水含有催化剂。

应用实施例二技术方案，分割隔板14的设置可以将沉降罐10内的空间分割成浊液侧11和清液侧12两部分，这样可以更好地对沉降罐10内的流体进行处理。悬空隔板15的设置可以避免进入沉降罐10内的急冷水产生飞溅，避免浊液侧11的流体意外进入到清液侧12内，这样可以配合分割隔板14使浊液侧11和清液侧12泾渭分明。底面13上的引流结构的可以将沉降到沉降罐10底部的催化剂集中起来，配合设置在引流结构底端的排出口来方便清理沉降后的催化剂，通过排出口可以降低人力消耗。实施例二技术方案有效地解决了现有技术中的急冷水固含量过高且沉降后的催化剂需要人工清理的问题。

如图2至图5所示，在实施例一的技术方案中，沉降罐10的底面13设置为倾斜结构，引流结构为倾斜面，斜面与水平面的夹角为α2，且0°＜α2≤30°。上述结构可以更好地使底面13上的引流结构的可以将沉降到沉降罐10底部的催化剂集中起来，配合设置在引流结构底端的排出口来方便清理沉降后的催化剂，以通过排出口可以降低人力消耗。

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：分割隔板14的设置可以将沉降罐10内的空间分割成浊液侧11和清液侧12两部分，这样可以更好地对沉降罐10内的流体进行处理。悬空隔板15的设置可以避免进入沉降罐10内的急冷水产生飞溅，避免浊液侧11的流体意外进入到清液侧12内，这样可以配合分割隔板14使浊液侧11和清液侧12泾渭分明。底面13上的引流结构的可以将沉降到沉降罐10底部的催化剂集中起来，配合设置在引流结构底端的排出口来方便清理沉降后的催化剂，通过排出口可以降低人力消耗。本发明技术方案有效地解决了现有技术中的急冷水固含量过高且沉降后的催化剂需要人工清理的问题。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请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，以便这里描述的本申请的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。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。

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。