CN116999871A - 一种低碳烷烃脱氢与丙烯环氧化制环氧丙烷耦合系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种低碳烷烃脱氢与丙烯环氧化制环氧丙烷耦合系统，属于石油化工技术领域，解决了现有技术中没有对富甲醇液进行加氢处理导致反应催化剂失活的问题。其包括依次连接的脱氢反应及压缩装置、脱乙烷塔、脱C4塔、卧式反应器、脱氧塔、环氧丙烷预脱塔、脱甲醇塔、环氧丙烷提纯塔和加氢反应器，卧式反应器的底部与环氧丙烷预脱塔连接，脱甲醇塔的底部与加氢反应器连接，加氢反应器连接有与卧式反应器连通的甲醇回收单元。经过上述设备处理后，得到纯净的环氧丙烷，加氢反应器再对最后的混合物进行加氢处理，使难以在甲醇中分离的微量组分变成水、氨、醇等，避免微量组分在系统富集导致反应催化剂失活。

Description

一种低碳烷烃脱氢与丙烯环氧化制环氧丙烷耦合系统

技术领域

本发明属于石油化工技术领域，具体属于一种低碳烷烃脱氢与丙烯环氧化制环氧丙烷耦合系统。

背景技术

环氧丙烷是除聚丙烯、聚烯腈后的第三大丙烯衍生物。作为丙烯下游主要产品之一，每年可消耗约7％的丙烯。同时，环氧丙烷又是重要的中间化工产品，主要用于聚醚多元醇和丙二醇的生产。也是聚氨酯、表面活性剂、农药乳化剂、碳酸二甲酯、碳酸丙烯酯等、阻燃剂、羟丙基甲基纤维素、二乙醇单异丙醇胺等的主要原料。其中聚醚多元醇是最主要的下游产品，主要用途为汽车、白色家电以及以涂料为主的建筑材料等；另一种下游产品为碳酸二甲酯，随着国内新能源汽车的持续增长，碳酸二甲酯是锂电池电解质的主要溶剂，因此，生产碳酸二甲酯成为环氧丙烷新的增长点。

环氧丙烷的工业化生产工艺主要有直接氧化法、共氧化法、氯醇法以及过氧化氢直接氧化法。氯醇法生产环氧丙烷工艺又分为石灰工艺和电解液氢氧化钠皂化工艺，氯醇法生产成本低、工艺技术成熟、操作弹性大、生产安全；但是该法最大的问题是生产过程环保压力大，产生大量含氯化物废水和废渣，目前，该工艺在欧美以及中国被列入淘汰或者限制类工艺。共氧化法工艺又分为乙苯共氧化法联产苯乙烯和环氧丙烷工艺、异丁烷共氧化法联产叔丁醇和环氧丙烷工艺等。共氧化的优势是工艺生产过程环境友好，三废排放少，主要缺点是工艺路线长，投资大，由于产品多，受多重产品市场制约，当一种产品市场价格低时，很容易造成企业亏损。过氧化氢直接氧化法较好解决了氯醇法和共氧化法工艺环保和副产物多的问题，它以双氧水为氧化剂、以丙烯为原料、甲醇为溶剂，在钛硅分子筛催化作用下，进行丙烯环氧化反应。虽然此法利润率不如共氧化法，但由于丙烯原料可以使用聚合级或化学级，或者丙烷体积分数≤5％，原料容易获取，纯度反应条件温和、主产品唯一、副产品为水，处理方便，是环氧丙烷绿色生产的研究方向。

环氧丙烷生产一个最重要的原料是丙烯。采用双氧水直接氧化法生产一吨环氧丙烷大约需要0.8t丙烯和0.72t双氧水。因此，寻求廉价丙烯的来源是双氧水直接氧化法环氧丙烷优先考虑的问题。丙烯具有代表性的生产工艺有蒸汽裂解法、催化裂化法、煤化工法和丙烷脱氢法。第一种工艺为石脑油蒸汽裂解生产丙烯，这种路线受原油价格影响较大，在原油价格高位运行时，成本较高。第二种工艺为煤基路线，采用烟煤为原料，通过煤气化技术生产合成气，合成气制备甲醇，再通过MTP转化技术生产丙烯，这种工艺的路线长，投资高、碳排放强度高；生产成本受制于煤炭价格，在国内双碳背景下，该工艺受到越来越大的制约。第三种工艺为丙烷脱氢路线，这种路线产业链短，投资省，碳排放量低，是一种节能环保的技术。丙烷脱氢技术将量大价廉的低碳烷烃转变为市场紧缺的高附加值的相应烯烃的过程，具有重要的研究意义和经济价值。伴随着大量价廉的低碳烷烃的进口，通过丙烷脱氢技术制取丙烯工艺的经济优势愈加明显。

丙烷脱氢生产丙烯装置又分为固定床、移动床、流化床等三种工艺路线，受制于脱氢催化剂的限制，丙烷在反应器中的单程转化率只有35％～45％之间，因此，出丙烷脱氢反应器的气体中大约还有35mo l％的丙烷和26mo l％的丙烯，为了使得丙烷全部转化并得到纯的聚合剂或化学级丙烯，需要设置庞大并且耗能的丙烷丙烯分离塔。

目前现有技术中关于双氧水氧化生产环氧丙烷工艺，都是采用聚合级或者化学级丙烯为原料，还没有采用炼厂级丙烯甚至更低浓度的丙烯作为原料进行双氧水环氧化反应。也没有丙烷脱氢装置与双氧水氧化制环氧丙烷进行热量和流股的深度耦合。在传统的环氧丙烷产品精馏系统中，没有对环氧丙烷提纯后的富甲醇液进行加氢处理，导致循环回反应单元的甲醇中含微量乙醛、缩醛、双氧水、水合肼等杂质，长时间积累造成反应催化剂失活。

发明内容

针对上述问题,本发明的目的在于提供一种低碳烷烃脱氢与丙烯环氧化制环氧丙烷耦合系统，丙烷原料气进入脱氢反应及压缩装置进行反应，由脱乙烷塔分离出产物中的甲烷、乙烷等轻组分，分离后的轻烃组分在由脱C4塔脱除循环丙烷中的C4以及C4+组分，防止超量的C4及C4+在卧式反应器内富集，经过卧式反应器的反应后，产物进入脱氧塔脱除卧式反应器内双氧水自分解生成的氧气，产物进入环氧丙烷预脱塔进行初步的精馏，再由脱甲醇塔去除甲醇，环氧丙烷提纯塔萃取精馏分离出环氧丙烷和其他混合物，甲醇和其他混合物进入加氢反应器，由加氢反应器将难以在甲醇中分离的微量组分变成水、氨、醇等，避免微量组分在系统富集导致反应催化剂失活，最后再由甲醇回收单元回收甲醇。

本发明采用的技术方案如下：

一种低碳烷烃脱氢与丙烯环氧化制环氧丙烷耦合系统，包括脱氢反应及压缩装置，脱氢反应及压缩装置连接有脱乙烷塔，脱乙烷塔的底部通过管道连接有脱C4塔，脱C4塔的顶部通过管道连接有卧式反应器，卧式反应器的底部通过管道连接有脱氧塔，脱氧塔的底部通过管道连接有环氧丙烷预脱塔，环氧丙烷预脱塔的底部通过管道连接有脱甲醇塔，脱甲醇塔的顶部通过管道连接有环氧丙烷提纯塔，环氧丙烷提纯塔的底部通过管道连接有加氢反应器，所述卧式反应器的底部通过管道与环氧丙烷预脱塔连接，脱甲醇塔的底部通过管道与加氢反应器连接，加氢反应器连接有与卧式反应器连通的甲醇回收单元。

优选的，所述卧式反应器包括一个横向设置的壳体，壳体中设置有反应管束，反应管束的两端分别连通有混合腔室和分层腔室，混合腔室连接有环氧化反应进料口，壳体上设置有位于混合腔室和分层腔室之间的塔釜循环气出口和塔釜液进口，分层腔室设置有反应重组分相出口和反应轻组分相出口，反应重组分相出口与脱氧塔的底部连通，反应轻组分相出口与环氧丙烷预脱塔连通。

优选的，所述分层腔室中设置有与分层腔室底部和侧壁连接的隔板，隔板与反应管束之间的腔室与反应重组分相出口连通，反应轻组分相出口位于分层腔室远离反应管束的一端面上。

优选的，所述壳体的底部设置有集液包。

优选的，所述混合腔室中设置有格栅。

优选的，所述耦合系统还包括与环氧丙烷预脱塔顶部连通的丙烯精制塔，丙烯精制塔的底部通过管道与塔釜液进口、脱氢反应及压缩装置连通，丙烯精制塔的顶部通过管道与环氧化反应进料口连通，丙烯精制塔的顶部管道上设置有第一冷凝器，第一冷凝器通过管道与丙烯精制塔连接，塔釜循环气出口与丙烯精制塔连通。

优选的，所述丙烯精制塔的底部通过管道连接有第一再沸器，第一再沸器再通过另外一个管道与丙烯精制塔连通。

优选的，所述甲醇回收单元包括与加氢反应器顶部连通的中压甲醇塔，中压甲醇塔的底部通过管道与低压甲醇塔连接，低压甲醇塔和中压甲醇塔的顶部通过管道与环氧化反应进料口连通。

优选的，所述低压甲醇塔的顶部管道上设置有第二冷凝器，第二冷凝器再通过另外一个管道与低压甲醇塔连通。

优选的，所述低压甲醇塔连接有第二再沸器，中压甲醇塔的顶部管道与第二再沸器的介质通道连通，中压甲醇塔还通过另外一个管道与第二再沸器的介质通道连通。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

丙烷原料气进入脱氢反应及压缩装置进行反应，由脱乙烷塔分离出产物中的甲烷、乙烷等轻组分，分离后的轻烃组分在由脱C4塔脱除循环丙烷中的C4以及C4+组分，防止超量的C4及C4+在卧式反应器内富集，经过卧式反应器的反应后，产物进入脱氧塔脱除卧式反应器内双氧水自分解生成的氧气，产物进入环氧丙烷预脱塔进行初步的精馏，再由脱甲醇塔去除甲醇，环氧丙烷提纯塔萃取精馏分离出环氧丙烷和其他混合物，甲醇和其他混合物进入加氢反应器，由加氢反应器将难以在甲醇中分离的微量组分变成水、氨、醇等，避免微量组分在系统富集导致反应催化剂失活，最后再由甲醇回收单元回收甲醇。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的卧式反应器结构示意图。

附图说明：1-脱C4塔；2-脱氢反应及压缩装置；3-脱乙烷塔；4-卧式反应器；401-混合腔室；402-环氧化反应进料口；403-塔釜循环气出口；404-集液包；405-塔釜液进口；406-分层腔室；407-隔板；408-反应重组分相出口；409-反应轻组分相出口；410-反应管束；411-格栅；5-脱氧塔；6-环氧丙烷预脱塔；7-丙烯精制塔；8-第一再沸器；9-第一冷凝器；10-脱甲醇塔；11-环氧丙烷提纯塔；12-加氢反应器；13-中压甲醇塔；14-低压甲醇塔；15-第二冷凝器；16-第二再沸器；17-C4及C4+流；18-富氢尾气；19-富乙烷尾气；20-丙烷原料气；21-炼厂级丙烯流；22-塔釜第一排出液；23-塔底循环气；24-反应重组分相；25-反应轻组分相；26-含氧废气；27-气提氮气；28-富环氧丙烷液；29-丙烷丙烯流；30-富丙烷流股；31-塔釜第二排出液；32-循环丙烯流；33-脱甲醇塔排出液；34-环氧丙烷提纯塔排出液；35-富环氧丙烷流；36-环氧丙烷产品；37-水及水合肼；38-中压甲醇塔顶热蒸汽；39-中压甲醇塔循环甲醇；40-低压甲醇塔循环甲醇；41-废水；42-双氧水溶液。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

下面结合图1和图2对本发明作详细说明。

实施例

实施例1：

一种低碳烷烃脱氢与丙烯环氧化制环氧丙烷耦合系统，包括脱氢反应及压缩装置2，脱氢反应及压缩装置2连接有脱乙烷塔3，脱乙烷塔3的底部通过管道连接有脱C4塔1，脱C4塔1的顶部通过管道连接有卧式反应器4，卧式反应器4的底部通过管道连接有脱氧塔5，脱氧塔5的底部通过管道连接有环氧丙烷预脱塔6，环氧丙烷预脱塔6的底部通过管道连接有脱甲醇塔10，脱甲醇塔10的顶部通过管道连接有环氧丙烷提纯塔11，环氧丙烷提纯塔11的底部通过管道连接有加氢反应器12，卧式反应器4的底部通过管道与环氧丙烷预脱塔6连接，脱甲醇塔10的底部通过管道与加氢反应器12连接，加氢反应器12连接有与卧式反应器4连通的甲醇回收单元。

脱氢反应及压缩装置2中使用的催化剂为含有尖晶石结构的低碳烷烃铬系脱氢催化剂。铬系脱氢催化剂干基总质量为基准计的质量分数的组分如下：氧化铬17％；第一助剂4％，第二助剂3％，第三助剂8％,固定床载体68％。脱氢反应操作温度590℃，操作压力0.02Mpa(G)，床层空速0.65h-。在此条件下，催化剂选择性和转化率俱佳，单程转化率达到46％，丙烯选择性达到89.5％。

如图1所示，气流量为44.8t/h的丙烷原料气20与富丙烷流股30混合(丙烷原料气与富丙烷气混合后气体浓度丙烷浓度为96.5mo l％)进入脱氢反应及压缩装置2进行反应，脱氢反应及压缩装置2的出口气中丙烯含量约为26mo l％，丙烷含量约为35mo l％，氢气约为29mo l％，其余为水、一氧化碳、C4、C4+等物质。采用公知的压缩以及深冷分离技术，可分离出富氢尾气18。富氢尾气18的氢气为87.5mo l％，其余为一氧化碳、二氧化碳、甲烷、少量乙烷等。深冷分离后的产品气和产品液为剩余乙烷、丙烷、丙烯、乙烷、C4、C4+等。

产品液再进入脱乙烷塔3中分离出乙烷，脱乙烷塔3的塔顶为富乙烷尾气19，其主要成分如下：氢气35mo l％，甲烷22mo l％，乙烷27mo l％。塔釜流股为丙烷、丙烯以及C4/C4+。脱乙烷塔3操作压力为0.7Mpa，采用板式塔。由于塔顶乙烷组分和塔底重组分质量差别较大，为了节约投资，降低能耗，采用上细下粗的变径塔结构。脱乙烷塔3的塔釜液加压输送至脱C4塔1中，将丙烷丙烯产物与C4以及以上烃类物质分离，脱C4塔1的塔底产物为C4及C4+流17，主要成分为异丁烷、异丁烯、正丁烷、丁二烯、苯、甲苯等。C4及C4+流17作为产品输送至界外，流量约为1.6t/h。塔顶产物为炼厂级丙烯流21，其中，丙烯约为44mo l％、丙烷约为56mo l％。脱C4塔1的操作压力为0.6Mpa，采用板式塔。由于塔顶丙烷丙烯组分和塔底C4以及C4+重组分质量差别较大，为了节约投资，降低能耗，采用上粗下细的变径塔结构。

炼厂级丙烯流21的总流量为2130kmo l/h，其中丙烯为42.25mo l％，剩余为丙烷,折算丙烯为900kmo l/h,丙烷为1230kmo l/h。炼厂级丙烯流21和双氧水溶液42、甲醇回收单元循环回的中压甲醇塔循环甲醇39、低压甲醇塔循环甲醇40、循环丙烯流32混合后进入卧式反应器4进行反应，卧式反应器4中设置有钛硅分子筛催化剂，钛和硅的摩尔比为0.025:1，分子筛孔径1nm，比表面积500m2/g，总孔体积为0.5cm3/g，分子筛颗粒粒径200nm。卧式反应器4反应进料均为液相进料；丙烯与过氧化氢的摩尔比为2:1～5:1；最优选的为3:1～5:1。丙烯与丙烷的摩尔比为0.6:1～1.5,优选的摩尔比为0.77:1。甲醇与过氧化氢的摩尔比为1:1～8:1，最优选的为5:1～6:1。在丙烯与过氧化氢的摩尔比4:1，甲醇与过氧化氢的摩尔比5:1的条件下，炼厂级丙烯流21、循环丙烯流32、中压甲醇塔循环甲醇39、低压甲醇塔循环甲醇40、双氧水溶液42混合后流量如下：双氧水930kmo l/h，水930kmo l/h，丙烷1230kmo l/h，甲醇4650kmo l/h，丙烯3720kmo l/h。丙烯的循环比为3.1，双氧水的单程转化率97％，环氧丙烷选择性95％。

本申请采用卧式反应器4替换现有技术中的立式反应器，立式反应器的冷却介质为冷冻水或者循环水，额外消耗了制冷用能耗。本申请采用卧式反应器，环氧化反应释放的热量可作为后续丙烯精制塔7的塔釜蒸发热源，同时减少了制冷用的能耗。卧式反应器4的反应条件为：床层温度40～60℃，优选45～50℃，本申请选择反应温度为50℃；反应压力1.8～4.0Mpa，优选2.0～2.5Mpa，催化剂液体时空速度5～15h-，优选7～10h-。反应物流经床层的表观速度优选在0.002～0.02m/s。

如图2所示，卧式反应器4包括一个横向设置的壳体，壳体中设置有反应管束410，反应管束410的两端分别连通有混合腔室401和分层腔室406，混合腔室401连接有环氧化反应进料口402，壳体上设置有位于混合腔室401和分层腔室406之间的塔釜循环气出口403和塔釜液进口405，分层腔室406设置有反应重组分相出口408和反应轻组分相出口409，反应重组分相出口408与脱氧塔5的底部连通，反应轻组分相出口409与环氧丙烷预脱塔6连通。混合腔室401和分层腔室406采用挠性管板与壳体连接，从而分隔出腔室。反应管束410的外径可选择φ40mm～φ100mm，优选φ50mm；管束长度范围为8000mm～12000mm，优选9000mm～10000mm。为了提高管壳侧之间的传热效率，反应管束410优选波纹管束，这种换热管可强化管内流体流速，使得流体形成湍流并且热应力好，具有较好的柔性，管束可自由膨胀，可以凭借自身的热膨胀来消除应力，可适用较大的管内外温度差。

甲醇、丙烷、丙烯、双氧水的混合进料首先进入混合腔室401，经过混合后进入反应管束410，钛硅分子筛催化剂装载在反应管束410内。在钛硅分子筛催化剂的作用下，丙烯与双氧水生成主要产物环氧丙烷以及其他反应产物(丙烷、未反应的丙烯、微量双氧水、水、环氧丙烷以及酮类、酸类等微量组分)。反应产物随后流入分层腔室406中，通过分层腔室406将重组分相24(富含甲醇和水)和轻组分相25(富含丙烷、丙烯和环氧丙烷)分离并分开输送。

分层腔室406中设置有与分层腔室406底部和侧壁连接的隔板407，隔板407与反应管束410之间的腔室与反应重组分相出口408连通，反应轻组分相出口409位于分层腔室406远离反应管束410的一端面上。设置隔板407将把重组分相24拦在隔板407左侧，轻组分相25则进入到隔板407的右侧，轻组分相25再次经过一次沉降分离，从反应轻组分相出口409排出，而分离出较少的重组分相24汇集在隔板407右侧底部，经过两次分离后，分离效率大大增加。重组分相24从反应重组分相出口408排出。壳体的底部设置有集液包404，用于收集壳侧液相中可能的水、甲醇等重组分。由于混合进料存在极性和非极性两种物质，进料会分层，因此在混合腔室401中设置格栅411，便于进料流股混合均匀。格栅411设置为弓形格栅或圆形格栅，本申请中采用的是弓形格栅。

耦合系统还包括与环氧丙烷预脱塔6顶部连通的丙烯精制塔7，丙烯精制塔7的底部通过管道与塔釜液进口405、脱氢反应及压缩装置2连通，丙烯精制塔7的顶部通过管道与环氧化反应进料口402连通，丙烯精制塔7的顶部管道上设置有第一冷凝器9，第一冷凝器9通过管道与丙烯精制塔7连接，塔釜循环气出口403与丙烯精制塔7连通。塔釜液进口405和塔釜循环气出口403均设置两个，能保证壳侧进料温度一致、分布一致，进出口静压差一致，使得在装置运行中不会出现流动不均与、压力不平衡的问题。第一冷凝器9为全凝器，控制精馏段回流比10～25，优选18～21。

丙烯精制塔7的底部排出塔釜第一排出液22，塔釜第一排出液22从塔釜液进口405进入到卧式反应器4中进行吸热，塔釜第一排出液22部分气化，导致壳体上部密度比下层密度低，从而通过密度差推动整个热虹吸的进行，实现塔釜第一排出液22的自动吸入，减少了泵的使用。塔釜第一排出液22(富丙烷液)的温度为30～50℃，优选温度为40℃。塔底循环气23从塔釜循环气出口403排出并进入丙烯精制塔7的提馏段，为提馏段提供所需蒸汽。富丙烷流股30则送至脱氢反应及压缩装置2与丙烷原料气20混合。塔顶的冷凝液一部分作为回流液返回塔内，一部分作为循环丙烯流32返回卧式反应器4中与双氧水反应。

丙烯精制塔7的底部通过管道连接有第一再沸器8，第一再沸器8再通过另外一个管道与丙烯精制塔7连通。塔釜第二排出液31经过第一再沸器8再回入丙烯精制塔7中，第一再沸器8为备用状态，防止负荷波动时，卧式反应器反应热小，不能满足丙烯精制塔7的需求。第一再沸器8的热水进口温度约为80℃。

反应重组分相24输送至脱氧塔5中脱除卧式反应器4内双氧水自分解生成的氧气，保证后续净化单元纯度，防止氧气在系统内富集。脱氧塔5的底部设置气提氮气27，用于降低氧气分压，保证富液相中的氧气被气提干净。脱氧塔5在低压下进行，便于氧气解析，操作压力选择0.5Mpa。含氧废气26从脱氧塔5的顶部排出并进入到尾气处理装置进行处理。脱氧塔5的塔釜向外排出富环氧丙烷液28，富环氧丙烷液28与轻组分相25混合后(主要成分有水、过氧化氢、丙烯、丙烷、甲醇、丙二醇、环氧丙烷等)进入环氧丙烷预脱塔6的中部进行简单的精馏。环氧丙烷预脱塔6操作压力为0.5～1.0Mpa，优选的，操作压力为0.6～0.8mpa。本申请中选择0.7Mpa。环氧丙烷预脱塔6的塔顶排出丙烷丙烯流29，环氧丙烷预脱塔6的塔釜为水、过氧化氢、甲醇、环氧丙烷等极性物质，随后被送往下一单元。丙烷丙烯流29被送往丙烯精制塔7，用于实现丙烷与丙烯的分离，取消了丙烷脱氢装置耗能大的丙烷丙烯分离塔，并借助卧式反应器4实现环氧化反应放热与丙烯精制塔7需要热量的能量耦合。

环氧丙烷预脱塔6中的富环氧丙烷、甲醇及水溶液进入脱甲醇塔10，脱甲醇塔10的塔顶排出富环氧丙烷流35，脱甲醇塔10的塔釜排出脱甲醇塔排出液33(主要成分为水、甲醇)。脱甲醇塔10的操作压力为0.1～0.3Mpa。富环氧丙烷流35进入环氧丙烷提纯塔11，环氧丙烷提纯塔11中加入水及水合肼37以纯化环氧丙烷。环氧丙烷提纯塔11的塔顶排出环氧丙烷产品36，环氧丙烷提纯塔11的底部排出环氧丙烷提纯塔排出液34与脱甲醇塔排出液33混合并进入加氢反应器12中。加氢反应器12将难以在甲醇中分离的微量组分变成水、氨、醇等，避免微量组分在系统富集。

甲醇回收单元包括与加氢反应器12顶部连通的中压甲醇塔13，中压甲醇塔13的底部通过管道与低压甲醇塔14连接，低压甲醇塔14和中压甲醇塔13的顶部通过管道与环氧化反应进料口402连通。中压甲醇塔13操作压力为0.6～0.8Mpa，塔顶气相温度120～128℃，本申请选择操作压力0.8Mpa，塔顶气相温度128℃。加氢反应器12的液相出口与中压甲醇塔13的进料口连接，加氢后的混合液进入中压甲醇塔13进行初步分馏，中压甲醇塔13塔顶排出中压甲醇塔顶热蒸汽38。中压甲醇塔13的塔釜液(含有甲醇、水、丙二醇等)被输送至低压甲醇塔14，低压甲醇塔14操作压力为0.15～0.25Mpa，塔釜操作温度105～110℃。低压甲醇塔14的顶部管道上设置有第二冷凝器15，第二冷凝器15再通过另外一个管道与低压甲醇塔14连通。低压甲醇塔14的塔顶排出低压甲醇塔循环甲醇40经过第二冷凝器15冷凝后，一部分回流到低压甲醇塔14中，另一部分则输送到中卧式反应器4参与反应，低压甲醇塔14的塔釜排出废水41(主要为水、丙二醇等)送往下游处理单元。

低压甲醇塔14连接有第二再沸器16，中压甲醇塔13的顶部管道与第二再沸器16的介质通道连通，中压甲醇塔13还通过另外一个管道与第二再沸器16的介质通道连通。中压甲醇塔13中的高温蒸汽通入第二再沸器16中加热低压甲醇塔14塔釜温度较低的水溶液，使得水溶液部分气化，进而为低压甲醇塔14提供热量。中压甲醇塔顶热蒸汽38换热后变为液态的中压甲醇塔循环甲醇39，中压甲醇塔循环甲醇39一部分输送到中卧式反应器4参与反应，另一部分回流到中压甲醇塔13中。设置第二再沸器16，省去了中压甲醇塔13使用冷凝器，同时节省了低压甲醇塔14加热蒸汽的消耗。

实施例2：

在本实施例中，与实施例1的产能相同(丙烷脱氢装置丙烯产量均为30万吨/年，环氧丙烷产量均为40万吨/年)。铬系脱氢催化剂干基总质量为基准计的质量分数的组分如下：氧化铬14％；第一助剂3％，第二助剂3％，第三助剂7％,固定床载体72％。在此条件下，发现催化剂单程转化率和选择性都有所降低，催化剂单程转化率43％，丙烯选择性88％。其余脱乙烷和脱C4步骤与实施例1相同，此时，经过系列处理后进入卧式反应器4的混合原料流量如下：双氧水930kmo l/h，水930kmo l/h，丙烷1190kmo l/h，甲醇4650kmo l/h，丙烯3680kmo l/h。随后，在环氧化反应阶段，使用钛硅分子筛，选择反应温度为40℃；反应压力2.4Mpa，其余条件与实施例1相同。结果发现，反应条件改变，导致双氧水的转化率降低，环氧丙烷选择性降低。双氧水的单程转化率96％，环氧丙烷选择性94％。

对比例：

在对比例中采用丙烷丙烯分离塔，使得丙烯达到99％、丙烷1％的化学级纯度，随后，聚合级丙烯进入环氧化单元反应。与实施例1相比，对比例采用的丙烷脱氢催化剂和环氧化催化剂一致。对比发现，对比例新增了丙烷脱氢单元的耗能大户产品分离塔、也新增了环氧化反应器制冷用量。除了环氧丙烷预脱塔6和丙烯精制塔7之外，其他单元操作两者基本一致。对比例与实施例1、2的主要设备能耗的对比如表1所示。

表1对比例、实施例1、实施例2主要设备能耗对照表

项目	实施例1	实施例2	对比例
				脱氢单元丙烷丙烯塔	不设置	不设置	设置
脱氢单元丙烷丙烯塔塔釜温度℃	--	--	38
				脱氢单元丙烷丙烯塔回流比	--	--	18
脱氢单元丙烷丙烯塔再沸器负荷,MW	--	--	68
				环氧化单元环氧丙烷预脱塔	设置	设置	设置
环氧化单元丙烯精制塔	设置	设置	设置
				环氧丙烷预脱塔再沸器负荷,MW	38	40	24
丙烯精制塔额外需要再沸器负荷,MW	53	55	12
				上述核心用能设备汇总	91	95	104
与实施例1相比，能耗比例	100％	104％	114％

综上所述，实施例1的工艺能耗最低，为最优工艺。

以上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。

Claims (10)

1.一种低碳烷烃脱氢与丙烯环氧化制环氧丙烷耦合系统，其特征在于，包括脱氢反应及压缩装置(2)，脱氢反应及压缩装置(2)连接有脱乙烷塔(3)，脱乙烷塔(3)的底部通过管道连接有脱C4塔(1)，脱C4塔(1)的顶部通过管道连接有卧式反应器(4)，卧式反应器(4)的底部通过管道连接有脱氧塔(5)，脱氧塔(5)的底部通过管道连接有环氧丙烷预脱塔(6)，环氧丙烷预脱塔(6)的底部通过管道连接有脱甲醇塔(10)，脱甲醇塔(10)的顶部通过管道连接有环氧丙烷提纯塔(11)，环氧丙烷提纯塔(11)的底部通过管道连接有加氢反应器(12)，所述卧式反应器(4)的底部通过管道与环氧丙烷预脱塔(6)连接，脱甲醇塔(10)的底部通过管道与加氢反应器(12)连接，加氢反应器(12)连接有与卧式反应器(4)连通的甲醇回收单元。

2.根据权利要求1所述的一种低碳烷烃脱氢与丙烯环氧化制环氧丙烷耦合系统，其特征在于，所述卧式反应器(4)包括一个横向设置的壳体，壳体中设置有反应管束(410)，反应管束(410)的两端分别连通有混合腔室(401)和分层腔室(406)，混合腔室(401)连接有环氧化反应进料口(402)，壳体上设置有位于混合腔室(401)和分层腔室(406)之间的塔釜循环气出口(403)和塔釜液进口(405)，分层腔室(406)设置有反应重组分相出口(408)和反应轻组分相出口(409)，反应重组分相出口(408)与脱氧塔(5)的底部连通，反应轻组分相出口(409)与环氧丙烷预脱塔(6)连通。

3.根据权利要求2所述的一种低碳烷烃脱氢与丙烯环氧化制环氧丙烷耦合系统，其特征在于，所述分层腔室(406)中设置有与分层腔室(406)底部和侧壁连接的隔板(407)，隔板(407)与反应管束(410)之间的腔室与反应重组分相出口(408)连通，反应轻组分相出口(409)位于分层腔室(406)远离反应管束(410)的一端面上。

4.根据权利要求2所述的一种低碳烷烃脱氢与丙烯环氧化制环氧丙烷耦合系统，其特征在于，所述壳体的底部设置有集液包(404)。

5.根据权利要求2所述的一种低碳烷烃脱氢与丙烯环氧化制环氧丙烷耦合系统，其特征在于，所述混合腔室(401)中设置有格栅(411)。

6.根据权利要求2所述的一种低碳烷烃脱氢与丙烯环氧化制环氧丙烷耦合系统，其特征在于，所述耦合系统还包括与环氧丙烷预脱塔(6)顶部连通的丙烯精制塔(7)，丙烯精制塔(7)的底部通过管道与塔釜液进口(405)、脱氢反应及压缩装置(2)连通，丙烯精制塔(7)的顶部通过管道与环氧化反应进料口(402)连通，丙烯精制塔(7)的顶部管道上设置有第一冷凝器(9)，第一冷凝器(9)通过管道与丙烯精制塔(7)连接，塔釜循环气出口(403)与丙烯精制塔(7)连通。

7.根据权利要求6所述的一种低碳烷烃脱氢与丙烯环氧化制环氧丙烷耦合系统，其特征在于，所述丙烯精制塔(7)的底部通过管道连接有第一再沸器(8)，第一再沸器(8)再通过另外一个管道与丙烯精制塔(7)连通。

8.根据权利要求2所述的一种低碳烷烃脱氢与丙烯环氧化制环氧丙烷耦合系统，其特征在于，所述甲醇回收单元包括与加氢反应器(12)顶部连通的中压甲醇塔(13)，中压甲醇塔(13)的底部通过管道与低压甲醇塔(14)连接，低压甲醇塔(14)和中压甲醇塔(13)的顶部通过管道与环氧化反应进料口(402)连通。

9.根据权利要求8所述的一种低碳烷烃脱氢与丙烯环氧化制环氧丙烷耦合系统，其特征在于，所述低压甲醇塔(14)的顶部管道上设置有第二冷凝器(15)，第二冷凝器(15)再通过另外一个管道与低压甲醇塔(14)连通。

10.根据权利要求8所述的一种低碳烷烃脱氢与丙烯环氧化制环氧丙烷耦合系统，其特征在于，所述低压甲醇塔(14)连接有第二再沸器(16)，中压甲醇塔(13)的顶部管道与第二再沸器(16)的介质通道连通，中压甲醇塔(13)还通过另外一个管道与第二再沸器(16)的介质通道连通。