CN101367697B - 一种mto/mtp反应产物中轻烃产品的分离方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种MTO/MTP反应产物中轻烃产品的分离方法，该方法包括以下步骤：将MTO/MTP反应产物预处理后送入脱乙烷塔进行C2/C3的清晰分离，脱乙烷塔顶气相送到吸收蒸出塔，吸收蒸出塔采用来自油吸收塔的富吸收剂进行吸收，脱乙烷塔塔釜产品进入后续分离系统；将吸收蒸出塔顶产品经冷却后送入油吸收塔，油吸收塔采用乙烷作为贫吸收剂，分离吸收蒸出塔塔顶产品中的乙烯，其余轻质气体由塔顶排出，塔釜产品做为富吸收剂返回吸收蒸出塔；吸收蒸出塔塔釜产品进入乙烯塔，塔釜乙烷组分作为贫吸收剂冷却后进入油吸收塔。与现有技术相比，本发明具有投资少、物料回收率高等优点。

Description

一种MTO/MTP反应产物中轻烃产品的分离方法
技术领域
本发明涉及煤化工、天然气化工及石油化工等领域，尤其涉及一种分离MTO/MTP反应产物中轻烃产品的方法。
背景技术
乙烯、丙烯是石油化学工业最重要的基础原料，在国民经济和社会的发展中起着重要的作用。烃类热裂解是生产乙烯的主要方法之一，但是，随着乙烯需求的不断增长，石油供应的日益紧张，目前开发了多种生产或增产乙烯、丙烯的工艺技术，如以氧化物特别是甲醇等醇类为原料生产低碳烯烃(MTO)、生产丙烯(MTP)。这些技术避免或减少了使用石油资源来生产乙烯、丙烯产品，具有很大的发展前景。
以甲醇制烯烃(MTO)/甲醇制丙烯(MTP)为例，甲醇经转化得到的产物组成与烃类裂解制乙烯的裂解炉出口产物组成相似，都含有轻质气体如氢、氮和轻烃，即C1到C5的饱和烃和不饱和烃。要将此混合物分离成各种高纯度产品，需要一个复杂的分离流程。
在传统烃类裂解制乙烯分离过程中，普遍采用深冷分离方法。典型的分离流程大致可分为三大类，即首先脱除甲烷的顺序流程、前脱乙烷流程和前脱丙烷流程。以顺序流程为例，来自裂解炉的裂解气经急冷、压缩、干燥后冷却进入深冷脱甲烷系统，然后脱甲烷塔塔釜物料相继进入脱乙烷塔、脱丙烷塔、脱丁烷塔，然后碳二馏分、碳三馏分再分别精馏获得聚合级乙烯、丙烯。但是，无论那一种流程为了分离甲烷、氢与碳二烃类都需要深冷，都需要由丙烯压缩机和乙烯压缩机提供多种不同温度等级的冷量，例如需要乙烯冷冻压缩机提供-100℃的冷量。对于低压脱甲烷还需要有甲烷压缩机提供-135℃左右的冷量。除了复杂的冷冻压缩机系统外，还需要结构精密的冷箱设备，这些都使得深冷分离流程复杂、投资大。
中国专利200710171098.7提出了一种精馏与溶剂吸收相结合分离含轻质气体低碳烃的方法。根据该发明，采用碳三或碳四碳五或碳六或其烃类混合物作为吸收剂，在预切割塔与油吸收塔组成的系统中，分离轻烃混合物。该分离方法取消了传统深冷脱甲烷单元，不需乙烯制冷系统提供低温冷剂。但将该方法用于脱乙烷塔在前的烯烃分离流程，如前脱乙烷或前脱丙烷—脱乙烷流程时会产生新的问题。由于脱乙烷塔塔顶物流中已不含碳三及碳三以上组份，如果引入碳三及以上组份做为吸收剂，将增加新的精馏塔用于吸收剂的分离，造成分离流程复杂，设备投资和能耗增加。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种投资少、物料回收率高、操作简单、运行可靠的MTO/MTP反应产物中轻烃产品的分离方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种MTO/MTP反应产物中轻烃产品的分离方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)将MTO/MTP反应产物经预处理后送入脱乙烷塔进行C2/C3的清晰分离，塔顶产品为C2及C2以下的轻组分，塔釜产品为C3及更重组分；
(2)脱乙烷塔顶气相送到吸收蒸出塔，吸收蒸出塔采用来自油吸收塔的富吸收剂进行吸收，吸收蒸出塔塔顶产物为轻质气体，塔釜为C2组分。脱乙烷塔塔釜产品进入后续分离系统；
(3)将吸收蒸出塔顶产品经冷却后送入油吸收塔，油吸收塔采用乙烷作为贫吸收剂，分离吸收蒸出塔塔顶产品中的乙烯，其余轻质气体由塔顶排出，塔釜产品做为富吸收剂返回吸收蒸出塔；
(4)吸收蒸出塔塔釜产品进入乙烯塔，乙烯塔塔顶或侧线抽出摩尔浓度为90～99.99％的乙烯产品，塔釜乙烷组分作为贫吸收剂冷却后进入油吸收塔。
所述的步骤(1)中的预处理为将反应器出口气体经过压缩、冷却、脱除氧化物、酸性气体及水分。
所述的步骤(1)中的预处理为将反应器出口气体脱除部分氧化物和酸性气体，干燥后进入高低压脱丙烷塔进行C3/C4分割，或直接进入脱乙烷塔进行C2/C3分割。
所述的步骤(1)中的反应器出口气体冷却至高于-65℃后进入脱乙烷塔。
所述的步骤(1)中脱乙烷塔为一个脱乙烷塔或高、低压脱乙烷塔，压力范围为1.0MPa～4.0MPa。
所述的步骤(2)中脱乙烷塔塔釜产品进入后续分离系统得到聚合级丙烯产品和混合C4产品。
所述的步骤(2)中吸收蒸出塔塔顶产物轻质气体包括甲烷、氢、乙烯、乙烷。
所述的步骤(2)中吸收蒸出塔只控制塔釜甲烷浓度。
所述的步骤(3)中的油吸收塔以乙烷为吸收剂，乙烷来自乙烯塔塔釜出料。
所述的步骤(4)中的乙烯塔塔釜出料一分为二，一部分作为乙烷产品送出界区，一部分冷却至高于-65℃后送到油吸收塔塔顶作为吸收剂，吸收剂的量为乙烯塔塔釜出料的20％～99％。
本发明通过采用MTO/MTP反应产物预处理后，进入脱乙烷塔，塔顶为C2及C2以下组分进入吸收蒸出塔，吸收蒸出塔塔顶产物经冷却后送至油吸收塔，用乙烷做吸收剂将脱乙烷塔塔顶产物中的乙烯吸收下来，吸收蒸出塔塔釜产品送至乙烯塔，在乙烯塔中通过精馏得到乙烯产品，并同时实现吸收剂的再生。塔釜乙烷产品一分为二，一部分送出界区，一部分经冷却后用来做油吸收塔贫吸收剂。
与现有技术相比，本发明为一没有深冷冷箱和脱甲烷塔，使用乙烯、丙烯冷剂或仅使用丙烯冷剂的分离过程，其中油吸收塔采用的吸收剂是乙烯塔塔釜产品，且吸收剂的循环路线短，在乙烯塔中通过精馏得到乙烯产品并同时实现吸收剂的再生。采用该方法得到的乙烯产品中乙烯含量大于99.95％，乙烯回收率均大于99.6％。
上述技术方案中，脱乙烷塔优选方案为一个脱乙烷塔或高、低压脱乙烷塔，优选压力范围为1.0MPa～4.0MPa，吸收蒸出塔塔釜液中所含C2馏分大于进料的99.8％，具有很高的物料回收率。本发明分离甲烷、氢、乙烯和乙烷等轻组分是在两个吸收塔中完成的。在吸收蒸出塔中，采用来自油吸收塔的富吸收剂进行吸收，只控制塔釜物料中甲烷浓度。在油吸收塔中用贫吸收剂乙烷吸收乙烯，达到乙烯与甲烷、氢等轻组分的完全分离，吸收剂来自乙烯塔塔釜。由于大部分乙烯馏分在进入油吸收塔之前已被脱除，所需的贫吸收剂乙烷的量相对于全部乙烯进入油吸收塔所需吸收剂要少得多。乙烷吸收剂只需通过乙烯塔即可实现再生，循环路线短，对设备的影响较小。本发明用于脱乙烷塔在前的烯烃分离流程，如前脱乙烷或前脱丙烷—脱乙烷流程，并要求所分离的烃类混合物中有足够多的乙烷组份。本发明流程简单，投资少、操作简单、运行可靠。
附图说明
图1为本发明MTO/MTP反应产物中轻烃产品的分离流程图。
具体实施方式
MTO、MTP反应产物经过压缩、水洗、碱洗并干燥后进入分离系统，可以采用前脱丙烷—脱乙烷流程或前脱乙烷流程。分离物流经换热器冷却后进入脱乙烷塔进行碳二、碳三分离，塔釜产品根据脱乙烷塔之前的分离流程确定分离方案，进入高低压脱丙烷塔进行C3/C4分割，或直接进入丙烯塔进行丙烯/丙烷分割，最后得到聚合级丙烯产品和混合C4产品。脱乙烷塔为一个脱乙烷塔或高、低压脱乙烷塔，压力范围为1.0MPa～4.0MPa，脱乙烷塔塔顶碳二及更轻馏分进入吸收蒸出塔进行吸收分离，吸收蒸出塔塔釜液中所含C2馏分大于进料的99.8％，塔顶气相在油吸收塔中进行乙烯吸收，油吸收塔塔顶产物为甲烷、氢等轻组分气体，塔釜产物返回吸收蒸出塔作为富吸收剂，吸收蒸出塔塔釜产物的乙烯和乙烷在乙烯塔中分离，侧线采出摩尔浓度为99.99％的乙烯产品，塔釜乙烷产品一份为二，一部分送出界区，一部分经过换热器冷却后进入油吸收塔作为贫吸收剂，吸收剂的量为塔釜出料的20％～99％。
实施例1
如图1所示，某反应产物进过压缩、水洗、碱洗、脱除氧化物并且干燥后进入分离系统。该气体通过高低压脱丙烷塔进行碳三、碳四分离，低压脱丙烷塔釜液进入脱丁烷塔进行碳四、碳五的分离，高压脱丙烷塔塔顶气相压缩至3MPa，将该气体S100冷却至-20℃后进入脱乙烷塔2中进行碳二、碳三分离，塔釜产品进入丙烯塔分离得到聚合级丙烯产品。脱乙烷塔2塔顶碳二及更轻馏分S101进入吸收蒸出塔3进行吸收分离，塔顶气相在油吸收塔4中进行吸收，油吸收塔4塔顶S103为甲烷、氢等轻组分气体，塔釜产物返回吸收蒸出塔3作为富吸收剂，吸收蒸出塔3塔釜的碳二馏分S102在乙烯塔5中分离，侧线采出摩尔浓度为90％的乙烯产品，塔釜丙烷产品一份为二，一部分送出界区，一部分S104经过换热器6冷却至-37℃后进入油吸收塔4作为吸收剂，吸收剂的量为塔釜出料的99％。
表1实施例1计算结果
 
组成(mol％) S100 S101 S102 S103 S104
H2 0.50 0.81 3.64
 
CH4 8.20 13.27 59.62
C2H4 46.60 75.41 74.97 0.59 0.1
C2H6 6.50 10.51 25.02 36.15 99.86
C3H6 36.20 0.002
C3H8 2.00 6.18×10-6
流量(Kmol/h) 2874.0 1776.0 1776.7 395.3 500.0
实施例2
如图1所示，某反应产物进过压缩、水洗、碱洗、脱除氧化物并且干燥后进入分离系统。该气体S100冷却至-20℃后进入脱乙烷塔2中进行碳二、碳三分离，塔釜产品进入脱丙烷塔进行C3/C4分离，脱丙烷塔塔顶产品进入丙烯塔得到聚合级丙烯，脱丙烷塔釜液进入脱丁烷塔进行C4/C5馏分分离。脱乙烷塔2塔顶碳二及更轻馏分S101进入吸收蒸出塔3进行吸收分离，塔顶气相在油吸收塔4中进行乙烯回收，油吸收塔4塔顶S103为甲烷、氢等轻组分气体，塔釜返回吸收蒸出塔3作为富吸收剂，吸收蒸出塔3塔釜的碳二馏分S102在乙烯塔5中分离，侧线采出摩尔浓度为99.99％的乙烯产品，塔釜丙烷产品一份为二，一部分送出界区，一部分S104经过换热器6冷却至-37℃后进入油吸收塔4作为贫吸收剂，吸收剂的量为塔釜出料的20％。
表2实施例2计算结果
 
组成(mol％) S100 S101 S102 S103 S104
H2 1.66 2.90 23.39
CH4 2.41 4.20 33.78
C2H4 49.59 86.62 80.75 0.54 0.10
C2H6 3.60 6.27 19.16 42.26 99.65
C3H6 32.17
C3H8 2.08
C4 6.30
C5 1.92
流量(Kmol/h) 2722.4 1558.7 1670.4 193.2 305.0

Claims (10)

1.一种甲醇制烯烃或甲醇制丙烯反应产物中轻烃产品的分离方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)将甲醇制烯烃或甲醇制丙烯反应产物预处理后送入脱乙烷塔进行C2和C3的清晰分离，塔顶产品为C2及C2以下的轻组分，塔釜产品为C3及更重组分；
(2)脱乙烷塔顶气相送到吸收蒸出塔，吸收蒸出塔采用来自油吸收塔的富吸收剂进行吸收，吸收蒸出塔塔顶产物为轻质气体，塔釜为C2组分，脱乙烷塔塔釜产品进入后续分离系统；
(3)将吸收蒸出塔顶产品经冷却后送入油吸收塔，油吸收塔采用乙烷作为贫吸收剂，分离吸收蒸出塔塔顶产品中的乙烯，其余轻质气体由塔顶排出，塔釜产品做为富吸收剂返回吸收蒸出塔；
(4)吸收蒸出塔塔釜产品进入乙烯塔，乙烯塔塔顶或侧线抽出摩尔浓度为90～99.99％的乙烯产品，塔釜乙烷组分作为贫吸收剂冷却后进入油吸收塔。
2.根据权利要求1所述的一种甲醇制烯烃或甲醇制丙烯反应产物中轻烃产品的分离方法，其特征在于，所述的步骤(1)中的预处理为将甲醇制烯烃或甲醇制丙烯反应产物经过压缩、冷却、脱除氧化物、酸性气体及水分。
3.根据权利要求1所述的一种甲醇制烯烃或甲醇制丙烯反应产物中轻烃产品的分离方法，其特征在于，所述的步骤(1)中的预处理为将甲醇制烯烃或甲醇制丙烯反应产物脱除部分氧化物和酸性气体，干燥后进入高低压脱丙烷塔进行C3和C4分割，或直接进入脱乙烷塔进行C2和C3分割。
4.根据权利要求1所述的一种甲醇制烯烃和/或甲醇制丙烯反应产物中轻烃产品的分离方法，其特征在于，所述的步骤(1)中的甲醇制烯烃或甲醇制丙烯反应产物预处理后冷却至高于-65℃后进入脱乙烷塔。
5.根据权利要求1所述的一种甲醇制烯烃或甲醇制丙烯反应产物中轻烃产品的分离方法，其特征在于，所述的步骤(1)中脱乙烷塔为一个脱乙烷塔或高、低压脱乙烷塔，压力范围为1.0MPa～4.0MPa。
6.根据权利要求1所述的一种甲醇制烯烃或甲醇制丙烯反应产物中轻烃产品的分离方法，其特征在于，所述的步骤(2)中脱乙烷塔塔釜产品进入后续分离系统得到聚合级丙烯产品和混合C4产品。
7.根据权利要求1所述的一种甲醇制烯烃或甲醇制丙烯反应产物中轻烃产品的分离方法，其特征在于，所述的步骤(2)中吸收蒸出塔塔顶产物轻质气体包括甲烷、氢、乙烯、乙烷。
8.根据权利要求1所述的一种甲醇制烯烃或甲醇制丙烯反应产物中轻烃产品的分离方法，其特征在于，所述的步骤(2)中吸收蒸出塔只控制塔釜甲烷浓度。
9.根据权利要求1所述的一种甲醇制烯烃或甲醇制丙烯反应产物中轻烃产品的分离方法，其特征在于，所述的步骤(3)中的油吸收塔以乙烷为吸收剂，乙烷来自乙烯塔塔釜出料。
10.根据权利要求1所述的一种甲醇制烯烃或甲醇制丙烯反应产物中轻烃产品的分离方法，其特征在于，所述的步骤(4)中的乙烯塔塔釜出料一分为二，一部分作为乙烷产品送出界区，一部分冷却至高于-65℃后送到油吸收塔塔顶作为吸收剂，吸收剂的量为乙烯塔塔釜出料的20％～99％。
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