CN101381270A - 一种mto/mtp反应混合物的分离方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种MTO/MTP反应混合物的分离方法，该方法包括以下步骤：(1)将反应器出口气体经过预处理后的烃凝液送入脱丙烷预分馏塔，该脱丙烷预分馏塔的塔顶产物包括轻质气体、碳二、碳三以及碳三以上馏分，塔釜产物为碳四及碳四以上馏分；(2)脱丙烷预分馏塔塔釜产品碳四及碳四以上馏分经处理返回反应器继续反应或直接送往脱丁烷塔进行碳四碳五馏分的切割，塔顶产物继续压缩并脱除杂质后进入脱丙烷塔进行碳三碳四的切割；(3)脱丙烷塔塔釜为碳四及碳四以上馏分，经处理返回反应器继续反应或直接送往脱丁烷塔进行碳四碳五馏分的切割。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反应混合物的分离方法
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反应混合物的方法。
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。
以采用甲醇为原料制取丙烯为例，近年来随着丙烯需求量的迅速增长，使以甲醇为原料的MTP工艺引起广泛关注。有报道称，2000年全球乙烯需求量为89000kt，2000～2007年均需求增长率约4.6％。2001年全球丙烯需求量约56000kt，年均需求增长率为5％～5.5％，超过乙烯需求增长率。但目前丙烯65％来自乙烯裂解装置，30％左右来自炼厂流化催化裂化(FCC)装置。以丙烯为目的产物的丙烷脱氢所占比例甚微，大约不到5％，因而导致丙烯价格上涨。增产丙烯已成为全球石化工业重要生产技术发展动向，而MTP工艺则为增产丙烯的重要手段之一。
德国Lurgi公司于20世纪90年代开始研究MTP技术，专利CN1431982A提出了用甲醇制备丙烯的方法，但并没有提出在反应混合气进入压缩区对烃凝液中C4以上组份进行预分离并返回反应器入口的方法。本发明针对MTP反应出口产物的分布特点，以及MTP反应器的特殊性，在压缩系统就分离出部分碳四及碳四以上馏分返回反应器，一方面可以降低压缩机的总功率，减少干燥器负荷，节约能耗；另一方面进入脱丙烷的部分重组分被提前分离，降低了脱丙烷塔的负荷，使脱丙烷塔更易操作。
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反应混合物的分离方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种MTO/MTP反应混合物的分离方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)将反应器出口气体经过预处理后的烃凝液进入脱丙烷预分馏塔，该脱丙烷预分馏塔的塔顶产物包括轻质气体、碳二、碳三以及碳三以上馏分，塔釜产物为碳四及碳四以上馏分；
(2)脱丙烷预分馏塔塔釜产品碳四及碳四以上馏分经处理返回反应器继续反应或直接送往脱丁烷塔进行碳四碳五馏分的切割，塔顶产物继续压缩并脱除杂质后进入脱丙烷塔进行碳三碳四的切割；
(3)脱丙烷塔塔釜为碳四及碳四以上馏分，经处理返回反应器继续反应或直接送往脱丁烷塔进行碳四碳五馏分的切割，塔顶气相进入后续分离系统得到摩尔浓度为90～99.99％的丙烯以及摩尔浓度为90～99.99％的乙烯。
所述的步骤(1)中的预处理为将反应器出口气体经过压缩、冷却后进入压缩机段间罐进行汽液分离。
所述的步骤(1)中的烃凝液还包括从其它压缩机段间罐冷凝下来的烃凝液。
所述的步骤(1)中的脱丙烷预分馏塔为严格控制塔釜产品的分离设备，塔釜产品为碳四及碳四以上馏分，其碳四及碳四以上馏分占塔进料中碳四及碳四以上馏分含量的10％～95％。
所述的步骤(2)中的脱丙烷预分馏塔为低压塔，压力范围为0.05MPa～3.0MPa。
所述的步骤(2)中的脱丙烷预分馏塔塔釜产品全部返回反应器，或者全部直接送往脱丁烷塔，或者一部分返回反应器一部分送往脱丁烷塔。
所述的步骤(2)中的脱丙烷预分馏塔塔顶气相产品再继续压缩至后续分离系统所需要的压力。
所述的步骤(2)中的脱除杂质是指脱除部分氧化物、酸性气体及水分等。
所述的步骤(3)中的后续分离系统得到摩尔浓度为90～99.99％的丙烯产品以及90～99.99％的乙烯产品。
与现有技术相比，本发明采用本发明方法可以得到聚合级乙烯产品和聚合级丙烯产品。其中聚合级乙烯产品中乙烯摩尔浓度大于99.95％，聚合级丙烯产品中丙烯摩尔浓度含大于99.5％。乙烯、丙烯回收率均大于99.6％。
上述技术方案中，脱丙烷预分馏塔优选方案为低压塔，优选压力范围为0.05MPa～3.0MPa，在保证塔釜产品不含碳三馏分的基础上，脱丙烷预分馏塔塔釜温度不能太高，优选20～180℃。脱丙烷预分馏塔分离出部分反应器出口气体中的碳四及碳四以上馏分，减少了压缩机的循环量，降低了压缩机的总功率，同时减少了干燥器等后续设备负荷。同时碳四及碳四以上产品返回反应器继续反应也提高了丙烯、乙烯的收率。本发明具有丙烯/乙烯收率高，节约能耗、流程简单、可靠性高等优点。除了在MTP分离流程中可以应用，在MTO反应混合物的分离流程中同样可以应用。
附图说明
图1为本发明MTO/MTP反应混合物的分离流程图；
图2为本发明实施例的MTO/MTP反应混合物的分离流程图。
具体实施方式
如图1所示，某反应器出口气体经过压缩机1压缩冷却后进入汽液分离罐2进行汽液分离，罐底烃凝液以及其它压缩机段间烃凝液进入脱丙烷预分馏塔3，塔釜为碳四及碳四以上组分，一部分进入脱丁烷塔，一部分返回反应器反应。塔顶气相产品，包括轻质气体、碳二、碳三以及碳三以上馏分进入压缩机继续压缩。汽液分离罐罐顶气相经压缩机4压缩后进行杂质脱除和干燥，之后进入脱丙烷塔5进行碳三碳四分离，塔顶碳三及碳三以下馏分进入后续分离系统分离得到摩尔浓度为90～99.99％的丙烯产品以及摩尔浓度为90～99.99％的乙烯产品，塔釜碳四及碳四以上产品一部分进入脱丁烷塔，一部分返回反应器继续反应。
实施例1
如图2所示，某反应器出口气体S100，采用本发明流程，经过压缩机1压缩至0.4MPa，经冷却水冷却后进入汽液分离罐2分离，烃凝液S101进入脱丙烷预分馏塔3，塔顶气相S103返回汽液分离罐2进入压缩机4压缩至0.8MPa，冷却后进入汽液分离罐5分离，塔釜液相S104进入脱丁烷塔。汽液分离罐5的烃凝液进入脱丙烷预分馏塔3分离，罐顶气相经压缩、脱除杂质后进入脱丙烷塔7，塔顶气相进入后续分离系统，塔釜碳四及碳四以上产品进入脱丁烷塔。
表1 实施例1计算结果
 
组成(mol％) S100 S101 S102 S103 S104
H2O 4.5 0.44 0.19 1.24
H2 0.30 6.53E-04 3.20E-03 4.97E-03
CH4 4.00 0.07 0.21 0.39
C2H4 4.60 0.29 0.78 1.53
C2H6 1.70 0.16 0.41 0.81
C3H6 45.6 12.71 28.51 60.53 0.06
C3H8 3.50 1.11 2.52 5.21 0.05
C4 22.80 19.23 37.81 24.71 25.14
C4+ 12.0 65.99 29.57 5.58 74.75
流量(Kmol/h) 3832.0 391.3 176.9 165.1 403.1
实施例2
如图2所示，某反应器出口气体S100，采用本发明流程，经过压缩机1压缩至0.6MPa，经冷却水冷却后进入汽液分离罐2分离，烃凝液S101进入脱丙烷预分馏塔3，塔顶气相S103返回汽液分离罐2进入压缩机4压缩至1.2MPa，冷却后进入汽液分离罐5分离，塔釜液相进入脱丁烷塔。汽液分离罐5的烃凝液进入脱丙烷预分馏塔3分离，罐顶气相经压缩、脱除杂质后进入脱丙烷塔7，塔顶气相进入后续分离系统，塔釜碳四及碳四以上产品进入脱丁烷塔。
表2 实施例2计算结果
 
组成(mol％) S100 S101 S102 S103 S104
H2O 3.82 0.16 0.19 0.30
H2 0.50 2.43E-03 0.01 0.02
CH4 0.05 1.38E-03 5.71E-03 7.82E-03
C2H4 10.06 1.05 3.41 4.75
C2H6 0.20 0.03 0.09 0.01
C3H6 38.91 22.60 45.56 66.42 0.06
C3H8 2.31 1.64 3.09 4.52 0.04
C4 33.19 38.96 39.93 22.20 67.21
 
C4+ 10.96 35.56 7.72 1.78 32.69
流量(Kmol/h) 4614.3 809.5 2927.9 2282.4 1454.8

Claims (9)

1.一种MTO/MTP反应混合物的分离方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)将反应器出口气体经过预处理后的烃凝液进入脱丙烷预分馏塔，该脱丙烷预分馏塔的塔顶产物包括轻质气体、碳二、碳三以及碳三以上馏分，塔釜产物为碳四及碳四以上馏分；
(2)脱丙烷预分馏塔塔釜产品碳四及碳四以上馏分经处理返回反应器继续反应或直接送往脱丁烷塔进行碳四碳五馏分的切割，塔顶产物继续压缩并脱除杂质后进入脱丙烷塔进行碳三碳四的切割；
(3)脱丙烷塔塔釜为碳四及碳四以上馏分，经处理返回反应器继续反应或直接送往脱丁烷塔进行碳四碳五馏分的切割，塔顶气相进入后续分离系统得到摩尔浓度为90～99.99％的丙烯以及摩尔浓度为90～99.99％的乙烯。
2.根据权利要求1所述的一种MTO/MTP反应混合物的分离方法，其特征在于，所述的步骤(1)中的预处理为将反应器出口气体经过压缩、冷却后进入压缩机段间罐进行汽液分离。
3.根据权利要求1所述的一种MTO/MTP反应混合物的分离方法，其特征在于，所述的步骤(1)中的烃凝液还包括从其它压缩机段间罐冷凝下来的烃凝液。
4.根据权利要求1所述的一种MTO/MTP反应混合物的分离方法，其特征在于，所述的步骤(1)中的脱丙烷预分馏塔为严格控制塔釜产品的分离设备，塔釜产品为碳四及碳四以上馏分，其碳四及碳四以上馏分占塔进料中碳四及碳四以上馏分含量的10％～95％。
5.根据权利要求1所述的一种MTO/MTP反应混合物的分离方法，其特征在于，所述的步骤(2)中的脱丙烷预分馏塔为低压塔，压力范围为0.05MPa～3.0MPa。
6.根据权利要求1所述的一种MTO/MTP反应混合物的分离方法，其特征在于，所述的步骤(2)中的脱丙烷预分馏塔塔釜产品全部返回反应器，或者全部直接送往脱丁烷塔，或者一部分返回反应器一部分送往脱丁烷塔。
7.根据权利要求1所述的一种MTO/MTP反应混合物的分离方法，其特征在于，所述的步骤(2)中的脱丙烷预分馏塔塔顶气相产品再继续压缩至后续分离系统所需要的压力。
8.根据权利要求1所述的一种MTO/MTP反应混合物的分离方法，其特征在于，所述的步骤(2)中的脱除杂质是指脱除部分氧化物、酸性气体及水分等。
9.根据权利要求1所述的一种MTO/MTP反应混合物的分离方法，其特征在于，所述的步骤(3)中的后续分离系统得到摩尔浓度为90～99.99％的丙烯产品以及90～99.99％的乙烯产品。
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