CN101973831A - 一种含氧化合物制低碳烯烃的分离方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种含氧化合物制低碳烯烃的分离方法，将来自含氧化合物制低碳烯烃反应器的产物和/或来自烯烃催化裂解的产物两者混合后经热量回收、压缩、净化和冷却等一系列前处理步骤后，分为气相烃和液相烃。气相烃和液相烃分别进脱丙烷塔的不同塔板进行(C3-)-(C4+)分离。脱丙烷塔塔顶C3和C3以下轻组分进一步压缩冷却后进脱甲烷塔，脱甲烷塔塔顶用乙烷作吸收剂，以提高乙烯的回收率。脱甲烷塔塔底C2-C3去脱乙烷塔分离C2与C3。C2进乙烯精馏塔，侧线采出乙烯，塔顶不凝气返回压缩机，塔底乙烷全部冷却后作脱甲烷塔吸收剂或部分作为燃料气采出。C3去丙烯精馏塔，塔顶采出丙烯，塔底采出丙烷作LPG副产品。本发明具有乙烯收率高、能耗低、投资少、副产品能得到有效利用等优点。

Description

一种含氧化合物制低碳烯烃的分离方法
技术领域
本发明属于低碳烃分离技术领域，尤其涉及含氧化合物制低碳烯烃或烯烃催化裂解过程的分离方法。
背景技术
乙烯、丙烯是石油化学工业的基础原料，其产品聚乙烯和聚丙烯是重要的工程塑料。传统上生产乙烯和丙烯主要采用石脑油管式蒸汽裂解方法制得，对石油资源依赖严重。随着石油供应的日益紧张，含氧化合物制取低碳烯烃成为研究的热点，并得到了长足的发展，含氧化合物包括醇、醚、醛和酮等，其中甲醇和二甲醚应用比较广泛，可以通过煤或天然气制取，这从一定程度上可以缓解石油供应的压力，尤其符合我国“缺油、少气、富煤”的国情。
石脑油蒸汽裂解制取低碳烃由于氢气、甲烷含量较高，普遍采用深冷来分离甲烷和乙烯，以提高乙烯的回收率。典型的深冷分离方法包括顺序分离、前脱乙烷和前脱丙烷流程，三种流程具有各自的优缺点，但深冷温度均在-100℃以下，需要乙烯压缩机，甚至甲烷压缩机，同时对冷箱要求高，使得固定投资大。
含氧化合物制低碳烯烃产物的特点是氢气、甲烷含量较低，乙烯、丙烯含量较高，C5+等高碳烃含量较少，致使脱甲烷塔需要的冷量较少，如采用深冷分离方法，对设备要求高，投资大，能耗高，经济上并不合算。
US7714180提出了一种烯烃回收的工艺方法。根据该方法，工艺气经压缩后首先经脱丁烷塔脱除C5+，C4-再进一步压缩、冷却后先后进脱甲烷塔、脱乙烷塔、脱丙烷塔，脱丙烷塔塔底混合C4作吸收剂去脱甲烷塔吸收塔顶气中的乙烯，提高乙烯回收率。该发明避免采用深冷分离工艺，而是采用油吸收的工艺，降低了投资，但是对于含氧化合物制低碳烃工艺，主要成分为C1-C4物质，大量的物料需预冷后进脱甲烷塔，能耗较大。而且混合C4吸收剂循环量大且循环流程长，能耗较大。
中国专利200710171098.7提出了一种精馏与溶剂吸收相结合的含轻质气体低碳烃的分离方法。根据该方法气体经预处理后再冷却进预分离塔，塔顶气进吸收塔以提高乙烯的回收率，使用C3或C4或C5或C6或其烃类的混合物作为吸收剂。该发明虽然避免采用乙烯压缩机，降低了投资，但是使用C3-C6的烃类作为吸收剂循环量大，而且部分吸收剂会随吸收塔塔顶气去作燃料气，降低了吸收剂本身的经济价值。
中国专利200810201217.3提出了一种MTO-MTP反应产物中轻烃产品的分离方法。根据该方法，轻烃产物预处理后直接送入脱乙烷塔，塔顶C2-再进入吸收塔，用乙烷做吸收剂以提高乙烯回收率。该方法同上述两种方法类似，避免了使用乙烯压缩机，降低了投资，使用乙烷作吸收剂，部分乙烷从吸收塔塔顶蒸出作燃料气并未降低乙烷的利用价值。但是该发明的前提条件是使用前脱乙烷流程，不适宜使用乙烷、丙烷混合吸收剂。
发明内容
本发明根据含氧化合物制备低碳烯烃气体组成的特点，提出了一种能耗低、投资少、且充分利用自产副产品作吸收剂的低碳烃分离方法。
本发明的采用如下技术方案：
一种含氧化合物制低碳烯烃的分离方法，其特征在于：在进入脱乙烷塔处理之前，增加脱丙烷-脱甲烷工艺流程，并脱乙烷时使用乙烷或乙烷与丙烷的混合烷烃作吸收剂，混合吸收剂中乙烷与丙烷的质量比为(100-1)∶(0-99)，具体包括以下步骤：
(1)将来自含氧化合物制低碳烯烃反应器的产物和/或来自烯烃催化裂解的产物混合后经热量回收、压缩、净化和冷却等一系列前处理步骤后，分为气相烃和液相烃，气相烃和液相烃分别进脱丙烷塔的不同塔板进行C3及C3以下的轻组分和C4及C4以上的重组分的分离，C3及C3以下轻组分由脱丙烷塔塔顶分出，C4及C4以上的重组分由脱丙烷塔塔底分出；
(2)再将步骤(1)由塔顶分离出的C3及C3以下轻组分进一步压缩至2.0～4.0MPa，冷却至-40～20℃后，进入脱甲烷塔对甲烷、氢气、一氧化碳等轻组分和C2-C3物料进行分离，其中轻组分由甲烷塔塔顶分出，C2-C3物料由甲烷塔塔底分出，脱甲烷塔使用乙烷吸收或者乙烷和丙烷二元混合物吸收的方法，以提高乙烯的回收率，由塔顶分离出的轻组分回收冷缺后作燃料气或去制氢；
(3)由脱丙烷塔塔底分离出的C4及C4以上重组分物料去除后，作为副产品输出或去烯烃催化裂解以进一步制取低碳烯烃；
(4)脱甲烷塔塔底分离出的C2-C3物料进入脱乙烷塔分离出C2与C3，塔顶C2去加氢或直接进入乙烯精馏塔，塔底C3进入丙烯精馏塔；
(5)由乙烯精馏塔塔顶或侧线采出乙烯，塔底乙烷全部或部分冷却后作吸收剂进入脱甲烷塔；
(6)由丙烯精馏塔塔顶或侧线采出丙烯，塔底丙烷全部作液化石油气(LP6)副产品输出或部分冷却后作吸收剂的另一组分进入脱甲烷塔。
所述的一种含氧化合物制低碳烯烃的分离方法，其特征在于，所述的流程采用前脱丙烷-脱甲烷工艺，其中脱丙烷塔为单塔或高低压双脱丙烷塔，优选为高低压双脱丙烷塔。
所述的一种含氧化合物制低碳烯烃的分离方法，其特征在于，所述的脱甲烷塔采用乙烷吸收剂，吸收剂优选温度为-10～-37℃。
所述的一种含氧化合物制低碳烯烃的分离方法，其特征在于，所述的脱甲烷塔采用乙烷、丙烷混合吸收剂，其中乙烷和丙烷质量比优选为(95～5)∶(5～90)，更优选为(90～10)∶(10～90)，吸收剂优选温度-10～-37℃。
本发明使用-40℃及以上的冷剂，仅需要丙烯制冷压缩机，避免传统乙烯分离使用的乙烯压缩机和深冷冷箱，降低了设备投资和操作难度。根据含氧化合物制低碳烯烃产物组成的特点，本发明使用前脱丙烷-脱甲烷流程，可有效降低能耗。
本发明的要点在于在传统的分离工艺与设备中增加了脱丙烷塔、脱甲烷塔，经过脱丙烷后，再经过脱甲烷处理的物料进入脱乙烷塔处理，脱乙烷塔及其后续工艺设备属于现有技术。
本发明中的脱丙烷塔可为传统的单塔脱丙烷塔或高低压双塔脱丙烷塔。本发明的脱甲烷塔也称油吸收塔，以乙烷吸收或者乙烷和丙烷二元混合物作吸收剂，脱甲烷塔顶轻组分采用节流或膨胀机制冷后回收冷量，轻组分作燃料气或去制氢，以满足二烯烃或炔烃的加氢需要。以乙烷或混合烷烃作吸收剂，虽然与丙烷及以上重组分作吸收剂相比，随甲烷等轻组分损失较多，但并未降低乙烷的利用价值，仍作为燃料气使用；而使用丙烷做吸收剂，损失的丙烷用作燃料气，降低了丙烷的利用价值(丙烷本可以作为液化石油气)。
根据本发明，可以采用乙烷作为脱甲烷塔塔顶气中乙烯的吸收剂，如来自反应生成的乙烷量小于脱甲烷塔塔顶乙烷的损失量时，则可以补充丙烷作吸收剂，以避免大量外购乙烷。
与现有技术相比，本发明的优点是：
本发明根据含氧化合物制低碳烯烃产物组成的特点，使用前脱丙烷-脱甲烷流程，并使用乙烷或乙烷、丙烷混合吸收剂，避免采用深冷冷箱和乙烯压缩机，降低了设备投资和能耗，同时不降低吸收剂原本的利用价值。
因此本发明是一种设备投资低、能耗低，同时不降低吸收剂利用价值的油吸收分离方法，对含氧化合物制低碳烯烃或烯烃催化裂解过程有很好的适用性。
下面结合附图和具体实施例来具体说明本发明的意图，但附图和实施例并不构成对本发明的限制。
附图说明
图1为本发明含氧化合物制低碳烯烃的分离流程图。
图2为本发明另一种含氧化合物制低碳烯烃的分离流程图。
具体实施方式
如图1，来自含氧化合物制低碳烯烃反应器的产物和或来自烯烃催化裂解的产物两者混合后经热量回收、压缩、净化和冷却等一系列前处理步骤后，分为气相烃和液相烃。气相烃和液相烃分别进脱丙烷塔的不同塔板进行(C3-)-(C4+)分离，其中脱丙烷塔可以为单塔或双塔。脱丙烷塔塔顶C3和C3以下轻组分进一步压缩冷却后进脱甲烷塔，脱甲烷塔塔顶用乙烷作吸收剂，以提高乙烯的回收率。脱丙烷塔底C4+重组分去处后分离作为汽油和LPG副产品或直接返回烯烃转化反应器以提高乙烯、丙烯的产量。脱甲烷塔塔底C2-C3去脱乙烷塔分离C2与C3。C2进乙烯精馏塔，侧线采出乙烯，塔顶不凝气返回压缩机，塔底乙烷全部冷却后作脱甲烷塔吸收剂或部分作为燃料气采出。C3去丙烯精馏塔，塔顶采出丙烯，塔底采出丙烷作LPG副产品。
图2分离流程与图1流程基本相同，区别在于使用了乙烷、丙烷混合吸收剂，该流程适合于在反应过程中产生的乙烷量小于在脱甲烷塔塔顶随轻组分损失的乙烷量的工况，此时需要丙烷作吸收剂的另一组分，以避免外购乙烷，降低成本。
实施例1
如图1，来自反应的低碳烃经热量回收、压缩和净化后冷却，在2.1MPa、15℃的条件下首先进脱丙烷塔，脱丙烷塔顶气相压缩至3.4MPa、冷却至-30℃进脱甲烷塔，脱甲烷塔采用乙烷作吸收剂，其中乙烷吸收剂温度为-24℃。表1为例题计算结果，从表中可以看出，控制轻组分中乙烯质量流量相同时，需要的乙烷吸收剂比丙烷吸收剂少，乙烷质量流量仅为丙烷的2-3，虽然乙烷随轻组分损失远多于丙烷损失量，但是损失的乙烷并不降低其利用价值，仍可作为燃料气使用。而使用丙烷作吸收剂，丙烷的损失量为672kg-h，年损失量为5376t，原本丙烷可以作为LPG副产品进行销售，但是此时只能作燃料气使用，严重降低了其利用价值。
实施例2
如图2，来自反应的低碳烃经热量回收、压缩和净化后冷却，在2.1MPa、15℃的条件下首先进脱丙烷塔，脱丙烷塔顶气相经压缩至3.4MPa、冷却至-30℃进脱甲烷塔，由于产物中乙烷选择性低，如用乙烷作吸收剂，随轻组分损失的乙烷量大于产物乙烷，如全部使用乙烷作吸收剂，需要外购部分乙烷，此时考虑补充丙烷作吸收剂。从表2也可以看出，与完全使用丙烷作吸收剂相比，吸收剂总质量用量较少，且丙烷损失量减少560kg-h，年减少损失丙烷约4480t。
表1实施例1计算结果与完全用丙烷作吸收剂比较
表2实施例2计算结果与完全用丙烷作吸收剂比较

Claims (4)

1.一种含氧化合物制低碳烯烃的分离方法，其特征在于：在进入脱乙烷塔处理之前，增加脱丙烷-脱甲烷工艺流程，并脱乙烷时使用乙烷或乙烷与丙烷的混合烷烃作吸收剂，混合吸收剂中乙烷与丙烷的质量比为(100-1)∶(0-99)，具体包括以下步骤：
(1)将来自含氧化合物制低碳烯烃反应器的产物和/或来自烯烃催化裂解的产物混合后经热量回收、压缩、净化和冷却等一系列前处理步骤后，分为气相烃和液相烃，气相烃和液相烃分别进脱丙烷塔的不同塔板进行C3及C3以下的轻组分和C4及C4以上的重组分的分离，C3及C3以下轻组分由脱丙烷塔塔顶分出，C4及C4以上的重组分由脱丙烷塔塔底分出；
(2)再将步骤(1)由塔顶分离出的C3及C3以下轻组分进一步压缩至2.0～4.0MPa，冷却至-40～20℃后，进入脱甲烷塔对甲烷、氢气、一氧化碳等轻组分和C2-C3物料进行分离，其中轻组分由甲烷塔塔顶分出，C2-C3物料由甲烷塔塔底分出，脱甲烷塔使用乙烷吸收或者乙烷和丙烷二元混合物吸收的方法，以提高乙烯的回收率，由塔顶分离出的轻组分回收冷缺后作燃料气或去制氢；
(3)由脱丙烷塔塔底分离出的C4及C4以上重组分物料去除后，作为副产品输出或去烯烃催化裂解以进一步制取低碳烯烃；
(4)脱甲烷塔塔底分离出的C2-C3物料进入脱乙烷塔分离出C2与C3，塔顶C2去加氢或直接进入乙烯精馏塔，塔底C3进入丙烯精馏塔；
(5)由乙烯精馏塔塔顶或侧线采出乙烯，塔底乙烷全部或部分冷却后作吸收剂进入脱甲烷塔；
(6)由丙烯精馏塔塔顶或侧线采出丙烯，塔底丙烷全部作液化石油气(LPG)副产品输出或部分冷却后作吸收剂的另一组分进入脱甲烷塔。
2.根据权利要求1所述的一种含氧化合物制低碳烯烃的分离方法，其特征在于，所述的流程采用前脱丙烷-脱甲烷工艺，其中脱丙烷塔为单塔或高低压双脱丙烷塔，优选为高低压双脱丙烷塔。
3.根据权利要求1所述的一种含氧化合物制低碳烯烃的分离方法，其特征在于，所述的脱甲烷塔采用乙烷吸收剂，吸收剂优选温度为-10～-37℃。
4.根据权利要求1所述的一种含氧化合物制低碳烯烃的分离方法，其特征在于，所述的脱甲烷塔采用乙烷、丙烷混合吸收剂，其中乙烷和丙烷质量比优选为(95～5)∶(5～90)，更优选为(90～10)∶(10～90)，吸收剂优选温度-10～-37℃。
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