CN102675019A - 甲醇转化制取低碳烯烃气体的分离工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种甲醇转化制取低碳烯烃气体的分离工艺，以解决现有技术不能得到纯度较高的氢气、甲烷、乙烷和丙烷等产品与没有有效去除二甲醚和烟气杂质中的氧气和一氧化碳等缺点。该工艺甲醇制烯烃气体物流增加了一氧化碳和氧气脱除步骤，脱除一氧化碳和氧气的甲醇制烯烃气体物流依次通过六个分离罐后进入低压脱甲烷塔、脱乙烷塔、乙炔加氢反应器、乙烯精馏塔、丙炔加氢反应器和丙烯精馏塔等进行分离，其中前四个分离罐底部出来的液体依次进入脱甲烷塔中上部，第五分离罐底部出来的液体进入脱甲烷塔上部或者返回压缩机一段。使用本发明可得到聚合级乙烯和丙烯产品，而且还可得到纯度较高的氢气、甲烷、乙烷和丙烷等产品。

Description

甲醇转化制取低碳烯烃气体的分离工艺
技术领域：
本发明属于石油化工领域，涉及一种甲醇转化制取低碳烯烃气体的分离工艺。具体地，本发明涉及从包括氢气、氧气、氮气、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、乙烷、乙烯、乙炔、丙烷、丙烯、环丙烷、丙炔和丙二烯中的一种或多种的混合物料中回收乙烯、丙烯的工艺。
背景技术：
烯烃，特别是低碳烯烃(轻质烯烃)如乙烯和丙烯，是作为制备高级烯烃、聚乙烯和聚丙烯等原料所需要的。采用石脑油为原料经水蒸汽裂解生产乙烯和丙烯的管式炉裂解装置是目前最主要的乙烯和丙烯工业生产装置。烃类裂解制取的裂解气是含有氢、甲烷、乙烷、乙烯、丙烷、丙烯、混合碳四碳五、裂解汽油等的混合物。这种混合物的分离方法通常有顺序分离流程、前脱乙烷流程、前脱丙烷流程、低投资分离流程、渐进分离流程和油吸收分离流程等六种。
然而，含氧化合物正在成为制备低碳烯烃的石油原料的替代物。特别有前途的氧化原料是醇类如甲醇和乙醇、二甲醚、甲基乙基醚、二乙醚、碳酸二甲酯和甲酸甲酯。这些含氧化合物许多可由多种原料来生产，所述原料包括由天然气得到的合成气、石油液体、含碳材料(包括煤)、再生塑料、城市垃圾或任何合适的有机材料。由于有广泛的来源，因此，作为用于低碳烯烃生产的经济的非石油源，醇、醇衍生物以及其它含氧化合物是有前途的。一种生产烯烃的方法是利用硅铝磷酸盐(SAPO)分子筛催化剂的甲醇的催化转化。例如，US4,499,327公开了利用各种SAPO分子筛催化剂的任何一种，由甲醇转化制取低碳烯烃(MTO)气体的方法。该方法是在300℃和500℃之间的温度，在此期间0.1大气压到100大气压之间的压力，和在0.1和40hr-1之间的重时空速(WHSV)下进行。该方法对于制造乙烯和丙烯是高度选择性的。
US6,121,504公开了一种利用分子筛催化剂由含氧化合物原料制备烯烃产品的方法。通过与骤冷介质接触从烯烃产品中除去水和其它不想要的副产物。与骤冷介质接触后，得到包含所要烯烃但也包括二甲醚、甲烷、一氧化碳、二氧化碳、乙烷、丙烷和其它微量组分如水和未反应含氧化合物原料的轻质产物馏分。
MTO气体组成与石脑油裂解气有很大的不同，最大的差别在于MTO气体中丙烯和丙烷含量明显高于石脑油裂解气中丙烯和丙烷含量。MTO气体中因催化剂再生而带入的含有氧气的烟气杂质含量也高于石脑油裂解气。MTO气体中还含有甲醇和二甲醚等含氧有机化合物。
对于含氧化合物原料制备烯烃产品的方法，例如MTO工艺，特别不理想的副产物之一是二甲醚。迄今一直未令人满意地解决从烯烃产品物流中除去二甲醚的问题。已经考虑了推测能从所述产品物流中除去二甲醚的专用吸收剂。但很难找到适用于此的吸收剂或吸附剂。通常需要降低或除去烯烃物流中不想要的烃类副产物存在量以进一步加工所述烯烃，特别是乙烯和丙烯。这是因为衍生物生产过程可能使用对于某些烃的存在相当敏感的催化剂。例如二甲醚可使许多常规的聚乙烯和聚丙烯形成催化剂中毒，这就意味着如果要对精馏分离烃类系统得到的乙烯和丙烯物流进行进一步的催化处理，必须保证乙烯和丙烯物流几乎不含二甲醚。因而非常希望找到从烯烃物流中除去二甲醚的其它方法。CN1833017A公开了用于从包含乙烷、乙烯、丙烯、二甲醚以及丙烷、乙炔、丙二烯、甲烷、氢气、一氧化碳、二氧化碳和C4 +组分中的一种或多种的初始流出料流中分离聚合级乙烯和丙烯的新型高度有效的分离方法和系统。图1显示了该方法的一个实施方案，将含有乙烷、乙烯、二甲醚、丙烷和丙烯的初始流出料流200引入到第一分离装置201，其优选是适于从初始流出料流200中除去大多数的非二甲醚含氧化合物的洗涤塔。在第一分离装置201中，初始流出料流200在有效除去一些含氧化合物的条件下接触含氧化合物去除介质202，优选甲醇。这意味着，乙烷、乙烯、丙烷、丙烯和至少一些二甲醚可在第一塔顶料流203中回收，其中大部分含氧化合物去除介质202、非二甲醚含氧化合物和至少一些二甲醚可在第一塔底料流204中回收。第一塔顶料流203还可能含有少量的残留含氧化合物去除介质。第一分离装置201任选包含回流管道和/或再沸器管道和相应的换热器(未示出)，以有利于这些组分的分离。
第一塔顶料流203然后被引入到第二分离装置210，其优选是适于从第一分离装置201中分离经由第一塔顶料流203携带的任何残留含氧化合物去除介质202的水洗塔。具体地说，在第二分离装置210中，第一塔顶料流203在有效从中去除至少大多数的残留含氧化合物去除介质的条件下接触水209。因此，来自第一塔顶料流203的乙烷、乙烯、丙烷、丙烯和二甲醚可在第二塔顶料流211中回收，其中大部分的残留含氧化合物去除介质202和水209可在第二塔底料流218中回收。第二分离装置210任选包括回流管道和/或再沸器管道和相应的换热器(未示出)，以促进这些组分的分离。
任选地，将第二塔顶料流211引入到用于除去二氧化碳的苛性碱洗涤装置(未示出)和/或干燥装置(未示出)。回到图1，第二塔顶料流211优选被引入到脱甲烷进料设备组212。脱甲烷进料设备组212是优选由系列冷却器和冷却第二塔顶料流211并形成多个冷却料流214A-C的分离鼓(未示出)形成的“冷箱”。冷却料流214A-C可以是液体和/或蒸气形式。冷却料流214A-C被引入到第三分离装置215，用于进一步加工。第三分离装置215优选是适于分离轻馏分如甲烷、氢和/或一氧化碳与乙烷、乙烯、丙烷、二甲醚和丙烯的精馏塔。具体地说，第三分离装置215将冷却的料流214A-C总共分离为第三塔顶料流216和第三塔底料流217，前者含有大多数的存在于冷却料流214A-C中的轻馏分，而后者优选含有大多数的存在于冷却料流214A-C中的乙烷、乙烯、丙烷、二甲醚和丙烯。第三分离装置215任选包括回流管道和/或再沸器管道和相应的换热器(未示出)，以有利于轻馏分与乙烷、乙烯、丙烷、二甲醚和丙烯的分离。在一个实施方案中，第三塔顶料流216被引入到脱甲烷进料设备组212，以便用作冷却介质。
第三塔底料流217优选被引入到第四分离装置206。第四分离装置206优选是适于将C3 +组分与C2 -组分分离的蒸馏塔。具体地说，第四分离装置206将第三塔底料流217分离为第四塔顶料流207(其中含有大多数的存在于第三塔底料流217中的乙烷和乙烯)，与第四塔底料流208(其优选含有大多数的存在于第三塔底料流217中的丙烷、二甲醚和丙烯)。第四分离装置206任选包括回流管道和/或再沸器管道和相应的换热器(未示出)，以促进C2 -组分与C3 +组分的分离。
将第四塔顶料流207引入到第五分离装置224，用于进一步加工。第五分离装置224优选是适于分离乙烯与乙烷的蒸馏塔。具体地说，第五分离装置224将第四塔顶料流207分离为第五塔顶料流225和第五塔底料流226，前者含有大多数的存在于第四塔顶料流207中的乙烯，而后者优选含有大多数的存在于第四塔顶料流207中的乙烷。第五分离装置224任选包括回流管道和/或再沸器管道和相应的换热器(未示出)，以有利于乙烯与乙烷的分离。第五塔顶料流225含有相当纯的乙烯，其可以被引入到聚合装置(未示出)，用于聚合。第五塔底料流226优选被引入到脱甲烷进料设备组212，用作冷却介质。任选地，第五塔底料流226与来自于第三塔顶料流216的冷却介质结合，如由脱甲烷进料设备组212中的虚线所示。另外，富含乙烷的第五塔底料流226的一部分能够用于第三分离装置215的回流管道。优选地，将乙烷过冷，再送入到第三分离装置215。通过添加乙烷作为回流液，乙烷变成吸附剂，优先将乙烯运送到第五分离装置的底部，从而改进甲烷和乙烯的分离。在脱甲烷进料设备组212中冷却来自第二塔顶料流211的蒸气之后，冷却介质通过尾气管道213从脱甲烷进料设备组212排出。
如果初始流出料流缺乏C4 +组分，那么取决于初始流出料流中的丙烷和二甲醚的量，第四塔底料流208可以含有主要的丙烯和少量的二甲醚和丙烷，并且适合于聚合装置。如果需要极高质量的丙烯，那么将第四塔底料流208任选引入到第六分离装置236中。第六分离装置236优选是适于分离丙烯与丙烷和二甲醚的蒸馏塔。第六分离装置236因此可以作为C3分流器操作。具体地说，第六分离装置236将第四塔底料流208分离为第六塔顶料流237和第六塔底料流238，前者含有大多数的存在于第四塔底料流208中的丙烯，而后者优选含有大多数的存在于第四塔底料流208中的丙烷、二甲醚和任选的任何残留C4 +组分。第六分离装置236任选包括回流管道和/或再沸器管道和相应的换热器(未示出)，以有利于丙烯与丙烷的分离。第六塔顶料流237含有极高质量的丙烯，其适合于聚合。第六塔底料流238优选作为燃料燃烧。
如果初始流出料流含有任何可测定量的C4 +组分，那么根据本发明的工艺流程方案优选包括脱丙烷塔(未示出)。脱丙烷塔适用于分离C4 +组分与C3 -组分，例如轻馏分，乙烯，乙烷，丙烯，丙烷和二甲醚。脱丙烷塔的布置可以变化很大。在图1所示的实施方案中，脱丙烷塔任选接收和去除至少大部分的来自于下列料流的一个或多个中的C4 +组分：初始流出料流200，第二塔顶料流211，第三塔底料流217，第四塔底料流208或第六塔底料流238。如果初始流出料流200含有乙炔，甲基乙炔，丙二烯或其它多不饱和组分，那么本发明的系统优选包括氢化转化器，例如乙炔或MAPD(丙炔和丙二烯)转化器(未示出)。如果引入到本发明中，那么氢化转化器优选接收和加工一个或多个下列物流：第二塔顶料流211，第三塔底料流217，第四塔顶料流207和/或第四塔底料流208。在氢化转化器中，乙炔在有效将至少一部分的乙炔转化为乙烯的条件下接触氢和二氧化碳。类似地，甲基乙炔和/或丙二烯有效将至少一部分的甲基乙炔和/或丙二烯转化为丙烯的条件下接触氢和二氧化碳。除了存在于上述料流中的乙炔、甲基乙炔和丙二烯以外的组分优选原封不动地通过氢化转化器。所得乙炔贫乏的料流然后如以上参考图1所述进行加工。
研究发现，上述CN1833017A公开的方法的实施方案存在着下列缺点：
1)第二分离装置210与脱甲烷进料设备组212之间的连接之处存在很大的缺陷，因为含有乙烷、乙烯、丙烷、丙烯和二甲醚的第二塔顶料流211的两种去向都存在问题。如果将第二塔顶料流211优选被引入到脱甲烷进料设备组212，则因第二塔顶料流211存在着水分，后续第三分离装置、第四分离装置上部和第五分离装置上部却在低温下操作，水会与乙烷、乙烯等组分形成固体水合物而堵塞管道，后果严重。如果将第二塔顶料流211引入到用于除去二氧化碳的苛性碱洗涤装置(未示出)和/或干燥装置(未示出)。则从苛性碱洗涤装置出来的含有乙烷、乙烯、丙烷、丙烯和二甲醚的气体料流定会夹带有残碱液。残碱液不但会腐蚀设备，还会影响干燥装置中的干燥剂的功效性和氢化转化器(乙炔或MAPD转化器)中的催化剂的活性，严重时，会导致干燥剂失效和催化剂失活。而CN1833017A公开的方法中并未考虑到残碱液这种物质对设备以及干燥剂和催化剂的影响。因而也未给出除去残碱液的方法。
2)由于二甲醚等影响操作条件的因素存在，在第三分离装置、第五分离装置和第六分离装置中不能分别得到纯度较高的甲烷、乙烷和丙烷等产品。而甲烷、乙烷和丙烷是重要的有机化工原料。从图1可看出，第三分离装置顶部富含甲烷的物流和第五分离装置底部富含乙烷的物流合并作为尾气来处理。第六分离装置底部富含丙烷的物流因含有一定量的二甲醚，自然影响丙烷的纯度。二甲醚因是有机含氧化合物，它和甲烷、乙烷、乙烯、丙烷及丙烯等烃类进入脱甲烷进料设备组212(优先为冷箱)内会有潜在爆炸危险的不安全因素存在。
3)在脱甲烷进料设备组212中不能得到纯度较高的氢气。而纯度较高的氢气是氢化转化器(乙炔或MAPD转化器)必需的。若采用氢化转化器(乙炔或MAPD转化器)必须另找氢源。
4)当甲醇和三(甘醇)用作含氧化合物去除介质202被加入到第一分离装置201中。在第一塔底料流204中，不仅有大部分含氧化合物去除介质、非二甲醚含氧化合物和至少一些二甲醚；而且还有相当数量的被甲醇和三(甘醇)吸收的乙烯和丙烯组分。给主要产品乙烯和丙烯会带来一定的损失。另外，还会增加甲醇和三(甘醇)回收的成本。
5)实施方案未考虑到催化剂再生带入的烟气杂质的影响。对于甲醇转化制取低碳烯烃气体，催化剂再生带入的烟气杂质含有氧气，若在进入碱洗塔和冷箱之前不除去，会在碱洗塔中诱发烃类聚合，从而导致黄油产生；会导致冷箱部位爆炸危险物的积聚，造成系统不安全因素增加。氧含量过高，还会对乙烯或丙烯聚合反应催化剂体系造成毒害，从而降低催化剂的活性和聚乙烯或聚丙烯产品的质量。
6)实施方案所述分离装置都缺乏温度和压力等基本操作条件。分离装置具体是分离塔还是分离罐，方案并未叙述清楚。温度和压力等基本操作条件的差异对一些分离装置来说非常重要，是流程的显著特征，如高压脱甲烷塔和低压脱甲烷塔。
发明内容：
本发明是在针对CN1833017A公开的方法所存在的不能得到纯度较高的氢气、甲烷、乙烷和丙烷等产品与没有有效去除二甲醚和烟气杂质中的氧气和一氧化碳等缺点，根据甲醇转化制取低碳烯烃气体的组分和组成特点，提出了一种从低碳烯烃气体中分离聚合级乙烯和丙烯的新型高度有效的分离工艺。此工艺不仅能得到聚合级乙烯和丙烯产品，而且还能得到纯度较高的氢气、甲烷、乙烷和丙烷等产品。
本发明提供一种甲醇转化制取低碳烯烃气体的分离工艺。具体地，本发明涉及从包括氢气、氧气、氮气、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、乙烷、乙烯、乙炔、丙烷、丙烯、环丙烷、丙炔和丙二烯中的一种或多种的混合物料中回收乙烯、丙烯的工艺，其特征在于包括下述步骤：
1)甲醇转化制取低碳烯烃气体物流脱除所含的含氧化合物、水和C4及C4以上的烃类后作为低碳烯烃物流，依次进行初级脱水、换热、脱一氧化碳、冷却和中间脱水，然后进行脱氧处理，脱氧后的低碳烯烃物流经换热后进行碱洗和水洗，，碱洗和水洗后的低碳烯烃物流与乙烯精馏塔回流罐的汽相、汽液分离罐的汽相和甲烷汽提塔回流罐的汽相混合后成为烯烃混合物；
2)来自步骤1)的烯烃混合物经换热、深度脱水和冷却后，进入第一分离罐进行分离，第一分离罐顶部出来的气体经冷却后进入第二分离罐，第二分离罐顶部出来的气体经冷却后进入第三分离罐，第三分离罐顶部出来的气体经冷却后进入第四分离罐，第四分离罐顶部出来的气体经冷却后进入第五分离罐，第五分离罐顶部出来的气体经冷却后进入第六分离罐，其中第一分离罐底部出来的液体和第二分离罐底部出来的液体依次进入脱甲烷塔中上部，第三分离罐底部出来的液体和第四分离罐底部出来的液体依次进入脱甲烷塔上部，且进料口沿脱甲烷塔中上部和上部从下向上顺次布置，第一分离罐底部液体进料口在最下方，第五分离罐底部出来的液体或者经减压节流、换热、压缩和冷却后进入脱甲烷塔上部，或者是经减压节流和换热后返回压缩机一段，第五分离罐底部液体进料口在第四分离罐底部液体进料口上方，从第六分离罐底部出来的液体为低压甲烷产品，从第六分离罐顶部出来的气体作为粗氢产品；
3)脱甲烷塔塔顶产生的物流为甲烷气体物流，脱甲烷塔塔底物流进入脱乙烷塔，脱乙烷塔塔顶产生的气体混合物，经冷却和冷凝后进入脱乙烷塔回流罐，脱乙烷塔回流罐的液相作为回流返回脱乙烷塔塔顶，脱乙烷塔回流罐的气相为含乙烯、乙烷和乙炔的气相混合物物流，当乙炔摩尔含量小于1ppm时，经干燥和换热后进入乙烯精馏塔，当乙炔摩尔含量大于或等于1ppm时，经乙炔加氢反应器后再经干燥和换热，然后进入乙烯精馏塔，乙烯精馏塔塔底产物为乙烷液相产品，乙烯精馏塔顶部侧线抽出乙烯产品物流，乙烯精馏塔塔顶产生的气体混合物，经冷却和冷凝后进入乙烯精馏塔回流罐，乙烯精馏塔回流罐的液相作为回流返回乙烯精馏塔塔顶，乙烯精馏塔回流罐的汽相与碱洗和水洗后的低碳烯烃物流混合；
4)脱乙烷塔塔底物流为含丙烯、丙烷、环丙烷、丙炔和丙二烯的液体混合物，当其丙炔摩尔含量小于5ppm和丙二烯摩尔含量小于10ppm时，经加压、换热、干燥和再换热后，进入丙烯精馏塔；当其丙炔摩尔含量大于或等于5ppm或者丙二烯摩尔含量大于或等于10ppm时，经加压、换热、干燥和冷却后，进入丙炔加氢反应器，丙炔加氢反应器底部出来的含丙烯、丙烷的混合物流经汽液分离罐进行分离，汽液分离罐的汽相与碱洗和水洗后的低碳烯烃物流混合，汽液分离罐的液相经增压后分成两股，一股返回到丙炔加氢反应器，另一股经换热器换热后进入甲烷汽提塔；
5)甲烷汽提塔塔底出来的物流通过加压和换热后进入丙烯精馏塔，甲烷汽提塔塔顶产生的气相混合物经冷却和冷凝后进入甲烷汽提塔回流罐，甲烷汽提塔回流罐的液相经加压后作为回流返回甲烷汽提塔塔顶，甲烷汽提塔回流罐的汽相与碱洗和水洗后的低碳烯烃物流混合；
6)丙烯精馏塔塔顶产生的气体混合物，经冷却和冷凝后进入丙烯精馏塔回流罐，丙烯精馏塔回流罐的液相经加压后作为回流返回丙烯精馏塔塔顶，丙烯精馏塔回流罐的气相为丙烯产品物流，丙烯精馏塔塔底物流为丙烷产品物流。
本发明进一步特征在于：所述烯烃混合物经换热和深度脱水后，依次经第二冷却器、丙烯冷却器、脱甲烷塔塔底重沸器冷却，经第一冷箱回收冷量后再依次经脱甲烷塔中间重沸器和第一冷箱冷却，然后进入第一分离罐。
本发明进一步特征在于：所述第一分离罐顶部出来的气体经第二冷箱和第二乙烯冷却器冷却后进入第二分离罐。
本发明进一步特征在于：所述第一分离罐顶部出来的气体经换热后，进入压缩机四段和五段加压，然后经五段压缩气冷却器、第二冷箱和第二乙烯冷却器冷却后进入第二分离罐。
本发明进一步特征在于：所述第二分离罐顶部出来的气体依次经第三冷箱和第三乙烯冷却器冷却后进入第三分离罐。
本发明进一步特征在于：所述第二分离罐顶部出来的气体经换热后，进入压缩机四段和五段加压，然后经五段压缩气冷却器、第三冷箱和第三乙烯冷却器冷却后进入第三分离罐。
本发明进一步特征在于：所述第三分离罐顶部出来的气体经第四冷箱冷却后进入第四分离罐。
本发明进一步特征在于：所述第三分离罐顶部出来的气体经换热后，进入压缩机四段和五段加压，然后经五段压缩气冷却器和第四冷箱冷却后进入第四分离罐。
本发明进一步特征在于：所述第四分离罐顶部出来的气体经第五冷箱冷却后进入第五分离罐。
本发明进一步特征在于：所述第四分离罐顶部出来的气体经换热后，进入压缩机四段和五段加压，然后经五段压缩气冷却器和第五冷箱冷却后进入第五分离罐。
本发明进一步特征在于：所述第五分离罐顶部出来的气体经第六冷箱冷却后进入第六分离罐。
本发明进一步特征在于：所述第五分离罐顶部出来的气体经换热后，进入压缩机四段和五段加压，然后经五段压缩气冷却器和第六冷箱冷却后进入第六分离罐。
本发明进一步特征在于：所述第五分离罐底部出来的液体，经减压节流后依次经第五冷箱、第四冷箱、第三冷箱、第二冷箱和第一冷箱和第五换热器换热后进入低压甲烷压缩机，经低压甲烷压缩机加压后，依次经低压甲烷压缩气冷却器、第一冷箱、第二冷箱、第三冷箱和第四冷箱冷却后进入脱甲烷塔上部。
本发明进一步特征在于：所述第五分离罐底部出来的液体，经减压节流后依次经第五冷箱、第四冷箱、第三冷箱、第二冷箱和第一冷箱和第五换热器换热后返回压缩机一段。
本发明进一步特征在于：所述第六分离罐顶部出来的气体依次经第六冷箱、第五冷箱、第四冷箱、第三冷箱、第二冷箱和第一冷箱换热后作为粗氢产品送至装置外；或送至变压吸附装置或膜分离装置进一步提纯得到摩尔含量为99.9％以上的高纯度的氢气。
本发明进一步特征在于：所述第六分离罐底部出来的液体，经减压节流后依次经第六冷箱、第五冷箱、第四冷箱、第三冷箱、第二冷箱和第一冷箱换热后作为低压甲烷产品送至装置外。
本发明进一步特征在于：所述脱甲烷塔塔顶产生的甲烷气体物流分为两部分，一部分甲烷气体物流经冷箱回收冷量后送入甲烷制冷压缩机，然后再冷却至-100～-140℃，降压节流后送入脱甲烷塔回流罐，脱甲烷塔回流罐底部液相送脱甲烷塔塔顶作为回流，脱甲烷塔回流罐顶甲烷气相和另一部分甲烷气体物流混合后依次进入第四冷箱、第三冷箱、第二冷箱和第一冷箱回收冷量，作为甲烷气相产品。
本发明进一步特征在于：所述脱甲烷塔塔顶产生的甲烷气体物流，全部经冷箱回收冷量后送入甲烷制冷压缩机，然后再冷却至-100～-140℃，降压节流后送入脱甲烷塔回流罐，脱甲烷塔回流罐底部液相送脱甲烷塔塔顶作为回流，脱甲烷塔回流罐顶甲烷气相依次进入第四冷箱、第三冷箱、第二冷箱和第一冷箱回收冷量，作为甲烷气相产品。
本发明进一步特征在于：所述脱甲烷塔塔底物流分成两路，一路为冷液体混合物，经冷进料换热器换热后，作为冷进料进入脱乙烷塔中上部，另一路为热液体混合物，经热进料换热器换热后，作为热进料进入脱乙烷塔中下部。
本发明进一步特征在于：所述乙炔加氢反应器底部产生的含乙烯、乙烷的气体混合物经冷却后再通过换热器与乙炔加氢反应器的进料换热后进入绿油罐，从绿油罐顶部出来的气体混合物经干燥和换热后，进入乙烯精馏塔，绿油罐底部产生的绿油可作为甲醇转化制取低碳烯烃装置的原料或送至装置外，优先作为甲醇转化制取低碳烯烃装置的原料。
本发明进一步特征在于：所述脱乙烷塔塔底重沸器利用蒸汽或循环水加热。
本发明进一步特征在于：所述乙烯精馏塔塔底重沸器利用循环水加热。
本发明进一步特征在于：所述乙烯精馏塔塔底出乙烷含量为85摩尔％以上的乙烷液相产品，作为有机化工原料送至装置外。
本发明进一步特征在于：所述丙烯精馏塔塔底重沸器利用蒸汽或循环水加热。
本发明进一步特征在于：所述丙烯精馏塔塔底出丙烷含量为90摩尔％以上的丙烷液相产品，作为有机化工原料送至装置外。
本发明进一步特征在于：所述第一分离罐操作压力为0.01～4.0MPa，最好为0.1～2.0MPa；操作温度为-100～30℃，最好为-80～10℃。
本发明进一步特征在于：所述第二分离罐操作压力为0.01～4.0MPa，最好为0.1～2.0MPa；操作温度为-130～0℃，最好为-110～-20℃。
本发明进一步特征在于：所述第三分离罐操作压力为0.01～4.0MPa，最好为2.0～4.0MPa；操作温度为-170～-30℃，最好为-160～-60℃。
本发明进一步特征在于：所述第四分离罐操作压力为0.01～4.0MPa，最好为2.0～4.0MPa；操作温度为-180～-40℃，最好为-170～-70℃。
本发明进一步特征在于：所述第五分离罐操作压力为0.01～4.0MPa，最好为2.0～4.0MPa；操作温度为-190～-50℃，最好为-180～-80℃。
本发明进一步特征在于：所述第六分离罐操作压力为0.01～4.0MPa，最好为2.0～4.0MPa；操作温度为-200～-60℃，最好为-190～-90℃。
本发明进一步技术特征在于：所述低碳烯烃物流脱一氧化碳采用脱一氧化碳铜系催化剂，如C18催化剂。
本发明进一步技术特征在于：所述低碳烯烃物流脱氧处理采用镍系脱氧催化剂或锰系脱氧催化剂。优先使用锰系脱氧催化剂。
本发明进一步技术特征在于：所述低碳烯烃物流的脱水或干燥均采用
Figure BSA00000449560200091
分子筛。
本发明进一步特征在于：所述低碳烯烃物流的碱洗和水洗在碱洗塔内进行，碱洗塔下部为碱洗段进行碱洗，上部为水洗段进行水洗，水洗段上部进水。
本发明进一步特征在于：所述碱洗塔碱洗段上部进碱液，碱液是浓度为0.001～50重量％的氢氧化钠水溶液或浓度为0.001～50重量％的氢氧化钾水溶液。
本发明进一步特征在于：所述脱甲烷塔塔顶操作压力为0.01～4.0MPa，最好为0.2～0.7MPa；脱甲烷塔塔底温度为-80℃～30℃，最好为-70～10℃；脱甲烷塔回流罐操作温度为-160～-80℃，最好为-150～-90℃；摩尔回流比为0.01～40。
本发明进一步特征在于：所述脱甲烷塔具有30～60块理论板，脱甲烷塔第一进料口开在第1～5块理论板处；第二进料口开在第6～9块理论板处；第三进料口开在第10～14块理论板处；第四进料口开在第15～20块理论板处；第五进料口开在第21～26块理论板处，进料口和理论板数均沿脱甲烷塔从上至下数。
本发明进一步特征在于：所述脱乙烷塔塔顶操作压力为1.5～3.0MPa，最好为1.7～2.5MPa；脱乙烷塔塔底温度为0℃～100℃，最好为20～80℃；脱乙烷塔回流罐操作温度为-60～0℃，最好为-40～-10℃；摩尔回流比为0.1～40。
本发明进一步特征在于：所述脱乙烷塔分为两段，塔顶到热进料入口为精馏段，热进料入口到塔底为提馏段，脱乙烷塔具有20～50块理论板，冷进料入口开在第3～20块理论板处，热进料入口开在第16～30块理论板处，冷进料入口位于热进料入口上部，理论板数从塔顶向塔底数。
本发明进一步特征在于：所述乙烯精馏塔塔顶操作压力为0.01～2.0MPa，最好为1.1～1.8MPa；乙烯精馏塔塔底温度为-50℃～50℃，最好为-20～30℃；乙烯精馏塔回流罐操作温度为-60～-10℃，最好为-50～-20℃；摩尔回流比为0.1～500。
本发明进一步特征在于：所述乙烯精馏塔分为两段，塔顶到进料入口为精馏段，进料入口到塔底为提馏段，乙烯精馏塔具有70～100块理论板，其进料口开在第50～70块理论板处；侧线抽出口开在第2～15块理论板处，理论板数从塔顶向塔底数。
本发明进一步特征在于：所述丙烯精馏塔塔顶操作压力为0.01～2.0MPa，最好为1.0～1.7MPa；丙烯精馏塔塔底温度为10℃～100℃，最好为30～70℃；丙烯精馏塔回流罐操作温度为10～80℃，最好为20～70℃。摩尔回流比为0.1～40。
本发明进一步特征在于：所述丙烯精馏塔分为两段，塔顶到进料入口为精馏段，进料入口到塔底为提馏段，丙烯精馏塔具有110～140块理论板，其进料口开在第60～90块理论板处，理论板数从塔顶向塔底数。
本发明所述低碳烯烃物流可由任何常规来源提供。此低碳烯烃物流包括例如石油物流裂化或含氧化合物催化反应形成低碳烯烃。
在含氧化合物至烯烃的过程中，将含氧化合物原料流(典型的为甲醇或甲醇掺混物)转化为低碳烯烃物流。本发明所述低碳烯烃物流包含大量的乙烯和丙烯以及大量的水，低碳烯烃物流还包含有甲烷、乙烷、乙炔、丙烷、丙炔、混合碳四、混合碳五、混合碳六等烃类物质以及氢气、一氧化碳、二氧化碳、氮气、氧气等。所述水是甲醇催化转化为低碳烯烃中的普通副产物。另外，低碳烯烃物流还包含有二甲醚在内的不同量的各种含氧化合物副产物，其是由于不完全的转化率或不合需要的副反应所造成的。所述含氧化合物(低碳烯烃物流中的各种含氧化合物)包含至少一种有机化合物，后者包含至少一个氧原子，如脂族醇、醚、羰基化合物(醛、酮、羧酸、碳酸盐、酯等等)。当含氧化合物是醇时，所述醇包括：具有1～10个碳原子、更优选1～4个碳原子的脂族部分。代表性的醇包括但不局限于低级直链和支链的脂族醇及其不饱和的对应部分。合适的含氧化合物的例子包括但是不局限于：甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、C4～C20醇、甲基乙基醚、二甲醚、二乙醚、二异丙醚、甲酸甲酯、乙酸乙酯、甲醛、乙醛、丙醛、丁醛、丙酮、甲乙酮、戊酮、己酮、乙酸、丙酸、丁酸及其混合物。优选的含氧化合物是甲醇、二甲醚、乙醇、异丙醇、丙醛、乙酸、丙酮、甲乙酮、戊酮、己酮或其混合物。
本发明所述低碳烯烃物流可以直接是含氧化合物转化为烯烃反应体系产生的低碳烯烃物流，此时低碳烯烃物流含水量高，水重量含量大于50％，但一般小于60％。本发明低碳烯烃物流也可以是含氧化合物转化为烯烃反应体系产生的低碳烯烃物流通过与骤冷介质接触从低碳烯烃产品中除去了大部分水和其它不想要的含氧化合物副产物后的低碳烯烃物流。此时低碳烯烃物流中水重量含量小于50％。
本发明所述脱除含氧化合物、水和C4及C4以上的烃类后的低碳烯烃物流可以直接是含氧化合物转化为烯烃反应体系产生的低碳烯烃物流通过专利申请号200910065721.X所述的方法或其它方法脱除包括甲醇和二甲醚在内的含氧化合物、水和C4及C4以上的烃类后的低碳烯烃物流；也可以是含氧化合物转化为烯烃反应体系产生的烯烃物流通过与骤冷介质接触已从低碳烯烃产品中除去了大部分水和其它不想要的含氧化合物副产物后的低碳烯烃物流，再通过专利申请号200910065721.X所述的方法或其它方法脱除包括甲醇和二甲醚在内的含氧化合物、水和C4及C4以上的烃类后的低碳烯烃物流。从低碳烯烃物流中脱除包括甲醇和二甲醚在内的含氧化合物、水和C4及C4以上的烃类的方法，本领域技术人员可根据具体情况进行选择，可采用专利申请号200910065721.X所述的方法；也可采用其它的方法。
本发明所述的一种甲醇转化制取低碳烯烃气体的分离工艺。特别适用于从包括氢气、氧气、氮气、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、乙烷、乙烯、乙炔、丙烷、丙烯、环丙烷、丙炔和丙二烯中的一种或多种的混合物料(即含氧化合物转化为烯烃反应体系产生的已除去含氧化合物、水和C4及C4以上的烃类后的低碳烯烃物流)中回收乙烯、丙烯。其与现有技术相比具有如下有益效果：
1)本发明所述工艺能够得到聚合级的乙烯产品和聚合级的丙烯产品。
2)本发明所述工艺在取得聚合级的乙烯和丙烯的同时，还能够得到摩尔含量为90％以上的甲烷，得到摩尔含量为85％以上的乙烷，得到摩尔含量为90％以上的丙烷。纯度较高的甲烷、乙烷和丙烷都是重要的有机化工原料，避免了这些物质作为廉价燃料使用。得到摩尔含量为90％以上的氢气，此氢气可作氨合成用氢气原料，也可通过变压吸附装置或膜分离装置得到摩尔含量为99.9％以上的高纯度的氢气。
3)本发明所述工艺考虑到了再生烟气漏入低碳烯烃物流中这一重要因素，方案中加入脱氧设备，避免氧气和烃类易燃物质在低温和有一定压力的冷箱中过于聚集而引起爆炸。
4)本发明所述工艺考虑到了MTO气体中一氧化碳含量高于石脑油裂解气这一重要因素，在进入冷箱之前加入脱一氧化碳设备，减少了用于冷却一氧化碳所需的冷剂量。
5)本发明所述工艺巧妙地与现有脱除含氧化合物、水和C4及C4以上的烃类的方法结合，脱乙烷塔塔底物流加氢脱除丙炔和丙二烯后，直接进入丙烯精馏塔。省去了脱丙烷塔，减少了设备成本和操作成本。
6)本发明所述工艺脱甲烷塔的操作压力低。与高压脱甲烷塔相比，可以提高甲烷和乙烯的相对挥发度，从而降低回流比。这样既可以降低能耗，又可以降低甲烷中的乙烯含量，提高乙烯回收率。因低压脱甲烷塔全塔操作温度很低；为回收其低温冷量，将其再沸器和中间再沸器均用于预冷脱除含氧化合物、水和C4及C4以上的烃类后的低碳烯烃物流。
7)与常见石脑油裂解气压缩及深冷分离方法相比，本发明所述工艺较大地减少了压缩机四段和五段进料负荷，较大地增加了氢气回收率。防止氢气较多地进入脱甲烷塔顶甲烷气中，从而降低了脱甲烷塔顶甲烷气中乙烯的含量，避免了乙烯损失。由于含有少量乙烯的第五分离罐底部液体作为脱甲烷塔进料而不是作为低压甲烷尾气排出装置外，也避免了乙烯损失。
8)本发明所述工艺与CN1833017A公开的方法相比，因前者脱除含氧化合物、水和C4及C4以上的烃类后的低碳烯烃物流不含二甲醚，避免了二甲醚在中压下会形成易燃易爆的过氧化物，从而消除了其对装置带来不可预测的隐患。减少了系统不安全因素。
9)与CN1833017A公开的方法相比，本发明所述工艺由于在冷箱中不存在C4及C4以上的烃类，不会发生由重组分引起的冷箱堵塞问题；也减少了进入冷区的组分，使脱甲烷塔更稳定。因氢化转化器中不存在C4及C4以上的烃类，避免了氢化转化器中催化剂生焦，研究表明，C4及C4以上的烃类，特别是丁二烯等不饱和烃类会引起催化剂生焦从而失活。另外，本发明所述方法中脱甲烷塔及后续的脱乙烷塔和丙烯精馏塔都不存在C4及C4以上的烃类，减少了能源消耗。
10)本发明所述工艺流程合理，流程中各分离塔根据汽液平衡常数的大小进行排列，把轻组分逐个脱除，节约公用工程费用。
11)本发明所述工艺中碱洗采用的碱液是浓度为0.001～50重量％的氢氧化钠水溶液或浓度为0.001～50重量％的氢氧化钾水溶液，而不是纯氢氧化钠或纯氢氧化钾。能起到水洗一部分烟气和碱洗二氧化碳的双重作用。避免了因碱液浓度高而堵塞设备物流通道。
12)本发明所述工艺可用于含氧化合物转化为烯烃反应体系产生的已除去含氧化合物、水和C4及C4以上的烃类后的低碳烯烃物流；也可用于其它装置产生的含有氢气、氧气、氮气、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、乙烷、乙烯、乙炔、丙烷、丙烯、环丙烷、丙炔和丙二烯中的一种或多种的混合物料的轻烃物流。
13)本发明所述工艺在脱甲烷塔中不添加任何吸收剂或吸附剂来脱除已除去含氧化合物、水和C4及C4以上的烃类后的低碳烯烃物流中任何杂质，避免了脱除含氧化合物、水和C4及C4以上的烃类后的低碳烯烃物流中重要产品组分乙烯和丙烯因添加吸收剂或吸附剂而造成的损失。因此，采用本发明所述方法，脱除含氧化合物、水和C4及C4以上的烃类后的低碳烯烃物流中重要产品组分乙烯和丙烯损失极小。
下面通过附图和具体实施方式来详细说明本发明，但并不限制本发明的范围。
附图及附图说明
图1是公开号为CN1833017A的专利申请中的图。
图2和图3为本发明技术方案的一种简单流程图。
图2和图3中所示附图标记为：
1-低碳烯烃物流管线，2-第一干燥器，3-第一换热器，4-脱一氧化碳罐，5-第一冷却器，6-第二干燥器，7-脱氧罐，8-第二换热器，9-碱洗塔，10-碱液，11-精制水，12-残碱液，13-第三换热器，14-第三干燥器，15-第二冷却器，16-丙烯冷却器，17-脱甲烷塔塔底重沸器，18-第一冷箱，19-脱甲烷塔中间重沸器，20-第一分离罐，21-脱甲烷塔，22-第二冷箱，23-第一乙烯冷却器，24-第二分离罐，25-第四换热器，26-压缩机四段和五段，27-五段压缩气冷却器，28-第三冷箱，29-第二乙烯冷却器，30-第三分离罐，31-第四冷箱，32-第四分离罐，33-第五冷箱，34-第五分离罐，35-第一阀门，36-第六冷箱，37-第六分离罐，38-第二阀门，39-低压甲烷产品，40-粗氢产品，41-第五换热器，42-低压甲烷压缩机，43-低压甲烷压缩气冷却器，44-冷箱，45-甲烷制冷压缩机，46-段间冷却器，47-后冷器，48-冷却器，49-脱甲烷塔回流罐，50-甲烷气相产品，51-脱甲烷塔塔底物流管线，52-脱甲烷塔塔底物流泵，53-冷进料换热器，54-脱乙烷塔，55-热进料换热器，56-脱乙烷塔塔底重沸器，57-脱乙烷塔冷凝器，58-脱乙烷塔回流罐，59-脱乙烷塔回流泵，60-乙炔加氢反应器补充氢，61-反应产物换热器，62-蒸汽加热器，63-乙炔加氢反应器，64-水冷器，65-绿油罐，66-绿油，67-干燥器，68-乙烯精馏塔进料换热器，69-乙烯精馏塔，70-乙烯精馏塔塔底重沸器，71-乙烷液相产品，72-乙烯精馏塔冷凝器，73-乙烯精馏塔回流罐，74-乙烯精馏塔回流泵，75-乙烯精馏塔回流罐顶不凝气，76-乙烯液相产品，77-脱乙烷塔塔底物流泵，78-碳三物料换热器，79-碳三物料干燥器，80-碳三物料冷却器，81-丙炔加氢反应器补充氢，82-丙炔加氢反应器，83-反应产物水冷器，84-汽液分离罐，85-剩余氢气，86-增压泵，87-甲烷汽提塔进料换热器，88-甲烷汽提塔，89-甲烷汽提塔塔底重沸器，90-甲烷汽提塔冷凝器，91-甲烷汽提塔回流罐，92-甲烷汽提塔回流泵，93-含甲烷和氢的不凝气，94-甲烷汽提塔塔底物流泵，95-丙烯精馏塔进料换热器，96-丙烯精馏塔，97-丙烷液相产品，98-丙烯精馏塔冷凝器，99-丙烯精馏塔回流罐，100-丙烯精馏塔回流泵，101-丙烯气相产品，102-丙烯精馏塔塔底重沸器。
具体实施方式
如图2所示，在图2中，压缩机四段和五段26设置在第二分离罐24和第三分离罐30之间。压缩机四段和五段26也可设置在第一分离罐20和第二分离罐24之间，或设置在第三分离罐30和第四分离罐32之间，或设置在第四分离罐32和第五分离罐34之间，或设置在第五分离罐34和第六分离罐37之间。除包括乙烯和丙烯外，还包括氢气、氧气、氮气、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、乙烷、乙炔、丙烷、环丙烷、丙炔和丙二烯中一种或多种的混合物料作为甲醇转化制取低碳烯烃气体脱除含氧化合物、水和C4及C4以上的烃类后的低碳烯烃物流通过低碳烯烃物流管线1经过第一干燥器2(内装
Figure BSA00000449560200141
分子筛)进行初级脱水(注：水为低碳烯烃物流夹带的微量水)，经第一换热器3换热后进入脱一氧化碳罐4(内装脱一氧化碳铜系催化剂，如C18催化剂)脱去部分一氧化碳，经第一冷却器5冷却后的低碳烯烃物流进入第二干燥器6(内装分子筛)进行中间脱水，然后进入脱氧罐7上部(内装镍系脱氧催化剂或锰系脱氧催化剂。优先使用锰系脱氧催化剂)脱除MTO装置催化剂再生时带入烟气中的氧气(要求氧含量不大于1μg/g)，从脱氧罐7下部出来的低碳烯烃物流经第二换热器8换热后，经过碱洗塔9下部碱洗段脱二氧化碳和碱洗塔9上部水洗段脱除残碱液。碱洗塔9碱洗段上部进碱液10；水洗段上部进精制水11。碱洗塔9底部出残碱液12。从碱洗塔9顶部出来的脱除二氧化碳和残碱液后的低碳烯烃物流与乙烯精馏塔回流罐73的汽相(即乙烯精馏塔回流罐顶不凝气75)、汽液分离罐84的汽相(即剩余氢气85)和甲烷汽提塔回流罐91的汽相(即含甲烷和氢的不凝气93)混合后进入第三换热器13。换热后从上部进入第三干燥器14(内装分子筛，控制水含量小于1μg/g)进行深度脱水。从第三干燥器14底部出来的低碳烯烃物流进入第二冷却器15冷却。
然后依次经丙烯冷却器16、脱甲烷塔塔底重沸器17冷却，经第一冷箱18回收冷量后再依次经脱甲烷塔中间重沸器19、第一冷箱18冷却，然后进入第一分离罐20。从第一分离罐20底部出来的液体进入脱甲烷塔21中上部，此脱甲烷塔进料口为第五进料口(依脱甲烷塔21从上至下顺序数，下同)。从第一分离罐20顶部出来的气体经第二冷箱22和第一乙烯冷却器23冷却后进入第二分离罐24。从第二分离罐24底部出来的液体进入脱甲烷塔21中上部，此脱甲烷塔进料口为第四进料口，位于第五进料口上方。从第二分离罐24顶部出来的气体经第四换热器25换热后进入压缩机四段和五段26加压，从压缩机五段26出口来的气体依次经五段压缩气冷却器27、第三冷箱28和第二乙烯冷却器29冷却后进入第三分离罐30。从第三分离罐30底部出来的液体进入脱甲烷塔21上部，此脱甲烷塔进料口为第三进料口，位于第四进料口上方。从第三分离罐30顶部出来的气体经第四冷箱31冷却后进入第四分离罐32。从第四分离罐32底部出来的液体进入脱甲烷塔21上部，此脱甲烷塔进料口为第二进料口，位于第三进料口上方。从第四分离罐32顶部出来的气体经第五冷箱33冷却后进入第五分离罐34。从第五分离罐34底部出来的液体经第一阀门35减压节流后依次经第五冷箱33、第四冷箱31、第三冷箱28、第二冷箱22和第一冷箱18换热后再经第五换热器41换热后进入低压甲烷压缩机42。经低压甲烷压缩机42加压后依次经低压甲烷压缩气冷却器43、第一冷箱18、第二冷箱22、第三冷箱28和第四冷箱31冷却后进入脱甲烷塔21上部，此脱甲烷塔进料口为第一进料口，位于第二进料口上方。从第五分离罐34顶部出来的气体经第六冷箱36冷却后进入第六分离罐37。从第六分离罐37底部出来的液体经第二阀门38减压节流后依次经第六冷箱36、第五冷箱33、第四冷箱31、第三冷箱28、第二冷箱22和第一冷箱18换热后作为低压甲烷产品39送至装置外。从第六分离罐37顶部出来的含少量氮气和氢气含量为90摩尔％以上的气体依次经第六冷箱36、第五冷箱33、第四冷箱31、第三冷箱28、第二冷箱22和第一冷箱18换热后作为粗氢产品40送至装置外；也可送至变压吸附装置或膜分离装置进一步提纯得到摩尔含量为99.9％以上的高纯度的氢气。
脱甲烷塔21塔顶产生的甲烷气体分成两部分，一部分甲烷气体经冷箱44回收冷量冷却甲烷制冷压缩机45出口甲烷后，送入甲烷制冷压缩机45。甲烷制冷压缩机45段间冷却器46用水冷却。甲烷制冷压缩机45出口气体经后冷器47用水冷却，并经冷箱44、冷却器(用-101℃乙烯冷剂)48冷却至-100～-140℃，再降压节流后送入脱甲烷塔回流罐49。脱甲烷塔回流罐49底部液相送脱甲烷塔21塔顶作为回流。脱甲烷塔回流罐顶甲烷气相与脱甲烷塔塔顶另一部分甲烷气体混合后依次进入第四冷箱31、第三冷箱28、第二冷箱22和第一冷箱18回收冷量。回收冷量后的甲烷含量为90摩尔％以上的甲烷气相产品50作为有机化工原料或燃料气送出装置。脱甲烷塔塔底产生的含乙烷、乙烯、乙炔、丙烷、环丙烷、丙烯、丙炔和丙二烯的液体混合物通过脱甲烷塔塔底物流管线51进入图3所示的流程。
如图3所示，脱甲烷塔塔底产生的含乙烷、乙烯、乙炔、丙烷、环丙烷、丙烯、丙炔和丙二烯的液体混合物通过脱甲烷塔塔底物流管线51经脱甲烷塔塔底物流泵52加压后分成两路进入脱乙烷塔54。其中一路为冷液体混合物，经冷进料换热器53换热后，作为冷进料进入脱乙烷塔54中上部；另一路为热液体混合物，经热进料换热器55换热后，作为热进料进入脱乙烷塔54中下部。脱乙烷塔塔底重沸器56利用低压蒸汽或循环水加热。脱乙烷塔54塔顶产生的含乙烯、乙烷和乙炔的气体混合物，经脱乙烷塔冷凝器57冷却和冷凝后进入脱乙烷塔回流罐58，脱乙烷塔回流罐58的液相作为回流经脱乙烷塔回流泵59加压后返回脱乙烷塔54塔顶，脱乙烷塔回流罐58的气相为含乙烯、乙烷及乙炔的气相混合物物流。若含乙烯、乙烷及乙炔的气相混合物物流中乙炔摩尔含量小于1ppm时，则含乙烯、乙烷及乙炔的气相混合物物流经过干燥器67(内装
Figure BSA00000449560200151
分子筛)干燥后直接进入乙烯精馏塔进料换热器68，经换热后进入乙烯精馏塔69；若含乙烯、乙烷及乙炔的气相混合物产物中乙炔摩尔含量大于或等于1ppm时，则含乙烯、乙烷及乙炔的气相混合物物流作为乙炔加氢反应器63的原料，首先配入乙炔加氢反应器补充氢60，两者混合后通过反应产物换热器61与乙炔加氢反应器产物换热，经过蒸汽加热器62加热后进入乙炔加氢反应器63(内装BC-H-20系列催化剂，如BC-H-20A催化剂、BC-H-20A1催化剂和BC-H-20B催化剂等，优先使用BC-H-20B催化剂)上部。乙炔加氢反应器63底部产生的含乙烯、乙烷的气体混合物经水冷器64冷却后再通过反应产物换热器61与乙炔加氢反应器的进料换热后进入绿油罐65。从绿油罐65顶部出来的气体混合物再进入干燥器67(内装
Figure BSA00000449560200161
分子筛)上部。从干燥器67底部出来的气体混合物通过乙烯精馏塔进料换热器68换热后，进入乙烯精馏塔69。绿油罐65底部产生的绿油66可作为甲醇转化制取低碳烯烃装置的原料或送至装置外，优先作为甲醇转化制取低碳烯烃装置的原料。
乙烯精馏塔塔底重沸器70利用循环水加热。乙烯精馏塔69塔底出乙烷含量为85摩尔％以上的乙烷液相产品71，作为有机化工原料送至装置外。
乙烯精馏塔69塔顶产生的含乙烯、乙烷、甲烷和氢气的气体混合物，经乙烯精馏塔冷凝器72冷却和冷凝后进入乙烯精馏塔回流罐73，乙烯精馏塔回流罐73的液相经乙烯精馏塔回流泵74加压后作为回流返回乙烯精馏塔69塔顶，乙烯精馏塔回流罐73的汽相为乙烯精馏塔回流罐顶不凝气75(含氢气和甲烷的不凝气)返回第三换热器13的入口与从碱洗塔9顶部出来的脱除二氧化碳和残碱液后的低碳烯烃物流混合。乙烯精馏塔顶部侧线采出的乙烯含量为99.95摩尔％以上的乙烯液相产品76，送至装置外或优先作为聚乙烯装置的原料进入聚乙烯装置。
脱乙烷塔54塔底出含丙烯、丙烷、环丙烷、丙炔和丙二烯的液体混合物，若其丙炔摩尔含量小于5ppm和丙二烯摩尔含量小于10ppm时，则脱乙烷塔54塔底出来的含丙烯、丙烷、环丙烷、丙炔和丙二烯的液体混合物经脱乙烷塔塔底物流泵77加压和碳三物料换热器78换热后，进入碳三物料干燥器79(内装
Figure BSA00000449560200162
分子筛)下部，从碳三物料干燥器79上部出来的脱去碳三馏分中夹带的微量水后的含丙烯、丙烷、环丙烷、丙炔和丙二烯的液体混合物经丙烯精馏塔进料换热器95换热后进入丙烯精馏塔96；若其丙炔摩尔含量大于或等于5ppm或者丙二烯摩尔含量大于或等于10ppm时，则脱乙烷塔54塔底出来的含丙烯、丙烷、环丙烷、丙炔和丙二烯的液体混合物经脱乙烷塔塔底物流泵77加压和碳三物料换热器78换热后，进入碳三物料干燥器79(内装
Figure BSA00000449560200163
分子筛)下部。从碳三物料干燥器79上部出来的脱去碳三馏分中夹带的微量水后的含丙烯、丙烷、环丙烷、丙炔和丙二烯的液体混合物，经碳三物料冷却器80冷却后与增压泵86来的一股循环物流混合，然后配入丙炔加氢反应器补充氢81，进入丙炔加氢反应器82(内装BC-L-83催化剂或BC-H-30A催化剂，优先使用BC-H-30A催化剂)上部，经催化加氢脱除丙炔和丙二烯以后，丙炔加氢反应器82底部出来的含丙烯、丙烷的气液两相混合物进入反应产物水冷器83，然后进入汽液分离罐84。汽液分离罐84顶部出来的汽相为剩余氢气85，去第三换热器13的入口与从碱洗塔9顶部出来的脱除二氧化碳和残碱液后的低碳烯烃物流混合；汽液分离罐84底部出来的液相经增压泵86增压后分成两股，一股返回到丙炔加氢反应器82的入口，另一股经甲烷汽提塔进料换热器87换热后进入甲烷汽提塔88。甲烷汽提塔塔底重沸器89利用蒸汽或循环水加热。从甲烷汽提塔88塔底出来的物流通过甲烷汽提塔塔底物流泵94加压和丙烯精馏塔进料换热器95换热后进入丙烯精馏塔96。甲烷汽提塔88塔顶产生的含甲烷、氢和碳三馏分的气相混合物经甲烷汽提塔冷凝器90冷却和冷凝后进入甲烷汽提塔回流罐91，甲烷汽提塔回流罐91的液相经甲烷汽提塔回流泵92加压后作为回流返回甲烷汽提塔88塔顶，甲烷汽提塔回流罐91的汽相为含甲烷和氢的不凝气93返回第三换热器13的入口与从碱洗塔9顶部出来的脱除二氧化碳和残碱液后的低碳烯烃物流混合。
丙烯精馏塔96塔顶产生的含有丙烯、丙烷的气体混合物，经丙烯精馏塔冷凝器98冷却和冷凝后进入丙烯精馏塔回流罐99，丙烯精馏塔回流罐99的液相经丙烯精馏塔回流泵100加压后作为回流返回丙烯精馏塔96塔顶，丙烯精馏塔回流罐99的汽相为丙烯含量为99.6摩尔％以上的丙烯气相产品101，送至装置外或优先作为聚丙烯装置的原料进入聚丙烯装置。丙烯精馏塔塔底重沸器102利用蒸汽或循环水加热。丙烯精馏塔96塔底出丙烷含量为90摩尔％以上的丙烷液相产品97，作为有机化工原料送至装置外。

Claims (64)

1.一种甲醇转化制取低碳烯烃气体的分离工艺，其特征在于包括下述步骤：
1)甲醇转化制取低碳烯烃气体物流脱除所含的含氧化合物、水和C4及C4以上的烃类后作为低碳烯烃物流，依次进行初级脱水、换热、脱一氧化碳、冷却和中间脱水，然后进行脱氧处理，脱氧后的低碳烯烃物流经换热后进行碱洗和水洗，碱洗和水洗后的低碳烯烃物流与乙烯精馏塔回流罐的汽相、汽液分离罐的汽相和甲烷汽提塔回流罐的汽相混合后成为烯烃混合物；
2)来自步骤1)的烯烃混合物经换热、脱水和冷却后，进入第一分离罐进行分离，第一分离罐顶部出来的气体经冷却后进入第二分离罐，第二分离罐顶部出来的气体经冷却后进入第三分离罐，第三分离罐顶部出来的气体经冷却后进入第四分离罐，第四分离罐顶部出来的气体经冷却后进入第五分离罐，第五分离罐顶部出来的气体经冷却后进入第六分离罐，其中第一分离罐底部出来的液体和第二分离罐底部出来的液体依次进入脱甲烷塔中上部，第三分离罐底部出来的液体和第四分离罐底部出来的液体依次进入脱甲烷塔上部，且进料口沿脱甲烷塔中上部和上部从下向上顺次布置，第一分离罐底部液体进料口在最下方，第五分离罐底部出来的液体或者经减压节流、换热、压缩和冷却后进入脱甲烷塔上部，或者是经减压节流和换热后返回压缩机一段，第五分离罐底部液体进料口在第四分离罐底部液体进料口上方，从第六分离罐底部出来的液体为低压甲烷产品，从第六分离罐顶部出来的气体作为粗氢产品；
3)脱甲烷塔塔顶产生的物流为甲烷气体物流，脱甲烷塔塔底物流进入脱乙烷塔，脱乙烷塔塔顶产生的气体混合物，经冷却和冷凝后进入脱乙烷塔回流罐，脱乙烷塔回流罐的液相作为回流返回脱乙烷塔塔顶，脱乙烷塔回流罐的气相为含乙烯、乙烷和乙炔的气相混合物物流，当乙炔摩尔含量小于1ppm时，经干燥和换热后进入乙烯精馏塔，当乙炔摩尔含量大于或等于1ppm时，经乙炔加氢反应器后再经干燥和换热，然后进入乙烯精馏塔，乙烯精馏塔塔底产物为乙烷液相产品，乙烯精馏塔顶部侧线抽出乙烯产品物流，乙烯精馏塔塔顶产生的气体混合物，经冷却和冷凝后进入乙烯精馏塔回流罐，乙烯精馏塔回流罐的液相作为回流返回乙烯精馏塔塔顶，乙烯精馏塔回流罐的汽相与碱洗和水洗后的低碳烯烃物流混合；
4)脱乙烷塔塔底物流为含丙烯、丙烷、环丙烷、丙炔和丙二烯的液体混合物，当其丙炔摩尔含量小于5ppm和丙二烯摩尔含量小于10ppm时，经加压、换热、干燥和再换热后，进入丙烯精馏塔；当其丙炔摩尔含量大于或等于5ppm或者丙二烯摩尔含量大于或等于10ppm时，经加压、换热、干燥和冷却后，进入丙炔加氢反应器，丙炔加氢反应器底部出来的含丙烯、丙烷的混合物流经汽液分离罐进行分离，汽液分离罐的汽相与碱洗和水洗后的低碳烯烃物流混合，汽液分离罐的液相经增压后分成两股，一股返回到丙炔加氢反应器，另一股经换热器换热后进入甲烷汽提塔；
5)甲烷汽提塔塔底出来的物流通过加压和换热后进入丙烯精馏塔，甲烷汽提塔塔顶产生的气相混合物经冷却和冷凝后进入甲烷汽提塔回流罐，甲烷汽提塔回流罐的液相经加压后作为回流返回甲烷汽提塔塔顶，甲烷汽提塔回流罐的汽相与碱洗和水洗后的低碳烯烃物流混合；
6)丙烯精馏塔塔顶产生的气体混合物，经冷却和冷凝后进入丙烯精馏塔回流罐，丙烯精馏塔回流罐的液相经加压后作为回流返回丙烯精馏塔塔顶，丙烯精馏塔回流罐的气相为丙烯产品物流，丙烯精馏塔塔底物流为丙烷产品物流。
2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于：所述烯烃混合物经换热和脱水后，依次经第二冷却器、丙烯冷却器、脱甲烷塔塔底重沸器冷却，经第一冷箱回收冷量后再依次经脱甲烷塔中间重沸器和第一冷箱冷却，然后进入第一分离罐。
3.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于：所述第一分离罐顶部出来的气体经第二冷箱和第二乙烯冷却器冷却后进入第二分离罐。
4.根据权利要求1或3所述的工艺，其特征在于：所述第一分离罐顶部出来的气体经换热后，进入压缩机四段和五段加压，然后经五段压缩气冷却器、第二冷箱和第二乙烯冷却器冷却后进入第二分离罐。
5.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于：所述第二分离罐顶部出来的气体依次经第三冷箱和第三乙烯冷却器冷却后进入第三分离罐。
6.根据权利要求1或5所述的工艺，其特征在于：所述第二分离罐顶部出来的气体经换热后，进入压缩机四段和五段加压，然后经五段压缩气冷却器、第三冷箱和第三乙烯冷却器冷却后进入第三分离罐。
7.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于：所述第三分离罐顶部出来的气体经第四冷箱冷却后进入第四分离罐。
8.根据权利要求1或7所述的工艺，其特征在于：所述第三分离罐顶部出来的气体经换热后，进入压缩机四段和五段加压，然后经五段压缩气冷却器和第四冷箱冷却后进入第四分离罐。
9.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于：所述第四分离罐顶部出来的气体经第五冷箱冷却后进入第五分离罐。
10.本根据权利要求1或9所述的工艺，其特征在于：所述第四分离罐顶部出来的气体经换热后，进入压缩机四段和五段加压，然后经五段压缩气冷却器和第五冷箱冷却后进入第五分离罐。
11.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于：所述第五分离罐顶部出来的气体经第六冷箱冷却后进入第六分离罐。
12.根据权利要求1或11所述的工艺，其特征在于：所述第五分离罐顶部出来的气体经换热后，进入压缩机四段和五段加压，然后经五段压缩气冷却器和第六冷箱冷却后进入第六分离罐。
13.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于：所述第五分离罐底部出来的液体，经减压节流后依次经第五冷箱、第四冷箱、第三冷箱、第二冷箱和第一冷箱和第五换热器换热后进入低压甲烷压缩机，经低压甲烷压缩机加压后，依次经低压甲烷压缩气冷却器、第一冷箱、第二冷箱、第三冷箱和第四冷箱冷却后进入脱甲烷塔上部。
14.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于：所述第六分离罐顶部出来的气体依次经第六冷箱、第五冷箱、第四冷箱、第三冷箱、第二冷箱和第一冷箱换热后作为粗氢产品送至装置外；或送至变压吸附装置或膜分离装置进一步提纯得到摩尔含量为99.9％以上的高纯度的氢气。
15.根据权利要求1或13所述的工艺，其特征在于：所述第六分离罐底部出来的液体，经减压节流后依次经第六冷箱、第五冷箱、第四冷箱、第三冷箱、第二冷箱和第一冷箱换热后作为低压甲烷产品送至装置外。
16.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于：所述脱甲烷塔塔顶产生的甲烷气体物流分为两部分，一部分甲烷气体物流经冷箱回收冷量后送入甲烷制冷压缩机，然后再冷却至-100～-140℃，降压节流后送入脱甲烷塔回流罐，脱甲烷塔回流罐底部液相送脱甲烷塔塔顶作为回流，脱甲烷塔回流罐顶甲烷气相和另一部分甲烷气体物流混合后依次进入第四冷箱、第三冷箱、第二冷箱和第一冷箱回收冷量，作为甲烷气相产品。
17.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于：所述脱甲烷塔塔顶产生的甲烷气体物流，全部经冷箱回收冷量后送入甲烷制冷压缩机，然后再冷却至-100～-140℃，降压节流后送入脱甲烷塔回流罐，脱甲烷塔回流罐底部液相送脱甲烷塔塔顶作为回流，脱甲烷塔回流罐顶甲烷气相依次进入第四冷箱、第三冷箱、第二冷箱和第一冷箱回收冷量，作为甲烷气相产品。
18.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于：所述脱甲烷塔塔底物流分成两路，一路为冷液体混合物，经冷进料换热器换热后，作为冷进料进入脱乙烷塔中上部，另一路为热液体混合物，经热进料换热器换热后，作为热进料进入脱乙烷塔中下部。
19.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于：所述乙炔加氢反应器底部产生的含乙烯、乙烷的气体混合物经冷却后再通过换热器与乙炔加氢反应器的进料换热后进入绿油罐，从绿油罐顶部出来的气体混合物经干燥和换热后，进入乙烯精馏塔，绿油罐底部产生的绿油可作为甲醇转化制取低碳烯烃装置的原料或送至装置外。
20.根据权利要求19所述的工艺，其特征在于：所述绿油罐底部产生的绿油作为甲醇转化制取低碳烯烃装置的原料。
21.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于：所述脱乙烷塔塔底重沸器利用蒸汽或循环水加热。
22.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于：所述乙烯精馏塔塔底重沸器利用循环水加热。
23.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于：所述乙烯精馏塔塔底出乙烷含量为85摩尔％以上的乙烷液相产品，作为有机化工原料送至装置外。
24.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于：所述丙烯精馏塔塔底重沸器利用蒸汽或循环水加热。
25.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于：所述丙烯精馏塔塔底出丙烷含量为90摩尔％以上的丙烷液相产品，作为有机化工原料送至装置外。
26.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于：所述第一分离罐操作压力为0.01～4.0MPa，操作温度为-100～30℃。
27.根据权利要求1或26所述的工艺，其特征在于：所述第一分离罐操作压力为0.1～2.0MPa，操作温度为-80～10℃。
28.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于：所述第二分离罐操作压力为0.01～4.0MPa，操作温度为-130～0℃。
29.根据权利要求1或28所述的工艺，其特征在于：所述第二分离罐操作压力为0.1～2.0MPa，操作温度为-110～-20℃。
30.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于：所述第三分离罐操作压力为0.01～4.0MPa，操作温度为-170～-30℃。
31.根据权利要求1或30所述的工艺，其特征在于：所述第三分离罐操作压力为2.0～4.0MPa，操作温度为-160～-60℃。
32.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于：所述第四分离罐操作压力为0.01～4.0MPa，操作温度为-180～-40℃。
33.根据权利要求1或32所述的工艺，其特征在于：所述第四分离罐操作压力为2.0～4.0MPa，操作温度为-170～-70℃。
34.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于：所述第五分离罐操作压力为0.01～4.0MPa，操作温度为-190～-50℃。
35.根据权利要求1或34所述的工艺，其特征在于：所述第五分离罐操作压力为2.0～4.0MPa，操作温度为-180～-80℃。
36.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于：所述第六分离罐操作压力为0.01～4.0MPa，操作温度为-200～-60℃。
37.根据权利要求1或36所述的工艺，其特征在于：所述第六分离罐操作压力为2.0～4.0MPa，操作温度为-190～-90℃。
38.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于：所述低碳烯烃物流脱一氧化碳采用脱一氧化碳铜系催化剂。
39.根据权利要求1或38所述的工艺，其特征在于：所述低碳烯烃物流脱一氧化碳采用C18催化剂。
40.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于：所述低碳烯烃物流脱氧处理采用镍系脱氧催化剂或锰系脱氧催化剂。
41.根据权利要求1或40所述的工艺，其特征在于：所述低碳烯烃物流脱氧处理采用锰系脱氧催化剂。
42.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于：所述低碳烯烃物流的脱水或干燥均采用
Figure FSA00000449560100051
分子筛。
43.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于：所述低碳烯烃物流的碱洗和水洗在碱洗塔内进行，碱洗塔下部为碱洗段进行碱洗，碱洗塔上部为水洗段进行水洗，水洗段上部进水。
44.根据权利要求43所述的工艺，其特征在于：所述碱洗塔碱洗段上部进碱液，碱液是浓度为0.001～50重量％的氢氧化钠水溶液或浓度为0.001～50重量％的氢氧化钾水溶液。
45.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于：所述脱甲烷塔塔顶操作压力为0.01～4.0MPa，脱甲烷塔塔底温度为-80℃～30℃。
46.根据权利要求1或45所述的工艺，其特征在于：所述脱甲烷塔塔顶操作压力为0.2～0.7MPa，脱甲烷塔塔底温度为-70～10℃。
47.根据权利要求16或17所述的工艺，其特征在于：所述脱甲烷塔回流罐操作温度为-160～-80℃，摩尔回流比为0.01～40。
48.根据权利要求47所述的工艺，其特征在于：所述脱甲烷塔回流罐操作温度为-150～-90℃。
49.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于：所述脱甲烷塔具有30～60块理论板，脱甲烷塔第一进料口开在第1-5块理论板处；第二进料口开在第6-9块理论板处；第三进料口开在第10-14块理论板处；第四进料口开在第15-20块理论板处；第五进料口开在第21-26块理论板处，进料口和理论板数均沿脱甲烷塔从上至下数。
50.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于：所述脱乙烷塔塔顶操作压力为1.5～3.0MPa，脱乙烷塔塔底温度为0℃～100℃。
51.根据权利要求1或50所述的工艺，其特征在于：所述脱乙烷塔塔顶操作压力为1.7～2.5MPa，脱乙烷塔塔底温度为20～80℃。
52.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于：所述脱乙烷塔回流罐操作温度为-60～0℃，摩尔回流比为0.1～40。
53.根据权利要求52所述的工艺，其特征在于：所述脱乙烷塔回流罐操作温度为-40～-10℃。
54.根据权利要求18所述的工艺，其特征在于：所述脱乙烷塔分为两段，塔顶到热进料入口为精馏段，热进料入口到塔底为提馏段，脱乙烷塔具有20～50块理论板，冷进料入口开在第3-20块理论板处，热进料入口开在第16-30块理论板处，冷进料入口位于热进料入口上部，理论板数从塔顶向塔底数。
55.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于：所述乙烯精馏塔塔顶操作压力为0.01～2.0MPa，乙烯精馏塔塔底温度为-50℃～50℃。
56.根据权利要求1或55所述的工艺，其特征在于：所述乙烯精馏塔塔顶操作压力为1.1～1.8MPa，乙烯精馏塔塔底温度为-20～30℃。
57.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于：所述乙烯精馏塔回流罐操作温度为-60～-10℃。
58.根据权利要求57所述的工艺，其特征在于：所述乙烯精馏塔回流罐操作温度为-50～-20℃。
59.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于：所述乙烯精馏塔分为两段，塔顶到进料入口为精馏段，进料入口到塔底为提馏段，乙烯精馏塔具有70～100块理论板，其进料口开在第50-70块理论板处；侧线抽出口开在第2-15块理论板处，理论板数从塔顶向塔底数。
60.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于：所述丙烯精馏塔塔顶操作压力为0.01～2.0MPa，丙烯精馏塔塔底温度为10℃～100℃。
61.根据权利要求1或60所述的工艺，其特征在于：所述丙烯精馏塔塔顶操作压力为1.0～1.7MPa，丙烯精馏塔塔底温度为30～70℃。
62.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于：所述丙烯精馏塔回流罐操作温度为10～80℃，摩尔回流比为0.1～40。
63.根据权利要求62所述的工艺，其特征在于：所述丙烯精馏塔回流罐操作温度为20～70℃。
64.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于：所述丙烯精馏塔分为两段，塔顶到进料入口为精馏段，进料入口到塔底为提馏段，丙烯精馏塔具有110～140块理论板，其进料口开在第60-90块理论板处，理论板数从塔顶向塔底数。
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