CN103467231B - 一种吸收回收甲醇制烯烃反应产物中乙烯的工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种吸收回收甲醇制烯烃反应产物中乙烯的工艺，步骤包括：将经过预处理的反应器出口气体冷却至-37～5℃后送入脱甲烷塔；(2)将脱甲烷塔塔顶产品经冷却或直接送入乙烯回收塔，用C4 +(碳四及碳四以上组分)作为吸收剂将脱甲烷塔塔顶产物中的乙烯吸收下来；(3)吸收塔塔底产品送入脱丙烷塔进行分离。与现有技术相比，本发明具有流程简单，投资少、能耗低等特点。

Description

一种吸收回收甲醇制烯烃反应产物中乙烯的工艺
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，尤其是涉及一种吸收回收甲醇制烯烃反应产物中乙烯的工艺。
背景技术
乙烯、丙烯是石油化工中一种重要的基础原料，其发展水平代表了一个国家石化行业的总体水平，但是我国石油资源的局限性决定了我国发展乙烯工业不能够唯一依靠以石油烃为原料的管式裂解炉工艺，在此背景下，以煤为原料生产甲醇并由甲醇制取低碳烯烃成为备受关注的一条生产路线。
传统的烃类裂解制乙烯中，典型的分离方法主要分为：顺序流程、前脱乙烷流程和前脱丙烷流程。此三种方法为了分离甲烷、氢气和乙烯烯烃均需采用深冷分离方法，不仅需要乙烯制冷压缩机和丙烯制冷压缩机提供冷量，还需要冷箱设备进行多流股换热以达到冷热量利用的最大化，分离流程复杂且投资较大。
专利CN101353286发明了一种含轻质气体的非深冷低碳烃分离方法，此法采用前脱丙烷流程，反应器出口气体预处理并冷却后送入预切割塔，此预切割塔为碳二的非清晰分割，塔顶产物包括甲烷、氢及其他轻质气体、部分碳二馏分及相平衡的少量碳三，塔釜产品为其余碳二及更重组分；将预切割塔的塔顶产物经冷却或直接送到吸收塔，采用碳三、碳四、碳五或其他烃类混合物为的吸收剂，优选碳三为主要成分的吸收剂。将预切割塔塔顶产物中的碳二烃类吸收下来，轻质气体由顶部排出，塔釜产品返回预切割塔作为进料；预切割塔的塔釜产品送到脱乙烷塔进行碳二和碳三的清晰切割，塔顶得到碳二馏分；塔釜产品是碳三及更重组分，再分别进入乙烯精馏塔和丙烯精馏塔进行分离得到最终的乙烯和丙烯。此法不需要深冷分离，仅使用丙烯制冷和一级低等级乙烯制冷，能耗相对传统乙烯分离流程能耗大大降低，并且操作简单，维护量小，运行可靠。但是采用前脱丙烷流程，并以丙烷为吸收剂时，吸收剂循环流程长，丙烷最终会进入丙烯精馏塔进行分离，造成丙烯塔塔顶和塔釜负荷大幅度增加，塔径也随之增加，由于丙烯精馏塔塔板数较多，一般采用双塔操作，碳三吸收剂的循环也造成双塔之间的输送泵和丙烯塔回流泵的功率增加，投资也会相应增加。
申请号为201110279313.1的中国专利公开了一种低碳烃类分离及甲醇制烯烃(M-OS/MTO)气体分离工艺流程，采用两股或多股吸收剂吸收碳二及以上馏分，使甲烷/氢从碳二及以上的重组分中分离出来。该方法包括在脱甲烷塔前增设一个吸收剂分离塔，从该塔分离出一股物流作为脱甲烷塔的主要吸收剂对碳二、碳三进行吸收，该股吸收剂本身是从前系统来的待分离的馏分混合物，不需要循环。脱甲烷塔的第二股吸收剂来自脱丙烷塔和脱丁烷塔系统，进一步增强了吸收效果。但是该种分离工艺采用多股吸收剂，各股吸收剂均由精馏塔分离获得。与直接采用一种未分离的混合吸收剂相比，吸收效果相近，但蒸汽、冷剂、循环水等消耗大。同时该工艺用一个分馏塔完成甲烷/氢与碳二分离，能耗大。另外，该工艺需单独设立吸收剂分离塔，增加投资，造成流程复杂。
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、运行可靠的吸收回收甲醇制烯烃反应产物中乙烯的工艺。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种吸收回收甲醇制烯烃反应产物中乙烯的工艺，包括以下步骤：
（1）将经过预处理的反应器出口气体冷却后送入脱甲烷塔进行分离，塔顶物料为轻组分，塔釜物料为碳二、碳三和/或更重组分；
（2）脱甲烷塔塔顶物料送入乙烯回收塔，该乙烯回收塔采用C4+（碳四及碳四以上混合物）作为吸收剂吸收脱甲烷塔塔顶物料，轻质气体由塔顶排出，塔釜产品送入脱丙烷塔；
（3）脱甲烷塔塔釜物料进入脱乙烷塔进行碳二、碳三分离，塔顶得到碳二馏分，经处理后进入乙烯精馏塔进行分离，得到所需浓度的乙烯产品，塔釜得到的碳三馏分经处理后进入丙烯精馏塔分离得到所需浓度的丙烯产品。
步骤（1）所述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。
步骤（1）所述的预处理还包括将脱除混合气中氧化物、酸性气体及水分的反应器出口气体进入脱丙烷塔进行碳三/碳四的分离。
步骤（1）所述的反应器出口气体冷却至5～-37℃后送入脱甲烷塔进行分离。
步骤（1）所述的脱甲烷塔控制塔釜的甲烷浓度，浓度范围5～200ppm。
步骤（2）中所述的乙烯回收塔中不设置中间冷却器。
步骤（2）中所述的乙烯回收塔中设置一个或多个中间冷却器。
步骤（2）中作为吸收剂的碳四及碳四以上混合物为脱丙烷塔的塔釜产物，脱丙烷塔中形成的碳四及碳四以上混合物一分为二，一部分冷却后作为吸收剂进入乙烯回收塔，该部分量为脱丙烷塔塔釜产物的10%～99%，另一部分送入脱丁烷塔进行碳四/碳五的分离。
所述的碳四及碳四以上混合物冷却至5～-37℃后送入乙烯回收塔作为吸收剂使用。
步骤（3）中所述的碳二馏分中若含有乙炔，则去除乙炔后再进入乙烯精馏塔进行精馏；所述的碳三馏分中含有丙炔，则去除丙炔后再进入丙烯精馏塔进行精馏。
与现有技术相比，由于采用独立吸收塔回脱甲烷塔塔顶物料中的乙烯，操作灵活稳定，乙烯回收效率高，另外，本发明为使用乙烯、丙烯冷剂或仅使用丙烯冷剂的分离过程，其中吸收塔采用的吸收剂是脱丙烷塔塔釜产品，吸收塔塔釜产品返回脱丙烷塔，吸收剂的循环路线短，与用丙烷作吸收剂相比，丙烯精馏塔的负荷大大减少，降低了丙烯精馏塔的设计难度。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％。
附图说明
图1为实施例1中本发明的工艺流程图；
图2为实施例2中本发明的工艺流程图。
图中，1为脱丙烷塔、2为压缩机、3为换热器、4为脱甲烷塔、5为乙烯回收塔、6为中间冷却器、100为出口气体、101为预处理后气体、102为轻质气体、103为乙烯回收塔塔顶气相、104为乙烯回收塔塔釜产物、105为碳四及碳四以上混合物。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
一种吸收回收甲醇制烯烃反应产物中乙烯的工艺，如图1所示，某反应器出口气体100经过压缩、水洗、碱洗、脱除氧化物并干燥后进入前脱丙烷流程分离系统。具体是将反应器出口气体100进入脱丙烷塔1进行碳三/碳四的分离，塔顶碳三及碳三以下产品经压缩机2压缩并经换热器3冷却至5～-37℃，得到的预处理后气体101进入脱甲烷塔4，脱甲烷塔4塔顶的轻质气体102进入乙烯回收塔5进行吸收分离，并且控制脱甲烷塔4塔釜的甲烷浓度在5～200ppm，乙烯回收塔塔顶气相103为甲烷、氢气等轻组分气体，乙烯回收塔塔釜产物104返回脱丙烷塔1，脱丙烷塔塔釜产品一分为二，碳四及碳四以上混合物104经过换热器6冷却后作为吸收剂送入乙烯回收塔5，该部分量为脱丙烷塔塔釜产物的10%～99%，另一部分送入脱丁烷塔。
表1实施例1计算结果
组成（mol%） S100 S101 S102 S103 S104 S105
H2 3.16 3.11 17.0 40.55 0.45
CH4 3.96 5.23 29.25 50.75 6.4
C2H4 51.32 56.25 45.77 0.64 32.12
C3H6 32.82 31.72 4.07 0.01 1.91
C3H8 2.12 2.04 0.2 0.1
C4 4.70 1.07 55.24 92.34
C4+ 1.92 2.77 7.65
流量（Kmol/h） 2713.2 2844.0 522.1 211.2 645.4 380.0
对比例
本发明实施例1与CN101353286以丙烷作为吸收剂流程作比较，以60万吨/年MTO分离装置为例，采用相同的原料气组成，分别对两种流程进行模拟计算，得到两种流程的综合能耗及丙烯精馏塔结果，分别如表一和表二所示。从表一和表二数据可见，发明流程的综合能耗和丙烯精馏塔负荷及塔径均要小于CN101353286以丙烷作为吸收剂流程，表明本发明流程不论是在生产成本和投资成本上均要小于比较例流程。
表2综合能耗比较
表3丙烯精馏塔比较
实施例2
一种吸收回收甲醇制烯烃反应产物中乙烯的工艺，如图2所示，该工艺与实施例1大致相同，不同之处在于，反应器出口气体100在进入脱甲烷塔4之前，经过换热器3进行初步冷却。另外在乙烯回收塔5中设置两个中间冷却器6。

Claims (9)

1.一种吸收回收甲醇制烯烃反应产物中乙烯的工艺，其特征在于，该工艺包括以下步骤：
(1)将经过预处理的反应器出口气体冷却后送入脱甲烷塔进行分离，塔顶物料为轻组分，塔釜物料为碳二、碳三和/或更重组分；
(2)脱甲烷塔塔顶物料送入乙烯回收塔，该乙烯回收塔采用碳四及碳四以上混合物作为吸收剂吸收脱甲烷塔塔顶物料中乙烯，轻质气体由塔顶排出，塔釜产品送入脱丙烷塔；
(3)脱甲烷塔塔釜物料进入脱乙烷塔进行碳二、碳三分离，塔顶得到碳二馏分，经处理后进入乙烯精馏塔进行分离，得到所需浓度的乙烯产品，塔釜得到的碳三馏分经处理后进入丙烯精馏塔分离得到所需浓度的丙烯产品；
步骤(2)中作为吸收剂的碳四及碳四以上混合物为脱丙烷塔的塔釜产物，脱丙烷塔中形成的碳四及碳四以上混合物一分为二，一部分冷却后作为吸收剂进入乙烯回收塔，该部分量为脱丙烷塔塔釜产物的10％～99％，另一部分送入脱丁烷塔进行碳四/碳五的分离。
2.根据权利要求1所述的一种吸收回收甲醇制烯烃反应产物中乙烯的工艺，其特征在于，步骤(1)所述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。
3.根据权利要求1所述的一种吸收回收甲醇制烯烃反应产物中乙烯的工艺，其特征在于，步骤(1)所述的预处理还包括将脱除混合气中氧化物、酸性气体及水分的反应器出口气体进入脱丙烷塔进行碳三/碳四的分离。
4.根据权利要求1所述的一种吸收回收甲醇制烯烃反应产物中乙烯的工艺，其特征在于，步骤(1)所述的反应器出口气体冷却至5～-37℃后送入脱甲烷塔进行分离。
5.根据权利要求1所述的一种吸收回收甲醇制烯烃反应产物中乙烯的工艺，其特征在于，步骤(1)所述的脱甲烷塔控制塔釜的甲烷浓度，浓度范围5～200ppm。
6.根据权利要求1所述的一种吸收回收甲醇制烯烃反应产物中乙烯的工艺，其特征在于，步骤(2)中所述的乙烯回收塔中不设置中间冷却器。
7.根据权利要求1所述的一种吸收回收甲醇制烯烃反应产物中乙烯的工艺，其特征在于，步骤(2)中所述的乙烯回收塔中设置一个或多个中间冷却器。
8.根据权利要求1所述的一种吸收回收甲醇制烯烃反应产物中乙烯的工艺，所述的碳四及碳四以上混合物冷却至5～-37℃后送入乙烯回收塔作为吸收剂使用。
9.根据权利要求1所述的一种吸收回收甲醇制烯烃反应产物中乙烯的工艺，其特征在于，步骤(3)中所述的碳二馏分中若含有乙炔，则去除乙炔后再进入乙烯精馏塔进行精馏；所述的碳三馏分中含有丙炔，则去除丙炔后再进入丙烯精馏塔进行精馏。
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