CN103787814A - 一种低碳烃的中冷溶剂洗分离方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低碳烃的中冷溶剂洗分离方法，采用顺序分离流程，并且在脱甲烷塔使用溶剂吸收的方法来提高乙烯收率。本发明采用顺序分离流程，并使用乙烷与C4的混合物、或乙烷与C4⁺的混合物、或乙烷与C5⁺的混合物、或丙烷与上述任一混合物组成的混合物作吸收剂，避免采用深冷冷箱和乙烯压缩机，降低了设备投资和能耗，对低碳烃的分离有很好的适用性。

Description

一种低碳烃的中冷溶剂洗分离方法

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烃或烃类催化反应制低碳烃的分离方法。

背景技术

乙烯、丙烯是石油化学工业的基础原料，其传统生产方法主要采用石脑油蒸汽裂解方法制得，对石油资源依赖严重。随着石油供应的日益紧张，特别是现代煤化工技术发展对低碳烃的分离过程成为研究的新热点，并得到了长足的发展，低碳烃中的含氧化合物包括醇、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得，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。

传统管式炉裂解气中由于氢气、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，但均需要-100℃以下的深冷条件，需要乙烯压缩机，甚至需要甲烷压缩机为其提供冷量，对冷箱要求较高，使得工程投资加大。

现代煤化工制取的低碳烃特点是氢气、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，经济效益不佳。

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，提高乙烯收率。该发明避免采用深冷分离工艺，而是采用油吸收工艺，降低了投资，但是使用混合C4吸收剂循环量大且循环流程长，能耗大，且如果C4中含有较多丁二烯时，会使得下游设备结焦严重。

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。该方法同上述方法类似，避免了使用乙烯压缩机，采用了乙烷作吸收剂，部分乙烷从吸收塔塔顶蒸出作燃料气，但是当反应过程产生的乙烷少于吸收塔蒸出的乙烷时，使用乙烷做吸收剂就不合适。

发明内容

本发明根据低碳烃组成的特点，提供了一种能耗低、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，提供了一种乙烷与其他副产品作为混合吸收剂的分离方法。

本发明采用的技术方案如下：

一种低碳烃的中冷溶剂洗分离方法，采用顺序分离流程，其特征在于，在脱甲烷塔使用溶剂吸收的方法来提高乙烯收率，吸收溶剂为系统自产的乙烷与C4的混合物、或乙烷与C4⁺的混合物、或乙烷与C5⁺的混合物、或丙烷与上述任一混合物组成的混合物，包括以下步骤：

（1）将来自含氧化合物制低碳烃反应器的产物或来自烯烃催化反应制低碳烃的产物混合后经急冷、压缩、净化和冷却一系列预处理步骤后，进脱甲烷塔进行分离；

（2）脱甲烷塔使用乙烷与C4的混合物、或乙烷与C4⁺的混合物、或乙烷与C5⁺的混合物、或丙烷与上述任一混合物组成的混合物吸收的方法，吸收剂吸收温度为40～-40℃，以提高乙烯收率，将轻组分从塔顶分出，轻组分包括CH₄、CO、H₂和N₂组分，分离出的轻组分回收冷量后作燃料气或去制氢，C2⁺组分从脱甲烷塔塔底分出；

（3）由脱甲烷塔塔底分离出的C2⁺组分去脱乙烷塔进行C2和C3⁺的分离；

（4）脱乙烷塔塔顶C2全部或部分脱除乙炔后进入乙烯塔，脱乙烷塔塔底C3⁺去脱丙烷塔；

（5）乙烯塔塔顶采出不凝气，乙烯塔上部侧线采出乙烯，乙烯塔塔底乙烷全部冷却后作吸收剂进入脱甲烷塔；

（6）脱丙烷塔塔顶C3组分经加氢处理后去丙烯塔或直接去丙烯塔，由丙烯塔塔顶或侧线采出丙烯，丙烯塔塔底丙烷作副产品输出或部分冷却后作吸收剂的一部分进入脱甲烷塔；脱丙烷塔塔底C4⁺组分送脱丁烷塔处理或部分冷却后作吸收剂的一部分进入脱甲烷塔；

（7）脱丁烷塔塔顶C4组分作副产品输出或部分冷却后作吸收剂的一部分进入脱甲烷塔。脱丁烷塔塔底C5⁺组分作副产品输出或部分冷却后作吸收剂的一部分进入脱甲烷塔。

所述脱甲烷塔使用的吸收剂为乙烯塔塔底采出乙烷以及脱丁烷塔塔顶采出C4组分。

所述脱甲烷塔使用的吸收剂为乙烯塔塔底采出乙烷以及脱丙烷塔塔底采出C4⁺组分。

所述脱甲烷塔使用的吸收剂为乙烯塔塔底采出乙烷以及脱丁烷塔塔底采出C5⁺组分。

所述脱甲烷塔使用的吸收剂为丙烯塔塔底采出丙烷与上述权利要求2、3、4中的吸收剂组成的组合物。

本发明的优点在于：

本发明根据低碳烃产物组成的特点，采用顺序分离流程，并使用乙烷与C4的混合物、或乙烷与C4⁺的混合物、或乙烷与C5⁺的混合物、或丙烷与上述任一混合物组成的混合物作吸收剂，避免采用深冷冷箱和乙烯压缩机，降低了设备投资和能耗，对低碳烃的分离有很好的适用性。

附图说明

图1为本发明的第1种低碳烃的中冷溶剂洗分离方法的示意流程图。

图2为本发明的第2种低碳烃的中冷溶剂洗分离方法的示意流程图。

图3为本发明的第3种低碳烃的中冷溶剂洗分离方法的示意流程图。

图4为本发明的第4种低碳烃的中冷溶剂洗分离方法的示意流程图。

具体实施方式

图1为使用乙烷、C4作吸收剂的烯烃分离工艺示意流程图。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反应制低碳烯烃的产物两者混合后经急冷、压缩、净化和冷却一系列前处理步骤后，进脱甲烷塔分出轻组分，脱甲烷塔塔顶使用乙烷、C4作吸收剂，以提高乙烯收率。脱甲烷塔塔底C2⁺进入脱乙烷塔，脱乙烷塔塔顶C2去乙烯塔分离，脱乙烷塔塔底C3⁺进脱丙烷塔。乙烯塔上部侧线采出乙烯，塔顶驰放气循环回压缩机；乙烯塔塔底全部乙烷与C4混合后进一步冷却作脱甲烷塔吸收剂。高压脱丙烷塔塔顶采出C3去丙烯塔，低压脱丙烷塔塔底采出C4⁺组分全部送脱丁烷塔处理。丙烯塔塔顶采出丙烯产品，塔底采出丙烷副产品。脱丁烷塔塔顶采出C4组分，部分作副产品输出，部分与乙烷混合后作脱甲烷塔吸收剂；脱丁烷塔塔底C5⁺组分作副产品采出。

图2为使用乙烷、C4⁺作吸收剂的烯烃分离工艺示意流程图。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反应制低碳烯烃的产物两者混合后经急冷、压缩、净化和冷却一系列前处理步骤后，进脱甲烷塔分出轻组分，脱甲烷塔塔顶使用乙烷、C4⁺作吸收剂，以提高乙烯收率。脱甲烷塔塔底C2⁺进入脱乙烷塔，脱乙烷塔塔顶C2去乙烯塔分离，脱乙烷塔塔底C3⁺进脱丙烷塔。乙烯塔上部侧线采出乙烯，塔顶驰放气循环回压缩机；乙烯塔塔底全部乙烷与C4⁺混合后进一步冷却作脱甲烷塔吸收剂。高压脱丙烷塔塔顶采出C3去丙烯塔，低压脱丙烷塔塔底采出C4⁺组分部分冷却后与乙烷混合后作脱甲烷塔作吸收剂，部分送脱丁烷塔处理。丙烯塔塔顶采出丙烯产品，塔底采出丙烷副产品。脱丁烷塔塔顶采出C4组分作副产品输出；脱丁烷塔塔底C5⁺组分作副产品采出。

图3为使用乙烷、C5⁺作吸收剂的烯烃分离工艺示意流程图。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反应制低碳烯烃的产物两者混合后经急冷、压缩、净化和冷却一系列前处理步骤后，进脱甲烷塔分出轻组分，脱甲烷塔塔顶使用乙烷、C5⁺作吸收剂，以提高乙烯收率。脱甲烷塔塔底C2⁺进入脱乙烷塔，脱乙烷塔塔顶C2去乙烯塔分离，脱乙烷塔塔底C3⁺进脱丙烷塔。乙烯塔上部侧线采出乙烯，塔顶驰放气循环回压缩机；乙烯塔塔底全部乙烷与C5⁺混合后进一步冷却作脱甲烷塔吸收剂。高压脱丙烷塔塔顶采出C3去丙烯塔，低压脱丙烷塔塔底采出C4⁺组分全部送脱丁烷塔处理。丙烯塔塔顶采出丙烯产品，塔底采出丙烷副产品。脱丁烷塔塔顶采出C4组分作副产品输出；脱丁烷塔塔底C5⁺组分部分作副产品采出，部分与乙烷混合后作脱甲烷塔吸收剂。

图4为使用乙烷、丙烷、C4作吸收剂的烯烃分离工艺示意流程图。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反应制低碳烯烃的产物两者混合后经急冷、压缩、净化和冷却一系列前处理步骤后，进脱甲烷塔分出轻组分，脱甲烷塔塔顶使用乙烷、丙烷、C4作吸收剂，以提高乙烯收率。脱甲烷塔塔底C2⁺进入脱乙烷塔，脱乙烷塔塔顶C2去乙烯塔分离，脱乙烷塔塔底C3⁺进脱丙烷塔。乙烯塔上部侧线采出乙烯，塔顶驰放气循环回压缩机；乙烯塔塔底全部乙烷与丙烷、C4混合后进一步冷却作脱甲烷塔吸收剂。高压脱丙烷塔塔顶采出C3去丙烯塔，低压脱丙烷塔塔底送脱丁烷塔处理。丙烯塔塔顶采出丙烯产品，塔底采出丙烷部分作为脱甲烷塔吸收剂一部分，其余作为副产品输出。脱丁烷塔塔顶采出C4组分部分作副产品输出，部分作为脱甲烷塔吸收剂的一部分；脱丁烷塔塔底C5⁺组分作副产品采出。

实施例1

如图1，来自反应的低碳烃经急冷、压缩和杂质脱除后，在3.2MPa、-32℃的条件下进入脱甲烷塔分离，脱甲烷塔操作压力为2.9MPaG，脱甲烷塔采用乙烷、C4作吸收剂，混合吸收剂的操作温度为-30℃。脱甲烷塔塔顶为CH₄、H₂、CO和N₂等轻组分和部分损失的乙烷、C4吸收剂，脱甲烷塔塔底为C2⁺组分，进脱乙烷塔。脱乙烷塔塔顶C2去乙烯塔，塔底C3⁺进高压脱丙烷塔。乙烯塔侧线采出乙烯，塔底乙烷全部作为吸收剂。高压脱丙烷塔塔顶采出C3去丙炔加氢或直接去丙烯塔，低压脱丙烷塔塔底采出C4⁺组分去脱丁烷塔。脱丁烷塔塔顶采出部分C4作为吸收剂，其余作为副产品，塔底C5⁺作副产品输出。

按某100万吨/年甲醇制烯烃规模的装置计算，乙烷吸收剂量为1.295t/h，C4吸收剂流量为15t/h。

表1为实施例计算结果，从表中可以看出，塔顶轻组分中乙烯体积分数为0.29%mol，共计损失13kg/h（0.47kmol/h），乙烯收率为99.93%；损失的C4吸收剂为83.9kg/h（1.49kmol/h），占C4吸收剂的0.56%；乙烷吸收剂损失的量略低于进料组分中乙烷量，其余的乙烷从乙烯产品中带出。

表1以乙烷、C4作脱甲烷塔吸收剂的计算结果

实施例2

如图2，来自反应的低碳烃经急冷、压缩和杂质脱除后，在3.2MPa、-32℃的条件下进入脱甲烷塔分离，脱甲烷塔操作压力为2.9MPaG，脱甲烷塔采用乙烷、C4⁺作吸收剂，混合吸收剂的操作温度为-30℃。脱甲烷塔塔顶为CH₄、H₂、CO和N₂等轻组分和部分损失的乙烷、C4⁺吸收剂，脱甲烷塔塔底为C2⁺组分，进脱乙烷塔。脱乙烷塔塔顶C2去乙烯塔，塔底C3⁺进高压脱丙烷塔。乙烯塔侧线采出乙烯，塔底乙烷全部作为吸收剂。高压脱丙烷塔塔顶采出C3去丙炔加氢或直接去丙烯塔，低压脱丙烷塔塔底采出部分C4⁺组分作吸收剂，其余去脱丁烷塔。脱丁烷塔塔顶采出C4作为副产品，塔底采出C5⁺作副产品。

按某100万吨/年甲醇制烯烃规模的装置计算，乙烷吸收剂量为1.313t/h，C4⁺吸收剂流量为16t/h。

表2为实施例计算结果，从表中可以看出，塔顶轻组分中乙烯体积分数为0.25%mol，共计损失11.5kg/h（0.41kmol/h），乙烯收率为99.94%；损失的C4⁺吸收剂为78.2kg/h（1.38kmol/h），占C4⁺吸收剂的0.49%；乙烷吸收剂损失的量略低于进料组分中乙烷量，其余的乙烷从乙烯产品中带出。

表2以乙烷、C4⁺作脱甲烷塔吸收剂的计算结果

实施例3

如图3，来自反应的低碳烃经急冷、压缩和杂质脱除后，在3.2MPa、-32℃的条件下进入脱甲烷塔分离，脱甲烷塔操作压力为2.9MPaG，脱甲烷塔采用乙烷、C5⁺作吸收剂，混合吸收剂的操作温度为-30℃。脱甲烷塔塔顶为CH₄、H₂、CO和N₂等轻组分和部分损失的乙烷、C5⁺吸收剂，脱甲烷塔塔底为C2⁺组分，进脱乙烷塔。脱乙烷塔塔顶C2去乙烯塔，塔底C3⁺进高压脱丙烷塔。乙烯塔侧线采出乙烯，塔底乙烷全部作为吸收剂。高压脱丙烷塔塔顶采出C3去丙炔加氢或直接去丙烯塔，低压脱丙烷塔塔底采出C4⁺组分去脱丁烷塔。脱丁烷塔塔顶采出C4作为副产品，塔底C5⁺部分作为吸收剂，其余作副产品输出。

按某100万吨/年甲醇制烯烃规模的装置计算，乙烷吸收剂量为1.18t/h，C5⁺吸收剂流量为17t/h。

表3为实施例计算结果，从表中可以看出，塔顶轻组分中乙烯体积分数为0.42%mol，共计损失19.1kg/h（0.68kmol/h），乙烯收率为99.91%；损失的C5⁺吸收剂为22.24kg/h（0.32kmol/h），占C5⁺吸收剂的0.13%；乙烷吸收剂损失的量略低于进料组分中乙烷量，其余的乙烷从乙烯产品中带出。

表3以乙烷、C5⁺作脱甲烷塔吸收剂的计算结果

实施例4

如图4，来自反应的低碳烃经急冷、压缩和杂质脱除后，在3.2MPa、-32℃的条件下进入脱甲烷塔分离，脱甲烷塔操作压力为2.9MPaG，脱甲烷塔采用乙烷、丙烷和C4作吸收剂，混合吸收剂的操作温度为-30℃。脱甲烷塔塔顶为CH₄、H₂、CO和N₂等轻组分和部分损失的乙烷、丙烷和C4吸收剂，脱甲烷塔塔底为C2⁺组分，进脱乙烷塔。脱乙烷塔塔顶C2去乙烯塔，塔底C3⁺进高压脱丙烷塔。乙烯塔侧线采出乙烯，塔底乙烷全部作为吸收剂。高压脱丙烷塔塔顶采出C3去丙炔加氢或直接去丙烯塔，低压脱丙烷塔塔底采出C4⁺组分去脱丁烷塔。丙烯塔塔顶采出丙烯产品，塔底采出丙烷部分作为吸收剂，其余作为副产品。脱丁烷塔塔顶采出部分C4作为吸收剂，其余作为副产品，塔底C5⁺作副产品输出。

按某100万吨/年甲醇制烯烃规模的装置计算，乙烷吸收剂量为1.33t/h，丙烷吸收剂流量为7t/h，C4吸收剂流量为7t/h。

表4为实施例计算结果，从表中可以看出，塔顶轻组分中乙烯体积分数为0.20%mol，共计损失9.6kg/h（0.34kmol/h），乙烯收率为99.95%；损失的丙烷吸收剂（含丙烷和丙烯）为271kg/h（6.17kmol/h），占丙烷吸收剂的3.87%；损失的C4吸收剂为27.3kg/h（0.49kmol/h），占C4吸收剂的0.39%；乙烷吸收剂损失的量略低于进料组分中乙烷量，其余的乙烷从乙烯产品中带出。

表4以乙烷丙烷和C4作脱甲烷塔吸收剂的计算结果

Claims (5)

1.一种低碳烃的中冷溶剂洗分离方法，采用顺序分离流程，其特征在于，在脱甲烷塔使用溶剂吸收的方法来提高乙烯收率，吸收溶剂为系统自产的乙烷与C4的混合物、或乙烷与C4⁺的混合物、或乙烷与C5⁺的混合物、或丙烷与上述任一混合物组成的混合物，包括以下步骤：

    （1）将来自含氧化合物制低碳烃反应器的产物或来自烯烃催化反应制低碳烃的产物混合后经急冷、压缩、净化和冷却一系列预处理步骤后，进脱甲烷塔进行分离；

（2）脱甲烷塔使用乙烷与C4的混合物、或乙烷与C4⁺的混合物、或乙烷与C5⁺的混合物、或丙烷与上述任一混合物组成的混合物吸收的方法，吸收剂吸收温度为40～-40℃，以提高乙烯收率，将轻组分从塔顶分出，轻组分包括CH₄、CO、H₂和N₂组分，分离出的轻组分回收冷量后作燃料气或去制氢，C2⁺组分从脱甲烷塔塔底分出；

（3）由脱甲烷塔塔底分离出的C2⁺组分去脱乙烷塔进行C2和C3⁺的分离；

（4）脱乙烷塔塔顶C2全部或部分脱除乙炔后进入乙烯塔，脱乙烷塔塔底C3⁺去脱丙烷塔；

（5）乙烯塔塔顶采出不凝气，乙烯塔上部侧线采出乙烯，乙烯塔塔底乙烷全部冷却后作吸收剂进入脱甲烷塔；

（6）脱丙烷塔塔顶C3组分经加氢处理后去丙烯塔或直接去丙烯塔，由丙烯塔塔顶或侧线采出丙烯，丙烯塔塔底丙烷作副产品输出或部分冷却后作吸收剂的一部分进入脱甲烷塔；脱丙烷塔塔底C4⁺组分送脱丁烷塔处理或部分冷却后作吸收剂的一部分进入脱甲烷塔；

（7）脱丁烷塔塔顶C4组分作副产品输出或部分冷却后作吸收剂的一部分进入脱甲烷塔；

脱丁烷塔塔底C5⁺组分作副产品输出或部分冷却后作吸收剂的一部分进入脱甲烷塔。

2.根据权利要求1所述的一种低碳烃的中冷溶剂洗分离方法，其特征在于，所述脱甲烷塔使用的吸收剂为乙烯塔塔底采出乙烷以及脱丁烷塔塔顶采出C4组分。

3.根据权利要求1所述的一种低碳烃的中冷溶剂洗分离方法，其特征在于，所述脱甲烷塔使用的吸收剂为乙烯塔塔底采出乙烷以及脱丙烷塔塔底采出C4⁺组分。

4.根据权利要求1所述的一种低碳烃的中冷溶剂洗分离方法，其特征在于，所述脱甲烷塔使用的吸收剂为乙烯塔塔底采出乙烷以及脱丁烷塔塔底采出C5⁺组分。

5.根据权利要求1所述的一种低碳烃的中冷溶剂洗分离方法，其特征在于，所述脱甲烷塔使用的吸收剂为丙烯塔塔底采出丙烷与上述权利要求2、3、4中的吸收剂组成的组合物。

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