CN103880577B - 用于甲醇制丙烯及甲醇制烯烃的反应产物分离系统 - Google Patents

用于甲醇制丙烯及甲醇制烯烃的反应产物分离系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种用于甲醇制丙烯及甲醇制烯烃的反应产物分离系统，包括：脱丙烷塔（1）、乙烯精馏塔（7）以及丙烯精馏塔（15），其中，脱丙烷塔（1）的塔顶连接有脱甲烷塔（5），脱甲烷塔（5）的塔底连接有脱乙烷塔（6），脱乙烷塔（6）的塔顶与乙烯精馏塔（7）连接，脱乙烷塔（6）的塔底与丙烯精馏塔（15）连接。本发明的目的在于提供一种分离系统，以简化流程、降低能耗，并提高烯烃收率。

Description

用于甲醇制丙烯及甲醇制烯烃的反应产物分离系统
技术领域
本发明涉及化工、天然气化工及石油化工等领域，更具体地，涉及一种用于甲醇制丙烯及甲醇制烯烃的反应产物分离系统。
背景技术
乙烯、丙烯是石油化学工业最为重要的基础原料，其传统生产方法主要采用石脑油热裂解制得，对石油资源依赖严重。随着石油资源供应的日益紧张，以煤为原料生产合成气、合成气制甲醇、甲醇脱水制二甲醚、二甲醚脱水制烯烃得到了长足的发展。习惯上，当以丙烯为主要目标产品时称为甲醇制丙烯（MTP）工艺，若不分乙烯和丙烯产品产量差异时则称为甲醇制烯烃（MTO）工艺。MTO/MTP技术从一定程度上可以缓解石油资源供应的压力，尤其符合我国“缺油、少气、富煤”的国情。
已经工业化的MTP工艺反应产品分离流程一般为：四段压缩后的气烃和液烃分别送入脱丙烷塔和脱丁烷塔，在脱丁烷塔中，碳四和碳五进行分离，碳四与气烃一起送入脱丙烷塔。碳五以上烃送入脱己烷塔进行碳五与碳六及碳六烃分离，碳六以上的烃从塔底出来，经冷却后成为汽油产品。脱丙烷塔塔顶产品送入脱乙烷塔。脱乙烷塔塔底物料送入碳三分离塔进行分离，得到丙烯和丙烷产品。脱丙烷塔底物送入萃取塔，萃取塔塔顶物与碳三分离塔塔底物丙烷作为LPG产品。脱乙烷塔塔顶蒸汽经脱乙烷塔压缩机加压后送到脱甲烷塔进行分离。脱甲烷塔塔顶物作为燃料气，塔底物送入碳二分离塔。碳二分离塔塔顶为乙烯产品，塔底物作为燃料气。
现有的MTO/MTP反应产品分离系统流程复杂，建设投资高，能耗高，缩减企业的利润空间。
发明内容
针对相关技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种用于甲醇制丙烯及甲醇制烯烃的反应产物分离系统，以简化流程、降低能耗，并提高烯烃收率。
为实现上述目的，本发明提供了一种用于甲醇制丙烯及甲醇制烯烃的反应产物分离系统，包括：脱丙烷塔、乙烯精馏塔以及丙烯精馏塔，其中，脱丙烷塔的塔顶连接有脱甲烷塔，脱甲烷塔的塔底连接有脱乙烷塔，脱乙烷塔的塔顶与乙烯精馏塔连接，脱乙烷塔的塔底与丙烯精馏塔连接。
根据本发明，脱丙烷塔和脱甲烷塔之间依次连接有轻烃干燥器、轻烃预冷器以及轻烃分液罐，其中，轻烃分液罐的罐顶和罐底均与脱甲烷塔连接。
根据本发明，脱丙烷塔的塔底依次连接有脱丙烷塔塔底预冷器、萃取罐以及萃取塔，其中，脱丙烷塔塔底预冷器连接至萃取罐的罐顶，萃取罐的罐顶还连接至萃取塔的塔底。
根据本发明，萃取塔的塔顶与C4提纯塔连接，其中，C4提纯塔的塔顶和脱甲烷塔的塔顶均设置有与乙烯回收塔连接的管路。
根据本发明，乙烯回收塔通过吸收剂冷却器与吸收剂再生塔连接，其中，乙烯回收塔的塔底依次连接吸收剂冷却器的管侧以及吸收剂再生塔的塔顶；吸收剂再生塔的塔底依次连接吸收剂冷却器的壳侧以及乙烯回收塔的塔顶。
根据本发明，脱丙烷塔的进料来自四段压缩机的出口。
根据本发明，乙烯精馏塔的塔顶和塔底分别产出乙烯和乙烷，丙烯精馏塔的塔顶和塔底分别产出丙烯和丙烷。
根据本发明，萃取塔的塔底产物为含甲醇的水溶液，C4提纯塔的塔底产物为碳五及碳六等烃类。
根据本发明，乙烯回收塔的塔顶和塔底分别得到甲烷燃料气和回收的乙烯组分。
本发明的有益技术效果在于：
在本发明的分离系统中，待分离的反应产物直接进入脱丙烷塔，然后依次经由脱甲烷塔和脱乙烷塔，进一步由分别与脱乙烷塔连接的乙烯精馏塔和丙烯精馏塔分离出乙烯产品和丙烯产品。与现有技术相比，简化了分离流程，降低建设投资和运行成本。
另外，在将本发明的分离系统应用在MTO/MTP工艺反应产物分离中时，由于在乙烯回收塔中吸收剂可以在吸收剂再生塔中再生，并再次返回乙烯回收塔中。因此，提高了吸收剂的利用效率。
附图说明
图1是本发明的分离系统的结构示意图。
具体实施方式
现参照图1对本发明的用于甲醇制丙烯及甲醇制烯烃的反应产物分离系统进行描述。图1中示出的是该分离系统的结构示意图，其包括：脱丙烷塔1、乙烯精馏塔7以及丙烯精馏塔15。其中，脱丙烷塔1的塔顶连接有脱甲烷塔5，脱甲烷塔5的塔底连接有脱乙烷塔6。进一步，脱乙烷塔6的塔顶与乙烯精馏塔7连接，脱乙烷塔6的塔底与丙烯精馏塔15连接。
继续参照图1，具体而言，脱丙烷塔1和脱甲烷塔5之间依次连接有轻烃干燥器2、轻烃预冷器3以及轻烃分液罐4。其中，轻烃分液罐4的罐顶和罐底均与脱甲烷塔5连接。
此外，脱丙烷塔1的塔底依次连接有脱丙烷塔塔底预冷器11、萃取罐12以及萃取塔13。并且，脱丙烷塔塔底预冷器11连接至萃取罐12的罐顶，萃取罐12的罐顶还连接至萃取塔13的塔底。此外，萃取罐12的罐底返回本发明分离系统之前的其他操作系统的水洗工序中。
进一步，萃取塔13的塔顶连接至用于对碳四进行提纯的C4提纯塔14，并且C4提纯塔14的塔顶和脱甲烷塔5的塔顶均设置有与乙烯回收塔8连接的管路。换句话说，脱甲烷塔5的塔顶产物与乙烯回收塔8通过管路连接，而从与C4提纯塔14塔顶连接的产物输送管中抽出一股作为吸收剂与乙烯回收塔8通过管路连接。
再次参照图1，乙烯回收塔8通过吸收剂冷却器9与吸收剂再生塔10连接。
具体地，乙烯回收塔8的塔底依次连接吸收剂冷却器9的管侧以及吸收剂再生塔10的塔顶；而乙烯回收塔8的塔顶依次连接吸收剂冷却器9的壳侧以及吸收剂再生塔10的塔底。
现结合附图，描述将本发明的分离系统应用在MTO/MTP工艺反应产物分离中时的具体分离过程的一个实例。
来自反应器出口的反应产物，经急冷、四级压缩机压缩和杂质脱出冷却后的反应产物包括水、甲醇、二甲醚、氢气、一氧化碳、二氧化碳、C1到C5以及少量的C6。在2.275MPaG、和42℃的条件下和洗涤甲醇一起进入脱丙烷塔1，其中低碳烃和洗涤甲醇的流量比保持在3～9之间，以保证甲醇能将反应产物中的二甲醚全部脱出。经分离后，脱丙烷塔1塔底产物主要为C4、C5和甲醇，然后塔底产物经脱丙烷塔塔底预冷器11冷却到38℃进入萃取罐12，然后进入萃取塔13，进一步，萃取罐12的罐底返回至前述的水洗工序中。
C4和C5烃在萃取塔13中以水作为萃取剂，在2.35MPaG和38℃下萃取脱丙烷塔1塔底产物中的甲醇，萃取塔13塔顶得到C4和C5馏分。然后经过C4提纯塔14在0.49MPaG下塔顶和塔底分别得到液化气产品和C5/C6等烃类。其中部分C4作为吸收剂在乙烯回收塔8中回收脱甲烷塔5塔顶产物中的乙烯，其余C4作为液化气产品，而C5返回至反应系统。此外，萃取塔13的塔底产物为含甲醇的水溶液返回至返回甲醇回收系统。
另一方面，脱丙烷塔1的塔顶产物主要为氢气、C2及C3以上馏分。该轻烃流股经轻烃干燥器2中采用分子筛干燥脱水，然后经由轻烃预冷器3冷却至-8℃，再经过轻烃分液罐4后进入脱甲烷塔5。
脱甲烷塔5的塔底产品C2和C3进入脱乙烷塔6进行C2和C3的分离。脱乙烷塔6塔顶的C2馏分进入乙烯精馏塔7。乙烯精馏塔7的塔顶得到乙烯产品，而其塔底得到乙烷产品。
脱乙烷塔6塔底的C3馏分在2.3MPaG和55℃条件下进入丙烯精馏塔15，其塔顶和塔底分别得到丙烯和丙烷产品。
进一步，脱甲烷塔5的塔顶物料C1和C2、以及C4提纯塔14塔顶的C4在2.0MPaG和-41℃条件下，一起进入乙烯回收塔8。然后，在乙烯回收塔8中利用C4作为吸收剂回收脱甲烷塔5产物中的乙烯。
其中，乙烯回收塔8塔顶产物为甲烷，返回至反应系统，而塔底为吸收剂C4以及部分C2。乙烯回收塔8塔底产物经过吸收剂冷却器9加热至2℃进入吸收剂再生塔10，吸收剂再生塔10塔顶为回收的C2烃，返回至压缩工序。吸收剂再生塔10的塔底为再生后的吸收剂C4，其在吸收剂冷却器9中与乙烯回收塔8塔底产物换热后作为吸收剂再次进入乙烯回收塔8中。至此完成整个分离过程。
表1为通过如上所述过程的分离结果，计算结果表明乙烯产品的质量浓度为95%，收率为26.59%；而丙烯产品的质量浓度为99.6%，收率为99.1%。
物流名称 单位 脱丙烷塔进料 乙烯产品 丙烯产品
温度 ℃ 42 -13.8 40
压力 MPaG 2.275 2.8 1.82
质量流量 Kg/h 186504.3 8910.4 77559.4
各组分质量流量 Kg/h
H2O 246.38 0 0
甲醇 161.38 0 0
二甲醚 1031.63 0 0
H2 22.44 0 0
CO 932.24 0 0
CO2 0.2 0 0
甲烷 4837.02 1.8 0
乙烯 31841.19 8465.2 0.03
乙烷 5086.68 438.94 39.77
丙烯 77951.65 4.46 77249.22
丙烷 2247.36 0 270.39
C4 51479.16 0 0
C5 10214.18 0 0
C6及以上 452.76 0 0
表1
综上所述，在本发明的分离系统中，待分离的反应产物直接进入脱丙烷塔1，然后依次经由脱甲烷塔5和脱乙烷塔6，进一步由分别与脱乙烷塔6连接的乙烯精馏塔7和丙烯精馏塔15分离出乙烯产品和丙烯产品。与现有技术相比，将本发明的分离系统应用在MTO/MTP工艺，可以有效地简化了现有MTO/MTP工艺反应产物分离系统的流程。即，简化了分离流程，降低建设投资和运行成本。
另外，在将本发明的分离系统应用在MTO/MTP工艺反应产物分离中时，由于乙烯回收塔8和吸收剂再生塔10之间通过吸收剂冷却器9相互连接，也就是说，在乙烯回收塔8中反应后的吸收剂可以在吸收剂再生塔中10再生，并再次返回乙烯回收塔8中。因此，提高了吸收剂的利用效率。
进一步，在将本发明的分离系统应用在MTO/MTP工艺反应产物分离中时，由于本发明的分离系统采用了前脱丙烷分离流程，并可以使用C4作为吸收剂。因此，有利于冷分离过程的低温热利用和冷量回收，避免采用耗费大量能量的深冷冷箱和乙烯压缩机，具有工艺流程简单，投资和能耗低的特点，对MTO/MTP技术具有很好的应用性。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种用于甲醇制丙烯及甲醇制烯烃的反应产物分离系统，其特征在于，包括：脱丙烷塔(1)、乙烯精馏塔(7)以及丙烯精馏塔(15)，
其中，所述脱丙烷塔(1)的塔顶连接有脱甲烷塔(5)，所述脱甲烷塔(5)的塔底连接有脱乙烷塔(6)，
所述脱乙烷塔(6)的塔顶与所述乙烯精馏塔(7)连接，所述脱乙烷塔(6)的塔底与所述丙烯精馏塔(15)连接；
所述脱丙烷塔(1)的塔底依次连接有脱丙烷塔塔底预冷器(11)、萃取罐(12)以及萃取塔(13)，
其中，所述脱丙烷塔塔底预冷器(11)连接至所述萃取罐(12)的罐顶，所述萃取罐(12)的罐顶还连接至所述萃取塔(13)的塔底；
所述萃取塔(13)的塔顶与C4提纯塔(14)连接，
其中，所述C4提纯塔(14)的塔顶和所述脱甲烷塔(5)的塔顶均设置有与乙烯回收塔(8)连接的管路；
所述脱丙烷塔(1)和所述脱甲烷塔(5)之间依次连接有轻烃干燥器(2)、轻烃预冷器(3)以及轻烃分液罐(4)，
其中，所述轻烃分液罐(4)的罐顶和罐底均与所述脱甲烷塔(5)连接。
2.根据权利要求1所述的分离系统，其特征在于，
所述乙烯回收塔(8)通过吸收剂冷却器(9)与吸收剂再生塔(10)连接，
其中，所述乙烯回收塔(8)的塔底依次连接吸收剂冷却器(9)的管侧以及所述吸收剂再生塔(10)的塔顶；所述吸收剂再生塔(10)的塔底依次连接所述吸收剂冷却器(9)的壳侧以及所述乙烯回收塔(8)的塔顶。
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