CN104230617A - Mto工艺与石脑油及丙烷裂解顺序分离工艺耦合的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种MTO工艺与石脑油及丙烷裂解顺序分离工艺耦合的方法，主要解决现有耦合技术中流程设计不合理、投资较大、原料产品效益较低的问题。本发明通过采用一种MTO工艺与石脑油及丙烷裂解顺序分离工艺耦合的方法，MTO产品气经压缩、干燥后进入粗分离塔，包括C2以下及部分C3组分的粗分离塔塔顶物流进入石脑油及丙烷裂解顺序分离工艺流程中的冷箱，包括剩余部分C3及C4以上组分的粗分离塔釜物流进入MTO分离流程中的脱丙烷塔，脱丙烷塔釜物流进入石脑油及丙烷裂解顺序分离工艺流程中的脱丁烷塔的技术方案较好地解决了上述问题，可用于用于低碳烯烃的生产中。

Description

MTO工艺与石脑油及丙烷裂解顺序分离工艺耦合的方法

技术领域

本发明涉及一种MTO工艺与石脑油及丙烷裂解顺序分离工艺耦合的方法。

背景技术

低碳烯烃，即乙烯和丙烯，是两种重要的基础化工原料，目前乙烯、丙烯主要是通过石油路线来生产，如石脑油蒸汽裂解制乙烯、丙烯技术。US20070083071公布了一种烃催化裂解生产乙烯、丙烯的工艺方法，烃原料在催化裂解炉中转化为包括低碳烯烃的产品，然后将产品物流通过一系列工艺分离成C2～C3烷烃、C2～C3烯烃、C4+烃三种物流，将C2～C3烷烃返回管式裂解炉进行热裂解，C4+烃返回催化裂解炉进行催化裂解，最终得到较高收率的乙烯、丙烯产品。

但由于石油资源有限的供应量及较高的价格，由石油资源生产乙烯、丙烯的成本不断增加。近年来，人们开始大力发展替代原料转化制乙烯、丙烯的技术，尤其是甲醇制烯烃(MTO)工艺，可由煤或天然气经甲醇制备低碳烯烃，降低了对石油资源的依赖度。

US6166282中公布了一种氧化物转化为低碳烯烃的技术和反应器，采用快速流化床反应器，气相在气速较低的密相反应区反应完成后，上升到内径急速变小的快分区后，采用特殊的气固分离设备初步分离出大部分的夹带催化剂。由于反应后产物气与催化剂快速分离，有效的防止了二次反应的发生。经模拟计算，与传统的鼓泡流化床反应器相比，该快速流化床反应器内径及催化剂所需藏量均大大减少。

乙烯装置中，烃类裂解装置产生的轻烃混合物，一般通过深冷方法进行分离。深冷分离流程按照第一个精馏塔轻重关键组分的不同又分为顺序分离流程、前脱乙烷分离流程和前脱丙烷分离流程。其中，顺序分离流程按裂解气组成和分子量的顺序分离，然后再进行同碳原子数的烃类分离，采用后加氢脱除炔烃的方法，因技术成熟，对各种原料有比较强的适应性，运转平稳可靠，产品质量好，在工业装置中被广泛采用。此外，裂解反应器流出物还通常含有一定市场价值的较高的烷烃及芳烃族，可进行工业应用。CN101539364公开了一种轻烃顺序分离流程的裂解气压缩系统改进方法，通过在裂解气压缩机末端出口设置换热器，将轻烃原料逐级冷却至10-20℃，并设置气液分离装置，分离出的气相物料送至气相干燥器，干燥后送至下游深冷系统，分离出的液相物料一部分返回裂解气压缩机上一级的吸入缓冲罐或凝液汽提塔，剩余液相物料送至液相干燥器，经干燥后送深冷系统，避免了凝液在闪蒸和汽提时产生的轻组分物料在裂解气压缩机段间循环，降低了裂解气压缩机的负荷，实现了乙烯装置的节能增产改造。虽然裂解装置经改造有节能，但目前现有裂解装置原料石脑油价格高企，裂解成本较高，竞争性变差，则需综合考虑乙烯装置运行的经济效益。

对于如何降低石脑油消耗，采用甲醇替代石脑油生产低碳烯烃，并将MTO工艺与蒸汽裂解制乙烯工艺有效的耦合在一起，成为研究的方向之一。CN103755510A涉及一种利用醇烃共炼技术生产丙烯的工艺，是将乙烯装置或炼油装置与醇烃共炼反应区共用分离区，实现一体化生产的工艺。CN 102408294公开了甲醇制烯烃反应系统与烃热解系统的综合，描述了一种综合的MTO合成和烃热解系统，其中使MTO系统和它的补充烯烃裂化反应器与烃热解反应器组合，通过补充烯烃裂化反应器联合处理含氧物制烯烃MTO反应器的流出物的较重馏分以及烃热解系统的流出物的较轻馏分，可以成功将MTO系统与烃热解系统综合，并使较大烯烃转换轻质烯烃的产量增大，促进烯烃和其它石油化学产品的灵活生产。

现有的耦合技术均存在流程设计不合理、投资较大、操作费用较高的问题。本发明有针对性的解决了该问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有耦合技术中流程设计不合理、投资较大、原料产品效益较低的问题，提供一种新的MTO工艺与石脑油及丙烷裂解顺序分离工艺耦合的方法。该方法用于低碳烯烃的生产中，具有流程设计合理、投资较小、原料产品效益较高的优点。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案如下：一种MTO工艺与石脑油及丙烷裂解顺序分离工艺耦合的方法，MTO产品气经压缩、干燥后进入粗分离塔，包括C2以下及部分C3组分的粗分离塔塔顶物流进入石脑油及丙烷裂解顺序分离工艺流程中的冷箱，包括剩余部分C3及C4以上组分的粗分离塔釜物流进入MTO分离流程中的脱丙烷塔，脱丙烷塔塔顶物流进入MTO分离流程中的丙烯精馏塔，丙烯精馏塔顶得到丙烯产品，丙烯精馏塔釜得到丙烷，脱丙烷塔釜物流进入石脑油及丙烷裂解顺序分离工艺流程中的脱丁烷塔，其中，石脑油与丙烷裂解的裂解气混合后进入所述顺序分离流程，依托石脑油及丙烷裂解顺序分离工艺流程得到甲烷氢、乙烯、乙烷、部分丙烷、部分丙烯、混合C4及C5以上烃产品，从MTO工艺分离流程中得到剩余部分丙烷、剩余部分丙烯产品，通过降低石脑油进料量保持所述石脑油及丙烷裂解顺序分离工艺流程中的脱乙烷塔进料中的乙烯、丙烯流量不变，丙烷与石脑油原料的质量比为0.49～0.84。

上述技术方案中，优选地，所述粗分离塔的操作条件：温度为-20℃～10℃，压力为0.6～3.0MPaG。

上述技术方案中，优选地，所述MTO产品气中乙烯与丙烯质量比0.8～1.5：1。

上述技术方案中，优选地，所述石脑油及丙烷裂解顺序分离工艺的裂解气中丙烯与乙烯质量比0.47～0.53：1。

上述技术方案中，优选地，所述MTO工艺分离单元所需冷量由冷冻水站提供。

上述技术方案中，优选地，所述包括C2以下及部分C3组分的粗分离塔塔顶物流经增压后进入石脑油及丙烷裂解顺序分离工艺流程中的脱乙烷塔。

本发明在依托乙烯装置顺序分离现有设备并保持乙烯总产能不变的前提下，通过采用甲醇有效地生产轻质烯烃，并在烃裂解系统中使用丙烷作为原料，共同替代了烃裂解系统中部分石脑油并增产丙烯的方法,对于100～120万吨/年乙烯装置来说，在丙烷消耗79.04万吨/年的条件下，少投石脑油182.63～225.94万吨/年，增产丙烯1.54～15.39万吨/年，产品与原料差价可节省34.4～48.4亿元，降低了能耗，降低了MTO投资，取得了较好的技术效果。

下面通过实施例对本发明作进一步的阐述，但不仅限于本实施例。

具体实施方式

石脑油及丙烷裂解顺序分离工艺流程描述：石脑油和丙烷裂解原料各自进入裂解炉发生蒸汽热裂解反应生成乙烯、丙烯等物料，裂解炉出口的高温裂解气物料经急冷区急冷处理，急冷后的裂解气物料经压缩区增压后的裂解气物料经冷箱后进入脱甲烷塔，脱甲烷塔塔顶甲烷及氢等组分返回冷箱，甲烷及富氢气体从冷箱流出，脱甲烷塔塔釜液进入脱乙烷塔，塔顶分离出C2轻组分物料，塔釜分离出C3和C3以上重组分物料；C2轻组分物料送乙烯精馏塔，塔顶分离出聚合级乙烯产品，塔釜分离出乙烷物料；脱乙烷塔釜物料送脱丙烷塔，塔顶分离出C3物料，塔釜分离出C4和C4以上重组分物料；C3物料送丙烯精馏塔，塔顶分离出聚合级丙烯产品，塔釜分离出丙烷物料；C4和C4以上重组分物料送脱丁烷塔，塔顶分离出混合C4物料，塔釜分离出C5和C5以上重组分物料。

MTO装置主要流程描述：甲醇原料送MTO反应单元发生催化反应生成乙烯、丙烯等低碳烯烃并经急冷等预处理后成为MTO产品气，MTO产品气经产品气压缩机增压后送水洗/碱洗塔，塔顶的产品气物料经压缩机增压后送粗分离塔，塔顶分离出含部分C3和C2以下轻组分物料，经压缩机增压后送石脑油和丙烷裂解顺序分离工艺流程的冷箱；粗分离塔釜分离出含部分C3和C4以上重组分物料送MTO装置的脱丙烷塔，塔顶分离出C3物料，塔釜分离出C4和C4以上重组分物料；C3物料送丙烯精馏塔，塔顶分离出聚合级丙烯产品，塔釜分离出丙烷物料；C4和C4以上重组分物料送石脑油和丙烷裂解顺序分离工艺流程的脱丁烷塔。

【比较例1】

采用100％石脑油原料，在如上所述的石脑油蒸汽裂解制乙烯装置上，采用顺序分离工艺流程，裂解气中丙烯与乙烯的质量比为0.53，聚合级乙烯纯度≥99.95mol％，乙烯产能为120.00万吨/年；聚合级丙烯纯度≥99.6mol％，丙烯产能为63.60万吨/年。

【实施例1】

石脑油和丙烷蒸汽裂解制乙烯装置采用顺序分离工艺流程，乙烯产能为120万吨/年，丙烷原料进料量为79.04万吨/年，裂解气中丙烯与乙烯的质量比为0.53，新增MTO装置的甲醇处理规模为180万吨/年，MTO产品气中乙烯与丙烯的质量比为1.5。MTO装置产品气在粗分离塔分离及压缩后，部分C3及所有更轻组分送往裂解装置五段压缩出口，与裂解气一起进入裂解装置的冷箱；MTO装置产品气在脱丙烷塔分离后，塔釜液与石脑油蒸汽裂解制乙烯装置的脱丙烷塔釜液一起进入乙烯装置的脱丁烷塔进行分离。采用本发明所述的耦合方法，粗分离塔的操作条件：温度为-10℃，压力为1.5MPaG。得到的聚合级乙烯纯度≥99.95mol％，聚合级丙烯纯度≥99.6mol％，具体数据见表1。与比较例1相比，少投石脑油225.94万吨/年，增产丙烯1.54万吨/年。

【比较例2】

按照比较例1所述的条件和步骤，只是改变乙烯装置规模，乙烯产能为110.00万吨/年，丙烯产能为58.30万吨/年。

【实施例2】

按照实施例1所述的条件和步骤，石脑油和丙烷蒸汽裂解制乙烯装置乙烯产能为110万吨/年，具体数据见表1。与比较例2相比，少投石脑油225.94万吨/年，增产丙烯1.54万吨/年。

【比较例3】

按照比较例1所述的条件和步骤，只是改变乙烯装置规模，乙烯产能为100.00万吨/年，丙烯产能为53.00万吨/年。

【实施例3】

按照比较例1所述的条件和步骤，石脑油和丙烷蒸汽裂解制乙烯装置乙烯产能为100万吨/年，新增MTO装置产品气中乙烯与丙烯的质量比为0.8。采用本发明所述的耦合方法，粗分离塔的操作条件：温度为-20℃，压力为0.6MPaG。具体数据见表1。与比较例3相比，少投石脑油182.63万吨/年，增产丙烯15.39万吨/年。

【实施例4】

按照实施例3所述的条件和步骤，只是MTO产品气中乙烯与丙烯的质量比为0.9。具体数据见表1。与比较例3相比，少投石脑油189.88万吨/年，增产丙烯12.97万吨/年。

【实施例5】

按照实施例3所述的条件和步骤，只是MTO产品气中乙烯与丙烯的质量比为1.0。粗分离塔的操作条件：温度为5℃，压力为2.5MPaG。具体数据见表1。与与比较例3相比，少投石脑油196.91万吨/年，增产丙烯10.75万吨/年。

【实施例6】

按照实施例3所述的条件和步骤，只是MTO产品气中乙烯与丙烯的质量比为1.2。粗分离塔的操作条件：温度为0℃，压力为2.2MPaG。具体数据见表1。与比较例3相比，少投石脑油113.31万吨/年，增产丙烯11.47万吨/年。

【实施例7】

按照实施例3所述的条件和步骤，只是MTO产品气中乙烯与丙烯的质量比为1.5。粗分离塔的操作条件：温度为-15℃，压力为1.0MPaG。具体数据见表1。与比较例3相比，少投石脑油129.3万吨/年，增产丙烯6.35万吨/年。

表1

Claims (6)

1.一种MTO工艺与石脑油及丙烷裂解顺序分离工艺耦合的方法，MTO产品气经压缩、干燥后进入粗分离塔，包括C2以下及部分C3组分的粗分离塔塔顶物流进入石脑油及丙烷裂解顺序分离工艺流程中的冷箱，包括剩余部分C3及C4以上组分的粗分离塔釜物流进入MTO分离流程中的脱丙烷塔，脱丙烷塔塔顶物流进入MTO分离流程中的丙烯精馏塔，丙烯精馏塔顶得到丙烯产品，丙烯精馏塔釜得到丙烷，脱丙烷塔釜物流进入石脑油及丙烷裂解顺序分离工艺流程中的脱丁烷塔，其中，石脑油与丙烷裂解的裂解气混合后进入所述顺序分离流程，依托石脑油及丙烷裂解顺序分离工艺流程得到甲烷氢、乙烯、乙烷、部分丙烷、部分丙烯、混合C4及C5以上烃产品，从MTO工艺分离流程中得到剩余部分丙烷、剩余部分丙烯产品，通过降低石脑油进料量保持所述石脑油及丙烷裂解顺序分离工艺流程中的脱乙烷塔进料中的乙烯、丙烯流量不变，丙烷与石脑油原料的质量比为0.49～0.84。

2.根据权利要求1所述MTO工艺与石脑油及丙烷裂解顺序分离工艺耦合的方法，其特征在于所述粗分离塔的操作条件：温度为-20℃～10℃，压力为0.6～3.0MPaG。

3.根据权利要求1所述MTO工艺与石脑油及丙烷裂解顺序分离工艺耦合的方法，其特征在于所述MTO产品气中乙烯与丙烯质量比0.8～1.5：1。

4.根据权利要求1所述MTO工艺与石脑油及丙烷裂解顺序分离工艺耦合的方法，其特征在于所述石脑油及丙烷裂解顺序分离工艺的裂解气中丙烯与乙烯质量比0.47～0.53：1。

5.根据权利要求1所述MTO工艺与石脑油及丙烷裂解顺序分离工艺耦合的方法，其特征在于所述MTO工艺分离单元所需冷量由冷冻水站提供。

6.根据权利要求1所述MTO工艺与石脑油及丙烷裂解顺序分离工艺耦合的方法，其特征在于所述包括C2以下及部分C3组分的粗分离塔塔顶物流经增压后进入石脑油及丙烷裂解顺序分离工艺流程中的冷箱。