CN105439800B - Mtp产物中的dme脱除系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种MTP产物中的DME脱除系统，包括急冷单元、压缩单元、脱丙烷塔和DME脱除塔，其中，脱丙烷塔的侧线连接至DME脱除塔，DME脱除塔的塔顶连接至脱丙烷塔；本发明还提供了利用上述DME脱除系统脱除DME的方法。本发明通过脱丙烷塔和DME脱除塔联用，可以简单高效的脱除DME，设备投资低。

Description

MTP产物中的DME脱除系统及方法

技术领域

本发明涉及一种甲醇制丙烯(MTP)工艺中MTP产物中的脱除二甲醚(DME)的系统和方法，属于化工分离领域。

背景技术

丙烯是世界上产量和需求量最大的化学产品之一，其全球总产能约在一亿吨，在国民经济中占有重要的地位。全球90％的丙烯来自石油路线，10％来自非石油路线，但是我国石油资源短缺，石油进口依存度逐年增加，在一定程度上限制了以石化路线生产乙烯和丙烯产品的发展。

裂解丙烯占到全球丙烯总产能的57％，依赖乙烯裂解联产；炼厂丙烯占到丙烯总产能的33％，且依赖FCC副产，因此两种来源的丙烯成本高。再加上乙烯原料趋向于乙烷等轻烃，裂解丙烯产量必将减少。更为重要的是，丙烯需求增长快于乙烯。因此，建立非石油路线的独立丙烯生产技术刻不容缓。

MTO(methanol to olefin，甲醇制烯烃)、MTP(methanol to propylene，甲醇制丙烯)和PDH(propane oxidative dehydrogenation to propylene,丙烷脱氢制丙烯)是目前比较成熟、经济的非石油路线的丙烯制备技术。其中，MTO技术的产物以乙烯为主，MTP和PDH技术的产物以丙烯为主。MTP工艺相对于PDH工艺，生产成本相对较低，所以近年来在国内得到了较快的发展。

在MTP工艺中，甲醇首先转化为二甲醚(DME)，然而在进一步反应生成丙烯。目前国内报道这一领域的专利技术很多，但主要侧重于MTP工艺技术方面。对于来自丙烯合成反应器的MTP产物中未反应的DME如何从丙烯产品中脱除及回收利用这一至关重要的问题，却鲜有涉及。专利CN103992201B公开了一种脱除DME的方法，然而其MTP产物分离系统流程复杂，建设投资高，能耗高，缩减企业的利润空间，因此，开发出一种简单、高效的DME脱除工艺将能够从能耗、操作费用、设备费用等方面推进甲醇制烯烃技术的工业化进程。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种MTP产物中的DME脱除系统及方法，以简化流程、降低投资费用。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种MTP产物中的DME脱除系统，包括：

急冷单元，用于对来自丙烯合成反应器的MTP产物进行急冷，以使所述MTP产物中的部分组分冷凝，从而将所述MTP产物分离为第一气相产物和第一液相产物；

压缩单元，用于对来自所述急冷单元的第一气相产物进行压缩，以使所述第一气相产物分离为第二气相产物和第二液相产物；

脱丙烷塔，所述脱丙烷塔的塔板段从上之下依次设有第一进料口、侧线进料口、侧线出料口和第二进料口；所述第一进料口用于接收来自所述压缩单元的第二气相产物，所述第二进料口用于接收来自所述压缩单元的第二液相产物，所述侧线出料口用于将所述脱丙烷塔内的物料经侧线引出至脱DME塔内，所述侧线进料口用于将所述脱DME塔的塔顶出料送入所述脱丙烷塔；所述脱丙烷塔用于对自第一进料口和第二进料口引入的物料进行精馏，以降低其塔底产物的丙烷含量；和

脱DME塔，用于对自所述侧线出料口引入的物料进行精馏，以降低其塔顶产物的DME含量，并将塔顶产物自所述侧线进料口送入所述脱丙烷塔。

根据本发明的DME脱除系统，优选地，所述DME脱除系统还包括汽油塔，用于对来自所述脱丙烷塔的塔底产物进行精馏，以在塔底得到汽油产物。优选地，所述汽油塔的塔体上还设有汽油塔侧线引出口，以引出C4-C6烃组分作为丙烯合成塔的循环进料。

根据本发明的DME脱除系统，优选地，所述汽油塔包括汽油塔塔顶冷凝器和汽油塔塔底再沸器，所述汽油塔塔顶冷凝器用于使所述汽油塔的塔顶产物与所述第二液相产物换热。

根据本发明的DME脱除系统，优选地，所述脱丙烷塔包括脱丙烷塔塔顶冷凝器和脱丙烷塔塔底再沸器，所述脱丙烷塔塔顶冷凝器用于对所述脱丙烷塔的塔顶产物进行冷凝，以提供塔顶回流。

根据本发明的DME脱除系统，优选地，所述脱DME塔包括塔顶冷凝器和塔底再沸器，所述塔顶冷凝器用于对所述脱DME塔的塔顶产物进行冷凝，以提供塔顶回流。

本发明还提供了一种利用如上所述的DME脱除系统脱除DME的方法，其中，自所述侧线引出口引出的物料量不少于所述侧线引出口下方第一块塔板处的上升物料量的45％(体积比)；优选为45％～75％，例如48％～50％。

根据本发明的方法，优选地，所述脱丙烷塔的操作条件为：塔底压力为2.25～2.35MPa，塔底温度155～165℃，塔顶压力为2.05～2.15MPa，塔顶温度24～30℃；进一步优选地，塔底压力为2.28～2.32MPa，塔底温度158～163℃，塔顶压力为2.08～2.12MPa，塔顶温度25～27℃；

所述DME脱除塔的操作条件为：塔底压力为2.1～2.3MPa，塔底温度115～135℃，塔顶压力为1.95～2.05MPa，塔顶温度42～48℃；进一步优选地，塔底压力为2.1～2.15MPa，塔底温度115～120℃，塔顶压力为1.98～2.02MPa，塔顶温度44～46℃。

根据本发明的方法，优选地，进入所述脱丙烷塔的第二气相产物的压力为2.15～2.25MPa、温度为36～42℃，进一步优选地，进入所述脱丙烷塔的第二气相产物的压力为2.18～2.22MPa、温度为38～40℃；

进入所述脱丙烷塔的第二液相产物的压力为2.3～2.4MPa；温度为33～37℃，进一步优选地，进入所述脱丙烷塔的第二液相产物的压力为2.33～2.37MPa；温度为34～36℃。

根据本发明的方法，优选地，所述第一气相产物的压力为19～21kPa、温度为36～45℃；进一步优选地，所述第一气相产物的压力为19.5～20.5kPa、温度为38～42℃。

本发明与现有技术不同之处在于，本发明通过脱丙烷塔和DME脱除塔联用，简单高效的脱除DME，设备投资低。本发明具体有以下优点：(1)工艺流程简单、不需增加额外设备，减少设备投资费用；(2)操作简单，不使用萃取精馏方法，而是通过脱丙烷塔和DME脱除塔联用，使得DME从DME脱除塔底部脱除，使得脱丙烷塔塔顶产物中的DME含量降到ppm级，保证了丙烯产品的纯度；(3)能耗低，通过汽油塔塔顶冷凝器预热脱丙烷塔的液态烃进料，降低了脱丙烷塔的再沸器的负荷，降低了公用工程的加热冷却能耗。

附图说明

图1为本发明的DME脱除系统的示意图。

附图标记说明：1-汽油塔塔顶冷凝器；2-脱丙烷塔；3-DME脱除塔；4-汽油塔；101-气态烃；102-液态烃；103-C3及C3以下轻组分；104-C4、DME及少量C3和C4+烃；105-液态C4；106-C4+烃；107-循环烃；108-汽油。

具体实施方式

以下将结合附图和实施例对本发明进行详细说明，但本发明的内容并不局限于此。本发明中，C3是指MTP产物中具有3个碳原子的组分；C3以下或C3-是指MTP产物中少于3个碳原子的组分；C4是指MTP产物中具有4个碳原子的组分；C4以上或C4+是指MTP产物中大于4个碳原子的组分。

如图1所示，本发明的DME脱除系统包括急冷单元5(也称激冷单元)、压缩单元6、脱丙烷塔2和脱DME塔3。其中，所述急冷单元5用于对来自丙烯合成反应器的MTP产物进行急冷，以使所述MTP产物中的部分组分冷凝形成油水混合物，从而将所述MTP产物分离为第一气相产物和第一液相产物。所述急冷单元5为本领域熟知，例如可以包括一个或多个串联的急冷塔(也称激冷塔)，在急冷塔内通过使气相产物与急冷水逆流接触，以降低温度从而使产物中的部分组分(如重组分)冷凝，所述急冷塔可以是本领域中常用的那些，例如CN202860169U、CN202237336U或CN102345578B中公开的急冷塔，这里不再赘述。优选地，所述第一气相产物的压力为19～21kPa、温度为36～45℃；进一步优选地，所述第一气相产物的压力为19.5～20.5kPa、温度为38～42℃，经急冷单元处理后，MTP产物气中的水与重烃类化合物被分离出去。

所述压缩单元6用于对来自所述急冷单元5的第一气相产物进行压缩，以使所述第一气相产物分离为第二气相产物和第二液相产物；本领域技术人员理解，当对气相进行压缩时，可使其中的部分组分(例如较重组分)液化，可以实现上述功能的压缩单元为本领域熟知，例如包括压缩机和气液分离罐，压缩后的产物进入气液分离罐，实现气液分离，从而得到第二气相产物和第二液相产物，这里不再赘述。优选地，进入所述脱丙烷塔的第二气相产物的压力为2.15～2.25MPa、温度为36～42℃，进一步优选地，进入所述脱丙烷塔的第二气相产物的压力为2.18～2.22MPa、温度为38～40℃；进入所述脱丙烷塔的第二液相产物的压力为2.3～2.4MPa；温度为33～37℃，进一步优选地，进入所述脱丙烷塔的第二液相产物的压力为2.33～2.37MPa；温度为34～36℃。

所述脱丙烷塔2的塔板段从上之下依次设有第一进料口、侧线进料口、侧线出料口和第二进料口(图中未示出)；所述第一进料口用于接收来自所述压缩单元6的第二气相产物，所述第二进料口用于接收来自所述压缩单元6的第二液相产物，所述侧线出料口用于将所述脱丙烷塔2内的物料经侧线引出至脱DME塔3内，所述侧线进料口用于将所述脱DME塔3的塔顶出料送入所述脱丙烷塔2；所述脱丙烷塔2用于对自第一进料口和第二进料口引入的物料进行精馏，以降低其塔底产物的丙烷含量，当然本领域技术人员可以理解，为保证塔顶产物中DME的脱除，还应尽量减少塔顶产物中的DME含量；在一个实施例中，所述脱丙烷塔2包括脱丙烷塔塔顶冷凝器和脱丙烷塔塔底再沸器(图中未示出)，所述脱丙烷塔塔顶冷凝器用于对所述脱丙烷塔的塔顶产物进行冷凝，以提供塔顶回流，这些均匀本领域技术人员所熟知的精馏塔常规配置，这里不再赘述。优选地，所述脱丙烷塔2的操作条件为：塔底压力为2.25～2.35MPa，塔底温度155～165℃，塔顶压力为2.05～2.15MPa，塔顶温度24～30℃；进一步优选地，塔底压力为2.28～2.32MPa，塔底温度158～163℃，塔顶压力为2.08～2.12MPa，塔顶温度25～27℃。

脱DME塔3用于对自所述侧线出料口引入的物料进行精馏，以降低其塔顶产物的DME含量，并将塔顶产物自所述侧线进料口送入所述脱丙烷塔2，其中，自所述侧线引出口引出的物料量不少于所述侧线引出口下方第一块塔板处的上升物料量的45％，即将该塔板处的上升物料中的至少45％经侧线引出；优选为45％～75％。在一个实施例中，所述脱DME塔3包括脱DME塔塔顶冷凝器和脱DME塔塔底再沸器(图中未示出)，所述脱DME塔塔顶冷凝器用于对所述脱DME塔的塔顶产物进行冷凝，以提供塔顶回流，这些均匀本领域技术人员所熟知的精馏塔常规配置，这里不再赘述。优选地，所述DME脱除塔3的操作条件为：塔底压力为2.1～2.3MPa，塔底温度115～135℃，塔顶压力为1.95～2.05MPa，塔顶温度42～48℃；进一步优选地，塔底压力为2.1～2.15MPa，塔底温度115～120℃，塔顶压力为1.98～2.02MPa，塔顶温度44～46℃。

在一种实施方式中，所述DME脱除系统还包括汽油塔4，用于对来自所述脱丙烷塔的塔底产物进行精馏，以在塔底得到汽油产物。所述汽油塔4包括汽油塔塔顶冷凝器1和汽油塔塔底再沸器(图中未示出)，所述汽油塔塔顶冷凝器1用于使所述汽油塔的塔顶产物与所述第二液相产物换热，从而可以减少所述脱丙烷塔塔底再沸器的负荷。优选地，所述汽油塔4还设有汽油塔侧线引出口，以引出C4-C6烃组分作为丙烯合成塔的循环进料。

来自所述压缩单元6的液态烃102(第二液相产物)和汽油塔塔顶冷凝器1换热升温之后，和来自所述压缩单元6的气态烃101(第二气相产物)进入脱丙烷塔2精馏，塔顶产物C3烃及C3以下轻组分103经后续进一步分离得到合格丙烯产品；侧线引出物料主要为DME、C4以及C4以上重烃和C3及C3以下轻组分，经DME脱除塔3精馏，在塔底得到含有DME、C4以及C4以上重烃和微量的C3烃组分的塔底产物，在塔顶得到含有C3及C3以下轻组分以及少量DME的塔顶产物，返回脱丙烷塔2继续处理。

本领域技术人员理解，当脱丙烷塔2塔顶产品C3及C3以下轻组分103含有较多的DME时，可以通过调节气态烃和液态烃的进料位置，以及侧线引出和进料位置，来调节塔顶产品的DME含量，例如固定脱丙烷塔2侧线引出位置在液态烃进料位置上方1块塔板处，侧线进料位置在液态烃进料位置上方2-3块塔板处，直到塔顶产物103中DME含量降至不超过5PPM，优选不超过1PPM，以保证丙烯产品的纯度。当然，本领域技术人员理解，还可以在所述压缩单元6与所述脱丙烷塔2之间设置其它的加热或冷却设备，以调节所述脱丙烷塔2的进料参数，进而调节脱丙烷塔2塔顶产品，这是本领域技术人员容易想到的，这里不再赘述。

对于所述汽油塔4，来自脱丙烷塔2的塔底产物C4烃及C4以上重烃组分经汽油塔4得到作为LPG的液态C4烃组分的塔顶产物105、作为循环烃的C4-C6烃组分的侧线产物106和作为汽油产品的C6及C6以上重烃组分的塔底产物108；其侧线产品106与脱DME塔3的塔底产物104混合得到DME、C4-C6烃和少量的C3的混合物107，作为循环产物返回MTP反应器，从而实现了未反应DME的循环和再利用。优选地，所述汽油塔4的操作压力1.65～1.85MPa，塔底温度210～230℃。

下面通过实施例对本发明进行非限制性的说明。

来自丙烯合成反应器的MTP产物经急冷单元和压缩单元处理后到的第二气相产物(气态烃)和第二液相产物(液态烃)分别见表1。

所述脱丙烷塔设有150块塔板，由上往下，所述第一进料口、侧线进料口、侧线出料口和第二进料口分别设置在第90块塔板处、第96块塔板处、第99块塔板处、以及第100块塔板处。所述脱丙烷塔的操作参数为：塔底操作压力约为2.30MPa，塔底温度约为161℃；塔顶操作压力约为2.1MPa，塔顶温度约为26.1℃，回流比为1.7。所述脱DME塔设有50块塔板，由上往下，其进料位置设置在第20块塔板处，自所述侧线引出口引出的物料量为所述侧线引出口下方第一块塔板处的上升物料量的48.5％。所述脱DME塔的操作参数为：塔底操作压力约为2.1MPa，塔底温度约为116℃；塔顶操作压力约为2.0MPa，塔顶温度约为45.3℃，回流比为2.5。所述脱DME塔的塔顶产物中，DME含量为0.004mol％。

所述脱丙烷塔的塔顶产物见表1。

表1

表1中，除特别标明单位为PPM的外，其余组分的单位为mol％。

由表1可见，本发明的分离系统可以成功分离出C3及C3以下轻组分中的DME。

Claims (8)

1.一种MTP产物中的DME脱除系统，包括：

急冷单元，用于对MTP产物进行急冷，以使所述MTP产物中的部分组分冷凝，从而将所述MTP产物分离为第一气相产物和第一液相产物；

压缩单元，用于对来自所述急冷单元的第一气相产物进行压缩，以使所述第一气相产物分离为第二气相产物和第二液相产物；

脱丙烷塔，所述脱丙烷塔的塔板段从上至下依次设有第一进料口、侧线进料口、侧线出料口和第二进料口；所述第一进料口用于接收来自所述压缩单元的第二气相产物，所述第二进料口用于接收来自所述压缩单元的第二液相产物，所述侧线出料口用于将所述脱丙烷塔内的物料经侧线引出至脱DME塔内，所述侧线进料口用于将所述脱DME塔的塔顶出料送入所述脱丙烷塔；所述脱丙烷塔用于对自第一进料口和第二进料口引入的物料进行精馏，以降低其塔底产物的丙烷含量；和

脱DME塔，用于对自所述侧线出料口引入的物料进行精馏，以降低其塔顶产物的DME含量，并将塔顶产物自所述侧线进料口送入所述脱丙烷塔；

所述DME脱除系统还包括汽油塔，用于对来自所述脱丙烷塔的塔底产物进行精馏，以在塔底得到汽油产物；

所述汽油塔包括汽油塔塔顶冷凝器和汽油塔塔底再沸器，所述汽油塔塔顶冷凝器用于使所述汽油塔的塔顶产物与所述第二液相产物换热。

2.根据权利要求1所述的DME脱除系统，其特征在于，所述脱丙烷塔包括脱丙烷塔塔顶冷凝器和脱丙烷塔塔底再沸器，所述脱丙烷塔塔顶冷凝器用于对所述脱丙烷塔的塔顶产物进行冷凝，以提供塔顶回流。

3.根据权利要求1所述的DME脱除系统，其特征在于，所述脱DME塔包括塔顶冷凝器和塔底再沸器，所述塔顶冷凝器用于对所述脱DME塔的塔顶产物进行冷凝，以提供塔顶回流。

4.利用如权利要求1-3中任一项所述的DME脱除系统脱除DME的方法，其特征在于，自所述侧线出料口引出的物料量不少于所述侧线出料口下方第一块塔板处的上升物料量的45％。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，自所述侧线出料口引出的物料量为所述侧线出料口下方第一块塔板处的上升物料量的45％～75％。

6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述脱丙烷塔的操作条件为：塔底压力为2.25～2.35MPa，塔底温度155～165℃，塔顶压力为2.20～2.30MPa，塔顶温度24～30℃；所述脱DME塔的操作条件为：塔底压力为2.1～2.3MPa，塔底温度115～135℃，塔顶压力为1.95～2.05MPa，塔顶温度42～48℃。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，进入所述脱丙烷塔的第二气相产物的压力为2.15～2.25MPa、温度为36～42℃；进入所述脱丙烷塔的第二液相产物的压力为2.3～2.4MPa；温度为33～37℃。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，第一气相产物的压力为19～21kPa、温度为36～45℃。