CN107056575A - Mto工艺与石脑油及丙烷裂解前脱乙烷工艺耦合的方法 - Google Patents

Mto工艺与石脑油及丙烷裂解前脱乙烷工艺耦合的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种MTO工艺与石脑油及丙烷裂解前脱乙烷工艺耦合的方法，主要解决现有耦合技术中裂解原料成本高、丙烯产量低，甲醇无法替代部分石脑油及丙烷在前脱乙烷分离流程上增产丙烯的问题。本发明通过采用一种MTO工艺与石脑油及丙烷裂解前脱乙烷工艺耦合的方法，在依托乙烯装置前脱乙烷现有设备并保持相同乙烯总产能的前提下，采用甲醇替代部分石脑油和丙烷增产丙烯的方法。100～120万吨/年乙烯装置可少投石脑油29.88～44.85万吨/年，少投丙烷51.55～77.39万吨/年，增产丙烯8.27～21.22万吨/年，产品与原料差价节省21700～91000万元/年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前脱乙烷工艺耦合的方法
技术领域
本发明涉及一种MTO工艺与石脑油及丙烷裂解前脱乙烷工艺耦合的方法。
背景技术
乙烯主要是通过裂解石油产品来获得的，裂解工艺技术的发展是石油化工的一个重要发展方向。长期以来，热裂解制备乙烯的技术朝着高温，短停留时间，低烃分压，加大操作弹性，增长运转周期，简化操作等方面努力，以期达到高收率，低能耗，原料变化适应性强，裂解炉运转周期长，维修方便的目的。近年来，各专利商又在提高反应选择性、对原料的灵活性和增加单炉裂解能力等方面取得了很大的进展。现有乙烯生产装置分离流程之一是采用前脱乙烷分离技术：裂解炉出口的裂解气经过急冷单元和压缩单元处理以后，送脱乙烷塔进行分馏，脱乙烷塔顶轻组分送入脱甲烷塔，分离出氢和甲烷后，将碳二馏分送乙烯精馏塔，分离出乙烯产品。脱乙烷塔釜液送至脱丙烷塔，然后再经丙烯精馏塔和脱丁烷塔进一步分馏。该分离流程是从碳二开始切割分馏，通常称为前脱乙烷分离流程。
由于我国的能源结构是“多煤贫油”，石油消费始终保持一定的增长速度，对外依存度60％左右，石油能源的安全性差。因此，由煤制备的甲醇作为生产低碳烯烃的原料替代部分由原油炼制的石脑油和轻烃裂解原料，不仅技术水平先进，经济效益显著，而且从能源战略高度考虑，“以煤代油”符合国家优化能源结构的发展战略，从而保证我国能源的安全性，走可持续发展的道路。
甲醇制烯烃MTO技术采用类似于催化裂化FCC工艺方法，即：转化反应和催化剂烧焦再生连续进行流化的催化裂化技术，通过不断补充再生后的催化剂，保证催化剂的反应活性和选择性稳定，使转化反应平稳进行。MTO技术目前国内外已具有多种相当成熟的工艺，本发明采用中科院大连化物所、陕西新兴煤化工科技发展有限公司、中石化洛阳工程公司共同开发的DMTO技术，以甲醇为原料，进行一步催化反应，直接转化生成低碳烯烃产品。近年来MTO技术的应用越来越多。中石化洛阳石油化工有限公司申请了多项MTO的新工艺技术，如授权公告号CN102060645B一种甲醇脱水制烯烃工艺和授权公告号CN100398498C甲醇转化制取低碳烯烃气体的分离方法等。此外还有授权公告号CN202638401U一种甲醇制取低碳烯烃反应器，授权公告号CN101367697B一种MTO/MTP反应产物中轻烃产品的分离方法，授权公告号CN102408294B甲醇制烯烃反应系统与烃热解系统的综合，授权公告号CN104193574B一种MTO工艺与石脑油蒸汽裂解制乙烯工艺的耦合方法，公开了MTO装置与蒸汽热裂解装置前脱乙烷分离流程耦合的工艺技术，由此可以增产丙烯7.96～21.01万吨/年。
现有技术中的授权公告号CN1048711C和授权公告号CN101967077B仅仅应用于石脑油蒸汽热裂解的乙烯装置中；现有授权公告号CN202638401U及授权公告号CN100398498C、CN101367697B只涉及MTO装置的新工艺技术；授权公告号CN102408294B虽然将MTO装置与乙烯裂解装置结合，但是并没有后续的前脱乙烷分离流程；授权公告号CN104193574B虽然将MTO装置与乙烯装置进行了耦合，但是乙烯裂解使用的原料全部为石脑油，所得的低碳烯烃收率不高，增产丙烯不多，尚未见甲醇替代部分石脑油和丙烷工艺方法的报道。
由此，现有技术乙烯装置采用石脑油及丙烷裂解的传统路线，存在裂解原料成本高、低碳烯烃收率少、丙烯产量低，甲醇无法替代部分石脑油及丙烷在前脱乙烷分离流程上增产丙烯等问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有耦合技术中裂解原料成本高、低碳烯烃收率低、丙烯产量低，甲醇无法替代部分石脑油及丙烷在前脱乙烷分离流程上增产丙烯的问题，提供一种新的MTO工艺与石脑油及丙烷裂解前脱乙烷工艺耦合的方法。该方法用于低碳烯烃的生产中，具有裂解原料成本低、丙烯产量高，甲醇能够替代部分石脑油及丙烷在前脱乙烷分离流程上增产丙烯的优点。
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前脱乙烷工艺耦合的方法，MTO产品气经压缩、干燥后进入粗分离塔，包括C2和C2以下轻组分及部分C3组分的粗分离塔塔顶物流进入石脑油及丙烷裂解制乙烯工艺流程中的脱乙烷塔，包括剩余部分C3及C4和C4以上重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制乙烯工艺流程中的脱丁烷塔，其中，石脑油及丙烷裂解制乙烯工艺采用前脱乙烷分离流程，依托石脑油及丙烷裂解制乙烯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，通过降低石脑油及丙烷进料量保持所述脱乙烷塔进料中的乙烯、丙烯流量不变。
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0.6MPaG～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制乙烯工艺中，裂解原料石脑油与丙烷的质量比为3/7，裂解产品中丙烯与乙烯的质量比为0.46。
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和C2以下轻组分及部分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制乙烯工艺流程中的脱乙烷塔。
上述技术方案中，优选地，乙烯装置公称能力为100～120万吨/年，MTO装置公称能力为180万吨/年。
本发明依托乙烯装置现有设备，用甲醇替代部分石脑油和丙烷的一体化工艺方法增产丙烯产品。对于100～120万吨/年乙烯装置来说，可少投石脑油29.88～44.85万吨/年，少投丙烷51.55～77.39万吨/年，增产丙烯8.27～21.22万吨/年；同时产品与原料差价节省21700～91000万元人民币/年，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
【比较例1】
现有技术中的乙烯装置采用前脱乙烷工艺流程，公称能力120万吨/年，石脑油/丙烷比＝3/7，裂解选择性P/E＝0.46，聚合级乙烯≥99.95wt％，乙烯产量120.00万吨/年；聚合级丙烯≥99.6wt％，丙烯产量55.48万吨/年。
【实施例1】
采用本发明MTO工艺与石脑油及丙烷裂解前脱乙烷工艺耦合的方法，乙烯装置仍采用前脱乙烷工艺流程，公称能力120万吨/年，裂解选择性P/E＝0.46；新增MTO装置公称能力180万吨/年，反应强度：乙烯/丙烯比＝1.5，粗分离塔的操作条件：温度为-10℃，压力为1.5MPaG。
本发明所涉及的耦合方法的工艺流程如下：乙烯装置的石脑油和丙烷裂解原料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送压缩区增压；增压后的裂解气物料与MTO装置物料合并的物料送脱乙烷塔，塔顶分离出C2和C2以下轻组分物料送脱甲烷塔，塔顶分离出甲烷氢物料，塔釜分离出C2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；脱乙烷塔塔釜分离出C3和C3以上重组分物料送脱丙烷塔，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以上重组分物料与MTO装置物料合并后送脱丁烷塔，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装置的甲醇原料送MTO反应单元发生催化反应生成乙烯、丙烯等低碳烯烃并经预处理后成为产品气物料，经产品气压缩机一段增压为产品气物料，经产品气压缩机二段增压为产品气物料送水洗/碱洗塔，塔顶的产品气物料经产品气压缩机三段增压为产品气物料送粗分离塔，塔顶分离出含部分C3和C3以下轻组分的物料经产品气压缩机四段增压后送乙烯装置进一步处理；粗分离塔塔釜分离出含部分C3和C3以上重组分物料送脱丙烷塔，塔顶分离出C3物料送丙烯精馏塔，塔釜分离出C4和C4以上重组分物料送乙烯装置进一步处理；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。
由此，采用本发明MTO工艺与石脑油及丙烷裂解前脱乙烷工艺耦合的方法，聚合级乙烯≥99.95wt％，乙烯产量120.00万吨/年；聚合级丙烯≥99.6wt％，丙烯产量63.75万吨/年，与【比较例1】相比，少投石脑油44.85万吨/年，少投丙烷77.39万吨/年，增产丙烯8.27万吨/年，产品与原料差价可节省91000万元人民币/年。
【比较例2】
现有技术中的乙烯装置采用前脱乙烷工艺流程，公称能力110万吨/年，石脑油/丙烷比＝3/7，裂解选择性P/E＝0.46，聚合级乙烯≥99.95wt％，乙烯产量110.00万吨/年；聚合级丙烯≥99.6wt％，丙烯产量50.85万吨/年。
【实施例2】
按照实施例1所述的条件和步骤，本发明中的乙烯装置仍采用前脱乙烷工艺流程，仅仅公称能力改为110万吨/年，石脑油/丙烷比＝3/7，裂解选择性P/E＝0.46；新增MTO装置公称能力180万吨/年，反应强度：乙烯/丙烯比＝1.5，粗分离塔的操作条件：温度为-20℃，压力为0.6MPaG。由此，采用本发明MTO工艺与石脑油及丙烷裂解前脱乙烷工艺耦合的方法，聚合级乙烯≥99.95wt％，乙烯产量110.00万吨/年；聚合级丙烯≥99.6wt％，丙烯产量59.13万吨/年，与【比较例2】相比，少投石脑油44.85万吨/年，少投丙烷77.39万吨/年，增产丙烯8.27万吨/年，产品与原料差价可节省91000万元人民币/年。
【比较例3】
现有技术中的乙烯装置采用前脱乙烷工艺流程，公称能力100万吨/年，石脑油/丙烷比＝3/7，裂解选择性P/E＝0.46，聚合级乙烯≥99.95wt％，乙烯产量100.00万吨/年；聚合级丙烯≥99.6wt％，丙烯产量46.23万吨/年。
【实施例3】
按照实施例1所述的条件和步骤，本发明中的乙烯装置仍采用前脱乙烷工艺流程，仅仅公称能力改为100万吨/年，石脑油/丙烷比＝3/7，裂解选择性P/E＝0.46；新增MTO装置公称能力180万吨/年，反应强度：乙烯/丙烯比＝0.8，粗分离塔的操作条件：温度为10℃，压力为3.0MPaG。由此，采用本发明MTO工艺与石脑油及丙烷裂解前脱乙烷工艺耦合的方法，聚合级乙烯≥99.95wt％，乙烯产量100.00万吨/年；聚合级丙烯≥99.6wt％，丙烯产量67.45万吨/年，与【比较例3】相比，少投石脑油29.88万吨/年，少投丙烷51.55万吨/年，增产丙烯21.55万吨/年，产品与原料差价可节省21700万元人民币/年。
【实施例4】
按照实施例3所述的条件和步骤，仅仅改变新增MTO装置反应强度：乙烯/丙烯比＝0.9，粗分离塔的操作条件：温度为5℃，压力为2.5MPaG。采用本发明的方法以后，聚合级乙烯≥99.95wt％，乙烯产量100.00万吨/年；聚合级丙烯≥99.6wt％，丙烯产量65.17万吨/年，与【比较例3】相比，少投石脑油32.38万吨/年，少投丙烷55.88万吨/年，增产丙烯18.94万吨/年，产品与原料差价可节省32400万元人民币/年。
【实施例5】
按照实施例3所述的条件和步骤，仅仅改变新增MTO装置反应强度：乙烯/丙烯比＝1.0，粗分离塔的操作条件：温度为-15℃，压力为1.0MPaG。采用本发明的方法以后，聚合级乙烯≥99.95wt％，乙烯产量100.00万吨/年；聚合级丙烯≥99.6wt％，丙烯产量63.11万吨/年，与【比较例3】相比，少投石脑油34.81万吨/年，少投丙烷60.07万吨/年，增产丙烯16.88万吨/年，产品与原料差价可节省43900万元人民币/年。
【实施例6】
按照实施例3所述的条件和步骤，仅仅改变新增MTO装置反应强度：乙烯/丙烯比＝1.2，粗分离塔的操作条件：温度为0℃，压力为2.2MPaG。采用本发明的方法以后，聚合级乙烯≥99.95wt％，乙烯产量100.00万吨/年；聚合级丙烯≥99.6wt％，丙烯产量59.39万吨/年，与【比较例3】相比，少投石脑油39.30万吨/年，少投丙烷67.82万吨/年，增产丙烯13.16万吨/年，产品与原料差价可节省66000万元人民币/年。
【实施例7】
按照实施例3所述的条件和步骤，仅仅改变新增MTO装置反应强度：乙烯/丙烯比＝1.5，粗分离塔的操作条件：温度为0℃，压力为2.2MPaG。采用本发明的方法以后，聚合级乙烯≥99.95wt％，乙烯产量100.00万吨/年；聚合级丙烯≥99.6wt％，丙烯产量54.50万吨/年，与【比较例3】相比，少投石脑油44.85万吨/年，少投丙烷77.39万吨/年，增产丙烯8.27万吨/年，产品与原料差价可节省91000万元人民币/年。
本发明所述的实施例汇总数据见表1：
表1
本发明实施例所述增产丙烯与现有技术授权公告号CN104193574B增产丙烯的比较，见表2：
表2
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6 实施例7
本发明所述的增产丙烯(万吨/年) 8.27 8.27 21.22 18.94 16.88 13.16 8.27
CN104193574B增产丙烯(万吨/年) 7.96 7.96 21.01 18.72 16.64 12.88 7.96
增产丙烯的增量(万吨/年) 0.31 0.31 0.21 0.22 0.24 0.28 0.31
增产丙烯的增量(％) 3.89 3.89 1.00 1.18 1.44 2.17 3.89

Claims (7)

1.一种MTO工艺与石脑油及丙烷裂解前脱乙烷工艺耦合的方法，MTO产品气经压缩、干燥后进入粗分离塔，包括C2和C2以下轻组分及部分C3组分的粗分离塔塔顶物流进入石脑油及丙烷裂解制乙烯工艺流程中的脱乙烷塔，包括剩余部分C3及C4和C4以上重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制乙烯工艺流程中的脱丁烷塔，其中，石脑油及丙烷裂解制乙烯工艺采用前脱乙烷分离流程，依托石脑油及丙烷裂解制乙烯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，通过降低石脑油及丙烷进料量保持所述脱乙烷塔进料中的乙烯、丙烯流量不变。
2.根据权利要求1所述MTO工艺与石脑油及丙烷裂解前脱乙烷工艺耦合的方法，其特征在于所述粗分离塔的操作条件：温度为-20℃～10℃，压力为0.6MPaG～3.0MPaG。
3.根据权利要求1所述MTO工艺与石脑油及丙烷裂解前脱乙烷工艺耦合的方法，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前脱乙烷工艺耦合的方法，其特征在于所述石脑油及丙烷裂解制乙烯工艺中，裂解原料石脑油与丙烷的质量比为3/7，裂解产品中丙烯与乙烯的质量比为0.46。
5.根据权利要求1所述MTO工艺与石脑油及丙烷裂解前脱乙烷工艺耦合的方法，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前脱乙烷工艺耦合的方法，其特征在于所述包括C2和C2以下轻组分及部分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制乙烯工艺流程中的脱乙烷塔。
7.根据权利要求1所述MTO工艺与石脑油及丙烷裂解前脱乙烷工艺耦合的方法，其特征在于乙烯装置公称能力为100～120万吨/年，MTO装置公称能力为180万吨/年。
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