CN109651043A - 石脑油及乙烷裂解前脱丙烷与mto耦合的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种石脑油及乙烷裂解前脱丙烷与MTO耦合的方法，主要解决现有技术中乙烯收率低、裂解原料消耗大、工程投资高的问题。本发明通过采用一种石脑油及乙烷裂解前脱丙烷与MTO耦合的方法，在保持乙烯产量不变的前提下，采用甲醇和乙烷替代部分石脑油作为原料以减少石脑油的消耗。同时，取消MTO装置脱甲烷、脱乙烷、脱丁烷、乙烯精馏、乙烯冷冻等系统，节约投资7.88亿元的技术方案较好地解决了上述问题，可用于石脑油及乙烷裂解前脱乙烷与MTO耦合中。

Description

石脑油及乙烷裂解前脱丙烷与MTO耦合的方法

技术领域

本发明涉及一种石脑油及乙烷裂解前脱丙烷与MTO耦合的方法。在保持乙烯产量不变的前提下，依托乙烯装置前脱丙烷现有分离设备，并与MTO装置耦合以减少MTO装置的分离设备。同时优化裂解原料结构，采用甲醇原料和乙烷原料替代部分石脑油原料，减少裂解原料消耗。由此本发明降低了工艺生产装置的固定投资和运行成本，提高了工艺生产装置应对原料和产品市场价格变化的应变能力，可应用于乙烯、丙烯和低碳烯烃的工业生产中。

背景技术

乙烯产量一个国家石油化工行业整体发展水平的标志，目前，我国乙烯生产能力仅次于美国，居世界第二位。乙烯装置是石油化工行业的龙头装置，我国大多采用石脑油作为裂解原料，由此消耗大量进口的原油。随着国际原油市场价格动荡变化，节能和环保要求的不断提高，乙烯装置裂解原料轻质化、优质化、多元化是发展的趋势。石脑油作为裂解原料的乙烯收率约为25～35％，丙烯收率约为10～20％；而乙烷裂解的乙烯收率能达到50％以上，远远高于石脑油裂解的乙烯收率，但丙烯收率却较低，只有2％左右。因此，灵活采用石脑油原料和乙烷原料进行裂解制备乙烯产品，能够提高乙烯的收率。另外，我国是产煤大国，由煤制备甲醇再生产烯烃的工艺技术日趋完善，其中甲醇制烯烃MTO装置的乙烯/丙烯质量比在0.8～1.5之间，在生产乙烯产品的同时可以生产较多的丙烯产品。因此，采用乙烷原料和甲醇原料替代部分石油制品的石脑油原料，可以有效地提高抵抗进口原油价格变化等市场风险的能力，降低工艺装置的生产成本。

乙烯装置包括裂解过程和分离过程，分离过程是乙烯装置重要的工艺过程之一。现有乙烯生产装置采用前脱丙烷分离流程，在脱甲烷塔之前，裂解气首先在脱丙烷塔将碳三及轻组分与碳四及重组分进行分离，然后将分离出的碳三及轻组分送入深冷系统进一步分离，最后得到聚合级乙烯产品和聚合级丙烯产品。

甲醇制烯烃技术MTO由反应技术和分离技术组成，反应技术以甲醇为原料通过催化反应生产乙烯、丙烯等烯烃混和物，而分离技术则是将这些烯烃混和物经过冷却、压缩、脱除杂质、精馏分离等过程，最终生产出聚合级乙烯产品和聚合级丙烯产品。

现有技术中的专利申请号CN201410399676.2公开了MTO工艺与石脑油裂解前脱丙烷工艺耦合的方法，首先采用预切割塔分离MTO产品气，然后将C2以下及部分C3组分物流进入石脑油裂解前脱丙烷工艺进行耦合的技术方案。专利申请号CN201710323840.5公开了MTO工艺与石脑油及丙烷裂解前脱丙烷工艺耦合的方法，采用甲醇原料和丙烷原料代替部分石脑油原料，由此可增加丙烯产品产量，减少石脑油原料消耗，降低工艺装置运行成本和固定投资成本，提高工艺生产装置的经济效益。

现有技术中单独设置的甲醇制烯烃MTO工艺生产装置，存在分离流程复杂冗长、设备数量庞大、固定投资成本高昂的问题。现有技术中的专利申请号CN201410399676.2和专利申请号CN201710323840.5仅仅将石脑油作为裂解原料的乙烯装置与甲醇制烯烃MTO装置进行耦合，或者仅仅将石脑油和丙烷作为裂解原料的乙烯装置与甲醇制烯烃MTO装置进行耦合，未采用乙烷作为裂解原料，存在乙烯收率低、裂解原料消耗大、运行费用高的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有技术中乙烯收率低、裂解原料消耗大、工程投资高的问题，提供一种新的石脑油及乙烷裂解前脱丙烷与MTO耦合的方法，具有乙烯收率高、裂解原料消耗小、工程投资低的优点。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案如下：一种石脑油及乙烷裂解前脱丙烷与MTO耦合的方法，甲醇进入MTO反应单元经催化反应生成烯烃产品气，经预分离单元后分成两股：第一股为部分C3组分及全部的C2及C2以下组分，送往乙烯装置脱丙烷单元进行分离；第二股是烯烃产品气中剩余的C3组分及全部的C4及C4以上组分，送往MTO分离系统，分离得到丙烯产品、丙烷产品以及C4及C4以上组分，C4及C4以上组分送入乙烯装置脱丁烷单元；石脑油原料和乙烷原料进入乙烯装置裂解单元，生成的裂解气经急冷、压缩、碱洗、干燥后，与来自MTO反应单元生成的第一股烯烃产品气混和后进入乙烯装置脱丙烷塔，塔底分离出的C4及C4以上组分与来自MTO分离系统的C4及C4以上组分混和后送入乙烯装置脱丁烷单元，最终塔顶得到混合C4产品，塔底得到裂解汽油产品；脱丙烷塔塔顶出料经乙烯装置脱甲烷、脱乙烷、乙烯精馏、丙烯精馏单元最终得到甲烷氢、乙烯、丙烯、乙烷、丙烷产品，乙烷、丙烷作为裂解料返回乙烯装置裂解炉。

上述技术方案中，优选地，石脑油及乙烷裂解制乙烯装置的乙烯公称能力为80～150万吨/年，保持乙烯装置的乙烯公称能力不变，有部分石脑油裂解原料被甲醇替代，此时乙烯装置的裂解、急冷、压缩和碱洗单元都减负荷操作，根据乙烯装置规模不同，负荷为原有单独乙烯装置满负荷的60％～80％左右。

上述技术方案中，优选地，乙烯装置裂解气经急冷、压缩、碱洗、干燥后，与MTO反应单元预分离后的烯烃产品气共用一套脱丙烷、脱甲烷、脱乙烷、脱丁烷、乙烯精馏、丙烯精馏分离系统，整个耦合流程的乙烯公称能力与单独乙烯装置保持一致为，整个耦合流程中MTO部分与耦合之前单独MTO装置相比，取消了MTO装置的脱甲烷、脱乙烷、脱丁烷、乙烯精馏、乙烯冷冻系统，而且减少了丙烯精馏系统的处理能力。

上述技术方案中，优选地，石脑油及乙烷裂解制乙烯装置采用前脱丙烷分离工艺，其裂解原料为70wt％乙烷原料和30wt％石脑油原料，乙烷和石脑油作为裂解原料分别进入蒸汽裂解炉进行裂解反应，裂解选择性丙烯/乙烯质量比＝0.47。

上述技术方案中，优选地，MTO装置公称能力为180万吨/年甲醇。

上述技术方案中，优选地，所述预分离单元的操作条件为：操作压力0.6～3.0MPaA，操作温度-30～15℃。

上述技术方案中，优选地，MTO反应单元产生的产品气经过预分离单元后分成两股，第一股与第二股产品气的质量流量之比为1.2～2.6：1。

上述技术方案中，优选地，MTO反应单元的反应强度为：乙烯/丙烯质量比＝0.8～1.2：1。

本发明中，MTO反应单元的操作条件为：反应压力0.15～0.50MPaA，反应温度400～550℃；乙烯装置裂解炉的操作条件为：反应压力0.10～0.25MPaA，反应温度810～870℃。

本发明涉及一种石脑油及乙烷裂解前脱丙烷与MTO耦合的方法，主要解决现有技术存在的分离流程长、设备数量多、工程固定投资高、裂解原料消耗大、运行费用高、丙烯产量少的问题。提供一种经济有效的生产低碳烯烃的方法，将乙烯装置前脱丙烷分离系统与MTO装置分离系统进行耦合，充分依托乙烯装置前脱丙烷分离流程的现有设备，仅新增MTO反应系统及分离系统的少量设备，采用甲醇原料和乙烷原料替代部分石脑油原料生产低碳烯烃，由此优化原料结构，显著减少石脑油耗量，有效降低原料的成本，更加灵活地应对原料和产品结构或价格的多样性变化，同时也具有可观的经济效益，是一条可行的生产低碳烯烃工艺技术路线。本发明在依托乙烯装置前脱丙烷现有设备并保持相同乙烯总产能的前提下，采用甲醇和乙烷替代部分石脑油作为裂解原料，对于80～150万吨/年乙烯装置来说，可少投石脑油219.78～402.11万吨/年。同时，取消MTO装置脱甲烷、脱乙烷、脱丁烷、乙烯精馏、乙烯冷冻等系统，节约180万吨/年MTO装置投资7.88亿元人民币，取得了较好的技术经济效果，可应用于低碳烯烃的工业生产中。

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丙烷工艺流程，公称能力80万吨/年，热裂解原料为石脑油，裂解选择性P/E＝0.47。乙烯产量80万吨/年，丙烯产量37.6万吨/年，消耗石脑油254.96万吨/年。

【实施例1】

采用本发明一种石脑油及乙烷裂解前脱丙烷与MTO耦合的方法，工艺流程如下：乙烯装置反应系统：石脑油原料和乙烷原料进入裂解单元，在裂解炉内发生裂解反应，从裂解炉流出的裂解气送往急冷单元，裂解气在急冷单元中经急冷、水洗后，冷凝分离出裂解汽油和裂解燃料油作为最终副产品送出界外，其余裂解气送往压缩及碱洗单元，对裂解气进行压缩、碱洗、干燥后，送往下游分离系统。MTO装置反应系统：甲醇进入原料反应系统，经催化反应及预分离后，将其切割为2股物流：塔底为一股含部分C3及更重组分，送往MTO分离系统；塔顶为一股含部分C3以及更轻组分，与乙烯装置压缩及碱洗单元出口物流混和后送入耦合的分离系统。耦合装置分离系统：脱丙烷系统，将物流分离成两股物流：塔顶为一股含C3和所有C2及更轻组分，送往脱甲烷系统；塔底为另一股含C4及C4以上组分送往脱丁烷系统。脱甲烷系统，将物流分离成两股物流：塔顶为一股甲烷氢，包含所有C1及更轻组分甲烷氢，作为副产物送出界外；塔底为另一股包含所有C2及C3组分，送往脱乙烷单元。脱乙烷单元，将物流分离成两股物流：塔顶为一股C2组分，送往乙烯精馏单元，塔底为另一股C3组分，送往丙烯精馏单元。乙烯精馏系统，将物流精馏分离得到乙烯产品及乙烷，乙烷产品作为循环乙烷返回裂解单元。丙烯精馏系统，将物流精馏分离得到丙烯产品及丙烷，丙烷产品作为循环丙烷返回裂解单元。脱丁烷系统，将物流精馏分离成混和C4产品及重组分裂解汽油产品送出界外。

预分离单元的操作条件为：操作压力0.6MPaA，塔顶操作温度-30℃，塔底操作温度-5℃。

本发明中的乙烯装置采用前脱丙烷工艺流程，保持乙烯产品总量80万吨/年不变，热裂解原料采用石脑油和乙烷；新增MTO装置公称能力180万吨/年，原料为甲醇，反应强度：乙烯/丙烯质量比＝0.8:1。采用本发明进行工艺耦合后，丙烯产量41.01万吨/年，石脑油年消耗量为35.18万吨。与比较例1相比，少投石脑油219.78万吨/年，多投乙烷82.08万吨/年，丙烯产量增加3.41万吨/年，节约MTO装置工程投资7.88亿元人民币。

【实施例2】

同【实施例1】，预分离单元的操作条件为：操作压力1.4MPaA，塔顶操作温度-23℃，塔底操作温度2℃。仅仅改变新增MTO装置反应强度：乙烯/丙烯质量比＝1:1。采用本发明进行工艺耦合后，丙烯产量38.11万吨/年，石脑油年消耗量为32.23万吨。与比较例1相比，少投石脑油222.73万吨/年，多投乙烷75.20万吨/年，丙烯产量增加0.51万吨/年，节约MTO装置工程投资7.88亿元人民币。

【实施例3】

同【实施例1】，预分离单元的操作条件为：操作压力2.2MPaA，塔顶操作温度-17℃，塔底操作温度8℃。仅仅改变新增MTO装置反应强度：乙烯/丙烯质量比＝1.2:1。采用本发明进行工艺耦合后，丙烯产量35.70万吨/年，石脑油年消耗量为29.54万吨。与比较例1相比，少投石脑油225.42万吨/年，多投乙烷68.93万吨/年，丙烯产量减少1.9万吨/年，节约MTO装置工程投资7.88亿元人民币。

【比较例2】

现有技术中的乙烯装置采用前脱丙烷工艺流程，公称能力100万吨/年，热裂解原料为石脑油，裂解选择性P/E＝0.47。乙烯产量100万吨/年，丙烯产量47万吨/年，消耗石脑油318.7万吨/年。

【实施例4】

本发明中的乙烯装置仍采用前脱丙烷工艺流程，保持乙烯产品总量100万吨/年不变，热裂解原料采用石脑油和乙烷；新增MTO装置公称能力180万吨/年，原料为甲醇，反应强度：乙烯/丙烯质量比＝0.8:1。预分离单元的操作条件为：操作压力3.0MPaA，塔顶操作温度-10℃，塔底操作温度15℃。采用本发明进行工艺耦合后，丙烯产量43.78万吨/年，石脑油年消耗量为48.44万吨。与比较例2相比，少投石脑油270.26万吨/年，多投乙烷113.02万吨/年，丙烯产量减少3.22万吨/年，节约MTO装置工程投资7.88亿元人民币。

【实施例5】

同【实施例4】，仅仅改变新增MTO装置反应强度：乙烯/丙烯质量比＝1:1。采用本发明进行工艺耦合后，丙烯产量40.88万吨/年，石脑油年消耗量为45.49万吨。与比较例2相比，少投石脑油273.21万吨/年，多投乙烷106.14万吨/年，丙烯产量减少6.12万吨/年，节约MTO装置工程投资7.88亿元人民币。

【实施例6】

同【实施例4】，仅仅改变新增MTO装置反应强度：乙烯/丙烯质量比＝1.2:1。采用本发明进行工艺耦合后，丙烯产量38.47万吨/年，石脑油年消耗量为42.80万吨。与比较例2相比，少投石脑油275.9万吨/年，多投乙烷99.87万吨/年，丙烯产量减产8.53万吨/年，节约MTO装置工程投资7.88亿元人民币。

【比较例3】

现有技术中的乙烯装置采用前脱丙烷工艺流程，公称能力120万吨/年，热裂解原料为石脑油，裂解选择性P/E＝0.47。乙烯产量120万吨/年，丙烯产量56.4万吨/年，消耗石脑油382.45万吨/年。

【实施例7】

本发明中的乙烯装置仍采用前脱丙烷工艺流程，保持整个流程的乙烯产品量120万吨/年不变，热裂解原料采用石脑油和乙烷；新增MTO装置公称能力180万吨/年，原料为甲醇，反应强度：乙烯/丙烯质量比＝0.8:1。采用本发明进行工艺耦合后，丙烯产量46.54万吨/年，石脑油年消耗量为61.7万吨。与比较例3相比，少投石脑油320.75万吨/年，多投乙烷143.96万吨/年，丙烯产量减少9.86万吨/年，节约MTO装置工程投资7.88亿元人民币。

【实施例8】

同【实施例7】，仅仅改变新增MTO装置反应强度：乙烯/丙烯质量比＝1:1。采用本发明进行工艺耦合后，丙烯产量43.65万吨/年，石脑油年消耗量为58.75万吨。与比较例3相比，少投石脑油323.7万吨/年，多投乙烷137.08万吨/年，丙烯产量减少12.75万吨/年，节约MTO装置工程投资7.88亿元人民币。

【实施例9】

同【实施例7】，仅仅改变新增MTO装置反应强度：乙烯/丙烯质量比＝1.2:1。采用本发明进行工艺耦合后，丙烯产量41.24万吨/年，石脑油年消耗量为56.06万吨。与比较例3相比，少投石脑油326.39万吨/年，多投乙烷130.81万吨/年，丙烯产量减少15.16万吨/年，节约MTO装置工程投资7.88亿元人民币。

【比较例4】

现有技术中的乙烯装置采用前脱丙烷工艺流程，公称能力150万吨/年，热裂解原料为石脑油，裂解选择性P/E＝0.47。乙烯产量150万吨/年，丙烯产量70.5万吨/年，消耗石脑油478.06万吨/年。

【实施例10】

本发明中的乙烯装置仍采用前脱丙烷工艺流程，保持乙烯产品总量150万吨/年不变，热裂解原料采用石脑油和乙烷；新增MTO装置公称能力180万吨/年，原料为甲醇，反应强度：乙烯/丙烯质量比＝0.8:1。采用本发明进行工艺耦合后，丙烯产量50.69万吨/年，石脑油年消耗量为81.59万吨。与比较例4相比，少投石脑油396.47万吨/年，多投乙烷190.37万吨/年，丙烯产量减少19.81万吨/年，节约MTO装置工程投资7.88亿元人民币。

【实施例11】

同【实施例10】，仅仅改变新增MTO装置反应强度：乙烯/丙烯质量比＝1:1。采用本发明进行工艺耦合后，丙烯产量47.8万吨/年，石脑油年消耗量为78.64万吨。与比较例4相比，少投石脑油399.42万吨/年，多投乙烷183.49万吨/年，丙烯产量减少22.70万吨/年，节约MTO装置工程投资7.88亿元人民币。

【实施例12】

同【实施例10】，仅仅改变新增MTO装置反应强度：乙烯/丙烯质量比＝1.2:1。采用本发明进行工艺耦合后，丙烯产量45.39万吨/年，石脑油年消耗量为75.95万吨。与比较例4相比，少投石脑油402.11万吨/年，多投乙烷177.22万吨/年，丙烯产量减少25.11万吨/年，节约MTO装置工程投资7.88亿元人民币。

实施例汇总结果详见下表。

Claims (8)

1.一种石脑油及乙烷裂解前脱丙烷与MTO耦合的方法，甲醇进入MTO反应单元经催化反应生成烯烃产品气，经预分离单元后分成两股：第一股为部分C3组分及全部的C2及C2以下组分，送往乙烯装置脱丙烷单元进行分离；第二股是烯烃产品气中剩余的C3组分及全部的C4及C4以上组分，送往MTO分离系统，分离得到丙烯产品、丙烷产品以及C4及C4以上组分，C4及C4以上组分送入乙烯装置脱丁烷单元；石脑油原料和乙烷原料进入乙烯装置裂解单元，生成的裂解气经急冷、压缩、碱洗、干燥后，与来自MTO反应单元生成的第一股烯烃产品气混和后进入乙烯装置脱丙烷塔，塔底分离出的C4及C4以上组分与来自MTO分离系统的C4及C4以上组分混和后送入乙烯装置脱丁烷单元，最终塔顶得到混合C4产品，塔底得到裂解汽油产品；脱丙烷塔塔顶出料经乙烯装置脱甲烷、脱乙烷、乙烯精馏、丙烯精馏单元最终得到甲烷氢、乙烯、丙烯、乙烷、丙烷产品，乙烷、丙烷作为裂解料返回乙烯装置裂解炉。

2.根据权利要求1所述石脑油及乙烷裂解前脱丙烷与MTO耦合的方法，其特征在于石脑油及乙烷裂解制乙烯装置的乙烯公称能力为80～150万吨/年，保持乙烯装置的乙烯公称能力不变，有部分石脑油裂解原料被甲醇替代，此时乙烯装置的裂解、急冷、压缩和碱洗单元都减负荷操作，根据乙烯装置规模不同，负荷为原有单独乙烯装置满负荷的60％～80％左右。

3.根据权利要求1所述石脑油及乙烷裂解前脱丙烷与MTO耦合的方法，其特征在于乙烯装置裂解气经急冷、压缩、碱洗、干燥后，与MTO反应单元预分离后的烯烃产品气共用一套脱丙烷、脱甲烷、脱乙烷、脱丁烷、乙烯精馏、丙烯精馏分离系统，整个耦合流程的乙烯公称能力与单独乙烯装置保持一致为，整个耦合流程中MTO部分与耦合之前单独MTO装置相比，取消了MTO装置的脱甲烷、脱乙烷、脱丁烷、乙烯精馏、乙烯冷冻系统，而且减少了丙烯精馏系统的处理能力。

4.根据权利要求1所述石脑油及乙烷裂解前脱丙烷与MTO耦合的方法，其特征在于石脑油及乙烷裂解制乙烯装置采用前脱丙烷分离工艺，其裂解原料为70wt％乙烷原料和30wt％石脑油原料，乙烷和石脑油作为裂解原料分别进入蒸汽裂解炉进行裂解反应，裂解选择性丙烯/乙烯质量比＝0.47。

5.根据权利要求1所述石脑油及乙烷裂解前脱丙烷与MTO耦合的方法，其特征在于MTO装置公称能力为180万吨/年甲醇。

6.根据权利要求1所述石脑油及乙烷裂解前脱丙烷与MTO耦合的方法，其特征在于所述预分离单元的操作条件为：操作压力0.6～3.0MPaA，操作温度-30～15℃。

7.根据权利要求1所述石脑油及乙烷裂解前脱丙烷与MTO耦合的方法，其特征在于MTO反应单元产生的产品气经过预分离单元后分成两股，第一股与第二股产品气的质量流量之比为1.2～2.6：1。

8.根据权利要求1所述石脑油及乙烷裂解前脱丙烷与MTO耦合的方法，其特征在于MTO反应单元的反应强度为：乙烯/丙烯质量比＝0.8～1.2：1。