專利名稱：甲醇轉(zhuǎn)化制取低碳烯烴氣體的分離方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于輕烴精制技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種甲醇轉(zhuǎn)化制取低碳烯烴氣體的分離方法。
背景技術(shù)：
乙烯和丙烯是重要的石油化工基礎(chǔ)原料。采用石腦油為原料經(jīng)水蒸汽裂解生產(chǎn)乙烯和丙烯的管式爐裂解裝置是目前最主要的乙烯和丙烯工業(yè)生產(chǎn)裝置。烴類裂解制取的裂解氣是含有氫、甲烷、乙烷、乙烯、丙烷、丙烯、混合碳四碳五、裂解汽油等的混合物，為生產(chǎn)合格的乙烯和丙烯均要求對裂解氣進(jìn)行分離和精制。陳濱主編的《乙烯工學(xué)》(1997年1月，化學(xué)工業(yè)出版社，ISBN 7-5025-1759-6)對裂解氣的深冷分離流程有詳細(xì)的闡述，裂解氣經(jīng)多段壓縮、一般為5段壓縮后，壓力達(dá)到3.5MPa左右，進(jìn)入精餾分離系統(tǒng)。根據(jù)精餾分離烴類的順序，精餾分離流程分為順序流程、前脫乙烷流程和前脫丙烷流程。
中國專利CN1157280A公開了一種輕烴分離節(jié)能方法，是對雙塔前脫乙烷分離流程的改進(jìn)。該專利通過改進(jìn)脫甲烷塔進(jìn)料的換熱方式，起到節(jié)能的目的。
由于原油價(jià)格持續(xù)在高價(jià)位上，石腦油資源短缺。甲醇轉(zhuǎn)化制取低碳烯烴(以下稱DMTO)氣體的工藝，即以甲醇為原料經(jīng)一步催化反應(yīng)直接轉(zhuǎn)化為混合低碳烯烴的技術(shù)近年得到了長足發(fā)展。DMTO主產(chǎn)物為乙烯和丙烯，據(jù)報(bào)道在最大量生產(chǎn)乙烯時(shí)，乙烯/丙烯為1.53，在最大量生產(chǎn)丙烯時(shí)，乙烯/丙烯為0.75，乙烯和丙烯的比例隨反應(yīng)強(qiáng)度的增加而提高。DMTO氣體的構(gòu)成與石腦油裂解氣有很大不同，最大的差別在于DMTO氣體中丙烯和丙烷含量明顯高于石腦油裂解氣中丙烯和丙烷含量。若采用常規(guī)的前脫乙烷分離流程分離DMTO氣體，由于DMTO氣體中丙烯和丙烷含量高，會(huì)導(dǎo)致五段壓縮功耗增加。另外，常規(guī)前脫乙烷分離流程，五段壓縮后壓力較高，為避免脫乙烷塔釜溫度過高，造成二烯烴聚合，一般采用高低壓雙塔脫乙烷，該工藝流程長、操作繁瑣，并造成投資增加。還有，常規(guī)前脫乙烷分離流程，如CN1157280A公開的，一般采用低壓脫甲烷技術(shù)，要求在前脫氫部位冷箱溫度較低，這對石腦油裂解氣是合適的。但對于DMTO氣體，由于其中含有氮氧化合物(NOX)及氧氣等雜質(zhì)氣體，會(huì)導(dǎo)致冷箱部位爆炸危險(xiǎn)物的積聚，造成系統(tǒng)不安全因素增加。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明根據(jù)DMTO氣體組成特點(diǎn)，為了解決采用常規(guī)前脫乙烷分離流程處理DMTO氣體時(shí)遇到的上述問題，提供一種用于對DMTO氣體有效分離，既節(jié)能乙烯回收率又高的DMTO氣體分離方法。
本發(fā)明一種甲醇轉(zhuǎn)化制取低碳烯烴氣體的分離方法，其技術(shù)方案包括如下步驟1)原料氣體為甲醇轉(zhuǎn)化制取低碳烯烴氣體，原料氣體在四段壓縮后，壓力為2.5～3.5MPa，進(jìn)行干燥，冷卻至-10～-20℃，進(jìn)入脫乙烷塔；2)脫乙烷塔塔頂分出碳二及碳二以下輕組分，該輕組分與原料氣體換熱后進(jìn)入第五段氣體壓縮機(jī)進(jìn)行壓縮，壓縮后壓力為2.5～4.0MPa；脫乙烷塔塔底分出碳三及碳三以上重組分，該重組分去脫丙烷塔、丙烯精餾塔，分離出丙烯產(chǎn)品；3)第五段氣體壓縮機(jī)壓縮后的輕組分，由加氫預(yù)熱器預(yù)熱至200～320℃進(jìn)入加氫反應(yīng)器，該加氫反應(yīng)器是一個(gè)絕熱床反應(yīng)器，輕組分氣體流經(jīng)催化劑床層，利用自身所含氫氣進(jìn)行加氫反應(yīng)；4)經(jīng)加氫反應(yīng)器加氫反應(yīng)后的物料經(jīng)冷卻及干燥后，脫水至露點(diǎn)-50℃～70℃，干燥后的氣體冷卻至-10～15℃，進(jìn)入脫乙烷塔回流罐，脫乙烷塔回流罐出來的氣相去步驟5，液相回流至脫乙烷塔塔頂；5)自脫乙烷塔回流罐出來的氣相冷卻到-40～-65℃后進(jìn)入脫甲烷塔，進(jìn)料壓力為2.5～3.5MPa，脫甲烷塔頂餾出物冷卻至-90～-100℃進(jìn)入脫甲烷塔回流罐，脫甲烷塔回流罐罐底冷凝物流送回脫甲烷塔塔頂回流，脫甲烷塔回流罐罐頂不凝物為甲烷和氫餾分，脫甲烷塔塔底物流為乙烯乙烷餾分去乙烯精餾塔，分離出乙烯產(chǎn)品。
本發(fā)明是針對常規(guī)前脫乙烷分離流程中四段壓縮后流程的改進(jìn)，以適應(yīng)DMTO氣體的分離。本發(fā)明未詳細(xì)述及部分，如原料氣體的預(yù)分餾、壓縮、干燥以及乙烯和丙烯的精餾過程，均為本領(lǐng)域熟知技術(shù)。詳細(xì)的參考可見陳濱主編的《乙烯工學(xué)》。
根據(jù)本發(fā)明，在五段壓縮和脫乙烷塔回流罐之間設(shè)置加氫氧轉(zhuǎn)化，脫除乙炔及反應(yīng)再生過程中產(chǎn)生的氧氣；冷凝冷卻后的物料經(jīng)脫乙烷塔回流罐，液相作為脫乙烷塔回流，氣相則作為脫甲烷塔進(jìn)料。由此構(gòu)成了四段壓縮后的前脫乙烷，及前脫乙烷與五段壓縮構(gòu)成的熱泵系統(tǒng)。脫乙烷塔回流罐氣相，進(jìn)入深冷脫甲烷系統(tǒng)，物料經(jīng)過冷凝冷卻后，并不需要設(shè)置繁瑣的冷箱前脫氫系統(tǒng)，直接進(jìn)入高壓脫甲烷塔。
本發(fā)明在四段壓縮后設(shè)置脫乙烷塔，把丙烯、丙烷及較重餾分脫除，一方面避免再壓縮可降低五段壓縮功耗，另一方面避免丙烯、丙烷及較重餾分進(jìn)入冷區(qū)，降低冷區(qū)冷量消耗及制冷壓縮機(jī)功耗。
本發(fā)明在四段壓縮后設(shè)置脫乙烷塔，脫乙烷塔操作壓力較低，采用單塔操作即可避免塔釜溫度過高問題，不需要設(shè)置高低壓雙塔脫乙烷塔，縮短了流程，節(jié)省了投資，提高了裝置的操作穩(wěn)定性。
本發(fā)明專利在深冷脫甲烷系統(tǒng)既不采用前脫氫，也不采用后脫氫，一方面可以避免爆炸危險(xiǎn)物的積聚，另一方面同樣可以獲得99.5％以上的乙烯回收率。此專利縮短了深冷系統(tǒng)的工藝流程，降低了投資，提高了裝置操作的安全可靠性，具有操作靈活簡單等特點(diǎn)。
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例來具體說明本發(fā)明方法，但附圖和實(shí)施例并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。


圖1本發(fā)明脫乙烷部分流程簡圖；圖2本發(fā)明脫甲烷部分流程簡圖；圖中1-原料氣體，2-冷卻器，3-脫乙烷塔塔頂輕組分，4-脫乙烷塔，5-第五段氣體壓縮機(jī)，6-加氫預(yù)熱器，7-加氫反應(yīng)器，8-加氫后冷卻器，9-干燥器，10-脫乙烷塔回流罐，11-脫乙烷塔回流罐頂氣相，12-脫乙烷塔回流罐底物流，13-脫乙烷塔塔底重組分，14-脫甲烷塔，15-脫甲烷塔頂餾出物，16-脫甲烷塔冷凝器，17-脫甲烷塔回流罐，18-脫甲烷塔塔回流泵，19-脫甲烷塔回流物流，20-甲烷和氫，21-脫甲烷塔塔底物流。
具體實(shí)施例方式
如圖1、圖2所示，DMTO原料氣體1經(jīng)過四段壓縮并干燥后，壓力為2.5～3.5MPa，再經(jīng)三臺冷卻器2逐步冷卻至-10～-20℃，進(jìn)入脫乙烷塔4，脫乙烷塔4的目的是把DMTO原料氣體1中的丙烯、丙烷及較重餾分脫除，避免丙烯、丙烷及較重餾分進(jìn)入冷區(qū)，降低DMTO氣體壓縮機(jī)功耗及制冷壓縮機(jī)功耗。脫乙烷塔4塔頂分出碳二及碳二以下脫乙烷塔塔頂輕組分3。脫乙烷塔塔頂輕組分3先經(jīng)冷卻器2與原料氣體1換熱后進(jìn)入第五段氣體壓縮機(jī)5繼續(xù)進(jìn)行壓縮，壓力達(dá)到2.5-4.0MPa。脫乙烷塔4分出的脫乙烷塔塔底重組分13為碳三及碳三以上重組分，該重組分去脫丙烷塔、丙烯精餾塔，分離出丙烯產(chǎn)品。
經(jīng)五段壓縮后的脫乙烷塔塔頂輕組分3，由加氫預(yù)熱器6預(yù)熱至200～320℃進(jìn)入加氫反應(yīng)器7，加氫反應(yīng)器7是一個(gè)絕熱床反應(yīng)器，氣體流經(jīng)催化劑床層，利用自身所含氫氣進(jìn)行加氫反應(yīng)。加氫反應(yīng)后物料經(jīng)加氫后冷卻器8及干燥器9，脫水至露點(diǎn)-50～70℃，干燥后的氣體經(jīng)冷卻器2冷凝冷卻至-10～15℃進(jìn)入脫乙烷塔回流罐10，自脫乙烷塔回流罐10出來的脫乙烷塔回流罐頂氣相11，去低溫區(qū)，自脫乙烷塔回流罐10出來的脫乙烷塔回流罐底物流12回流至脫乙烷塔4塔頂。
脫乙烷塔回流罐頂氣相11經(jīng)冷卻器2冷卻冷凝到-40～-65℃后進(jìn)入脫甲烷塔14，進(jìn)料壓力為2.5～3.5MPa。脫甲烷塔頂餾出物15經(jīng)脫甲烷塔冷凝器16冷凝冷卻到-90～-100℃后進(jìn)入脫甲烷塔回流罐17，脫甲烷塔回流罐17冷凝物流經(jīng)脫甲烷塔回流泵18增壓后作為脫甲烷塔回流物流19送回脫甲烷塔塔頂回流，脫甲烷塔回流罐17罐頂不凝物為甲烷和氫20，甲烷和氫20回收冷量后作為燃料氣使用。脫甲烷塔塔底物流21為不含甲烷的乙烯乙烷餾分去乙烯精餾塔，最終分離出合格乙烯產(chǎn)品。
權(quán)利要求
1.一種甲醇轉(zhuǎn)化制取低碳烯烴氣體的分離方法，其特征在于包括如下步驟1)原料氣體為甲醇轉(zhuǎn)化制取低碳烯烴氣體，原料氣體在四段壓縮后，壓力為2.5～3.5MPa，進(jìn)行干燥，冷卻至-10～-20℃，進(jìn)入脫乙烷塔；2)脫乙烷塔塔頂分出碳二及碳二以下輕組分，該輕組分與原料氣體換熱后進(jìn)入第五段氣體壓縮機(jī)進(jìn)行壓縮，壓縮后壓力為2.5～4.0MPa；脫乙烷塔塔底分出碳三及碳三以上重組分，該重組分去脫丙烷塔、丙烯精餾塔，分離出丙烯產(chǎn)品；3)第五段氣體壓縮機(jī)壓縮后的輕組分，由加氫預(yù)熱器預(yù)熱至200～320℃進(jìn)入加氫反應(yīng)器，該加氫反應(yīng)器是一個(gè)絕熱床反應(yīng)器，輕組分氣體流經(jīng)催化劑床層，利用自身所含氫氣進(jìn)行加氫反應(yīng)；4)經(jīng)加氫反應(yīng)器加氫反應(yīng)后的物料經(jīng)冷卻及干燥后，脫水至露點(diǎn)-50℃～70℃，干燥后的氣體冷卻至-10～15℃，進(jìn)入脫乙烷塔回流罐，脫乙烷塔回流罐出來的氣相去步驟5，液相回流至脫乙烷塔塔頂；5)自脫乙烷塔回流罐出來的氣相冷卻到-40～-65℃后進(jìn)入脫甲烷塔，進(jìn)料壓力為2.5～3.5MPa，脫甲烷塔頂餾出物冷卻至-90～-100℃進(jìn)入脫甲烷塔回流罐，脫甲烷塔回流罐罐底冷凝物流送回脫甲烷塔塔頂回流，脫甲烷塔回流罐罐頂不凝物為甲烷和氫餾分，脫甲烷塔塔底物流為乙烯乙烷餾分去乙烯精餾塔，分離出乙烯產(chǎn)品。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種甲醇轉(zhuǎn)化制取低碳烯烴(DMTO)氣體的分離方法，針對DMTO氣體構(gòu)成的特點(diǎn)，對常規(guī)前脫乙烷分離流程中四段壓縮后的流程進(jìn)行了改進(jìn)。根據(jù)本發(fā)明，在五段壓縮和脫乙烷塔回流罐之間設(shè)置加氫氧轉(zhuǎn)化，脫除乙炔及反應(yīng)再生過程中產(chǎn)生的氧氣，冷凝冷卻后的物料經(jīng)脫乙烷塔回流罐，液相作為脫乙烷塔回流，氣相進(jìn)入深冷脫甲烷系統(tǒng)，物料經(jīng)過冷凝冷卻后，并不需要設(shè)置繁瑣的冷箱前脫氫系統(tǒng)，直接進(jìn)入高壓脫甲烷塔。采用本發(fā)明分離DMTO氣體可獲得99.5％以上的乙烯回收率。
文檔編號C07C1/00GK1847203SQ20061001777
公開日2006年10月18日 申請日期2006年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月15日
發(fā)明者李網(wǎng)章, 吳艷春 申請人:中國石油化工集團(tuán)公司, 中國石化集團(tuán)洛陽石油化工工程公司