MTO工藝與石腦油及丙烷裂解前脫丙烷工藝耦合的方法與流程

2023-10-11 07:40:49

本發明涉及一種mto工藝與石腦油及丙烷裂解前脫丙烷工藝耦合的方法。
背景技術：
：我國是「多煤貧油」的能源結構，石油消費的增長速度始終保持較高水平，對外依存度60％左右，能源的安全性比較差。因此，本發明由煤製備的甲醇作為生產低碳烯烴的原料替代部分由原油煉製的石腦油裂解原料，不僅技術水平先進，經濟效益顯著，而且更加符合國家「以煤代油」優化能源結構的能源發展戰略，從而保證我國能源結構的安全、可靠，進一步走可持續發展的道路。乙烯和丙烯是重要的石油化工基礎原料。乙烯裝置熱裂解生成的丙烯/乙烯比大致在1：2左右，而mto裝置催化反應生成的丙烯/乙烯比大都在1：1以上。目前，我國主要採用乙烯裝置製備乙烯等低碳烯烴，而mto裝置與乙烯裝置相比，在生產低碳烯烴過程中，比乙烯裝置更有效，尤其是可以多生產丙烯產品。mto裝置的反應氣組成與乙烯裝置的裂解氣組成有很大的差異，mto反應氣中的氫氣和甲烷含量較低，重組分含量也較低，而丙烯和丙烷含量明顯高於乙烯裝置裂解氣中的丙烯和丙烷含量。乙烯裝置和mto裝置為生產合格的乙烯、丙烯、混合碳四等產品都要求對裂解氣或反應氣進行分離精製。因此，將前脫丙烷分離工藝的乙烯裝置與mto裝置在分離流程部分進行一體化耦合，在充分依託乙烯裝置前脫丙烷分離流程的現有設備，並保持乙烯總產能不變的前提下，採用甲醇替代部分石腦油原料，能夠有效降低原料成本並增產丙烯產品，是一條可以大規模工業化生產低碳烯烴的路線。現有技術中的發明專利cn104193574b、cn104151121b、cn104193570b分別公開了以前脫乙烷分離路線、前脫丙烷分離路線、順序分離路線的石腦油蒸汽熱裂解工藝與mto工藝耦合的方法，發明專利104230617b還公開了順序分離路線的石腦油及丙烷蒸汽裂解工藝與mto工藝耦合的方法。現有技術中的cn104193574b、cn104151121b、cn104193570b和cn104230617b雖然公開了蒸汽熱裂解工藝與mto工藝耦合的方法，但還沒有針對採用石腦油和丙烷作為裂解原料、前脫丙烷分離路線的乙烯裂解裝置與mto裝置耦合的工藝方法，尤其是沒有原料結構、產品結構和分離流程等方面的優化工藝方法。存在乙烯裝置裂解原料成本高、丙烯產量低、mto裝置分離流程長、設備工程投資高等問題。技術實現要素：本發明所要解決的技術問題是現有耦合技術中裂解原料成本高、丙烯產量低、mto裝置分離流程長、設備工程投資高的問題，提供一種新的mto工藝與石腦油及丙烷裂解前脫丙烷工藝耦合的方法。該方法用於低碳烯烴的生產中，具有裂解原料成本低、丙烯產量高，甲醇能夠替代部分石腦油及丙烷在前脫乙烷分離流程上增產丙烯的優點。為解決上述問題，本發明採用的技術方案如下：一種mto工藝與石腦油及丙烷裂解前脫丙烷工藝耦合的方法，mto產品氣經急冷、壓縮、乾燥後進入預切割塔，包括c2和c2以下輕組分及部分c3組分的預切割塔塔頂物流進入石腦油及丙烷裂解制乙烯工藝流程中的脫丙烷塔，包括剩餘部分c3及c4和c4以上重組分的預切割塔釜物流進入mto分離流程中的脫丙烷塔，脫丙烷塔塔頂物流進入mto分離流程中的丙烯精餾塔，丙烯精餾塔頂得到丙烯產品，丙烯精餾塔釜得到丙烷送往石腦油及丙烷裂解制乙烯工藝流程中的裂解爐，脫丙烷塔釜物流進入石腦油及丙烷裂解制乙烯工藝流程中的脫丁烷塔，其中，石腦油及丙烷裂解制乙烯工藝採用前脫丙烷分離流程，石腦油及丙烷裂解制乙烯工藝中的乙烯精餾塔塔釜得到的乙烷、丙烯精餾塔塔釜得到的丙烷均返回所述裂解爐，依託石腦油及丙烷裂解制乙烯工藝流程得到甲烷氫、乙烯、部分丙烯、混合c4及c5以上烴產品，從mto工藝分離流程中得到剩餘部分丙烯產品，通過降低石腦油及丙烷進料量保持所述石腦油及丙烷裂解制乙烯工藝流程中的脫丙烷塔進料中的乙烯、丙烯流量不變。上述技術方案中，優選地，所述預切割塔的操作條件：溫度為-20℃～10℃，壓力為0.6mpag～3.0mpag。上述技術方案中，優選地，所述mto產品氣中乙烯與丙烯質量比0.8～1.5：1。上述技術方案中，優選地，所述石腦油及丙烷裂解制乙烯工藝中，裂解原料石腦油與丙烷的質量比為3/7，裂解產品中丙烯與乙烯的質量比為0.47。上述技術方案中，優選地，所述mto工藝分離單元所需冷量由冷凍水站提供。上述技術方案中，優選地，所述包括c2和c2以下輕組分及部分c3組分的粗分離塔塔頂物流經增壓後進入石腦油及丙烷裂解制乙烯工藝流程中的脫丙烷塔。上述技術方案中，優選地，乙烯裝置公稱能力為80～150萬噸/年，mto裝置公稱能力為180萬噸/年。上述技術方案中，優選地，mto裝置預切割塔塔頂流出的一部分c3組分佔全部mto反應氣c3組分的40～60wt％之間。本發明涉及一種mto工藝與石腦油及丙烷裂解前脫丙烷工藝耦合的方法，依託乙烯裝置前脫丙烷分離流程現有的設備，在保持乙烯產量不變的前提下，採用甲醇和丙烷替代大部分石腦油以增產丙烯產品。以80～150萬噸/年乙烯裝置為例，可少投石腦油209.52～384.23萬噸/年，增產丙烯3.85～19.02萬噸/年，產品與原料差價節省12.67～29.32億元人民幣/年，取得了較好的技術和經濟效果。附圖說明圖1為本發明所述方法的流程示意圖。圖1中，其中100～200單元為乙烯裝置反應系統，210～260單元為mto裝置與乙烯裝置耦合後的分離系統，300～430單元為mto裝置反應分離系統。乙烯裝置反應系統：按一定比例的石腦油和丙烷原料102和返回乙烷原料242以及返回丙烷原料253送入乙烯裝置裂解爐100發生高溫蒸汽熱裂解反應，生成高溫裂解氣111，經過急冷單元110分離處理，流出裂解汽油113和裂解燃料油產品112，同時高溫裂解氣111降溫為裂解氣115，經壓縮和鹼洗單元200處理後，增壓為高壓裂解氣201。mto裝置與乙烯裝置耦合的分離系統：乙烯裝置高壓裂解氣201與mto裝置烯烴混合氣412合併為物料202後進入乙烯裝置脫丙烷塔210，脫丙烷塔210塔釜分離出c4及c4更重組分213與來自mto裝置脫丙烷塔420塔釜分離出c4和c4更重組分烯烴混合物413合併為物料214，送入乙烯裝置脫丁烷塔260，脫丁烷塔260塔頂得到混合c4產品261，脫丁烷塔260塔釜得到裂解汽油262與裂解汽油113合併為裂解汽油產品263。脫丙烷塔塔頂流出物料211經過乙烯裝置脫甲烷塔220、脫乙烷塔230、乙烯精餾塔240、丙烯精餾塔250，最終得到甲烷氫產品222、乙烯產品241、丙烯物料251。乙烯裝置丙烯物料251與mto裝置丙烯物料421合併為丙烯產品254。乙烯精餾塔240塔釜、丙烯精餾塔250塔釜分別流出乙烷物料242、丙烷物料252返回乙烯裝置裂解爐100。mto裝置反應分離系統：甲醇原料101首先進入mto裝置反應300單元，在mto反應300單元中，甲醇原料101發生催化反應生成烯烴混合氣301後，經急冷310單元降溫為烯烴混合氣311，經壓縮和鹼洗400單元增壓為烯烴混合氣401後，送入預切割塔410對烯烴混合氣401進行預分離。預切割塔410塔頂流出全部c2和c2更輕組分以及一部分c3組分的烯烴混合氣412，送往乙烯裝置脫丙烷塔210進一步加以分離。預切割塔410塔釜流出另一部分c3和c3更重組分的烯烴混合物411，送往脫丙烷塔420，脫丙烷塔420塔頂分離出c3組分物料414，送往丙烯精餾塔430，丙烯精餾塔430塔頂得到丙烯物料421，丙烯精餾塔430塔釜得到丙烷物料422返回乙烯裝置裂解爐100。脫丙烷塔420塔釜分離出c4和c4更重組分烯烴混合物413，送往乙烯裝置脫丁烷塔260進一步加以分離。下面通過實施例對本發明作進一步的闡述，但不僅限於本實施例。具體實施方式本說明書中以石腦油和丙烷為裂解原料，而且石腦油/丙烷質量比為30：70進行舉例，但石腦油和丙烷的質量比不僅限於此。【比較例1】現有技術中的乙烯裝置採用前脫丙烷工藝流程，乙烯裝置公稱能力80萬噸/年，蒸汽熱裂解原料為石腦油，丙烯/乙烯比＝0.47：1。乙烯產量80.00萬噸/年，丙烯產量37.60萬噸/年，消耗石腦油254.96萬噸/年。【實施例1】採用本發明mto工藝與石腦油及丙烷裂解前脫丙烷工藝耦合的方法，乙烯裝置分離技術採用前脫丙烷工藝流程，保持整個耦合流程的乙烯產量80萬噸/年不變。如圖1所示，採用本發明的耦合方法：mto裝置的甲醇原料101首先進入mto裝置反應300單元，在mto反應300單元中，甲醇原料101發生催化反應生成烯烴混合氣301後，經急冷310單元降溫為烯烴混合氣311，經壓縮和鹼洗400單元增壓為烯烴混合氣401後，送入預切割塔410對烯烴混合氣401進行預分離。預切割塔410塔頂流出全部c2和c2更輕組分以及一部分c3組分的烯烴混合氣412，送往乙烯裝置脫丙烷塔210進一步加以分離。預切割塔410塔釜流出另一部分c3和c3更重組分的烯烴混合物411，送往脫丙烷塔420，脫丙烷塔420塔頂分離出c3組分物料414，送往丙烯精餾塔430，丙烯精餾塔430塔頂得到丙烯物料421，丙烯精餾塔430塔釜得到丙烷物料422返回乙烯裝置裂解爐100。脫丙烷塔420塔釜分離出c4和c4更重組分烯烴混合物413，送往乙烯裝置脫丁烷塔260進一步加以分離。乙烯裝置的按一定比例石腦油和丙烷原料102和返回乙烷原料242以及返回丙烷原料253送入裂解爐100發生高溫蒸汽熱裂解反應，生成高溫裂解氣111，經過急冷單元110分離處理，流出裂解汽油113和裂解燃料油產品112，同時高溫裂解氣111降溫為裂解氣115，經壓縮和鹼洗單元200處理後，增壓為高壓裂解氣201與mto裝置烯烴混合氣412合併為物料202後進入乙烯裝置脫丙烷塔210，脫丙烷塔210塔釜分離出c4及c4更重組分213與來自mto裝置脫丙烷塔420塔釜分離出c4和c4更重組分烯烴混合物413合併為物料214，送入乙烯裝置脫丁烷塔260，脫丁烷塔260塔頂得到混合c4產品261，脫丁烷塔260塔釜得到裂解汽油262與裂解汽油113合併為裂解汽油產品263。脫丙烷塔塔頂流出物料211經過乙烯裝置脫甲烷塔220、脫乙烷塔230、乙烯精餾塔240、丙烯精餾塔250，最終得到甲烷氫產品222、乙烯產品241、丙烯物料251。乙烯裝置丙烯物料251與mto裝置丙烯物料421合併為丙烯產品254。乙烯精餾塔240塔釜、丙烯精餾塔250塔釜分別流出乙烷物料242、丙烷物料252返回乙烯裝置裂解爐100。mto裝置公稱能力180萬噸/年，mto裝置原料為甲醇，mto裝置的反應生成物中乙烯/丙烯比＝0.8：1，mto裝置預切割塔塔頂流出的一部分c3組分佔全部mto反應氣c3組分的40.0wt％；乙烯裝置公稱能力80萬噸/年，乙烯裝置的裂解原料石腦油/丙烷質量比＝30：70；乙烯裝置石腦油的丙烯/乙烯比＝0.47：1。由此，採用本發明的工藝耦合方法，丙烯產量56.62萬噸/年，石腦油消耗量45.44萬噸/年。與比較例1相比，增產丙烯19.02萬噸/年，少投石腦油209.52萬噸/年，產品與原料差價可節省12.67億元人民幣/年。【實施例2】按照實施例1所述的條件和步驟，僅僅改變mto裝置乙烯/丙烯比＝1:1。採用本發明的工藝耦合方法，丙烯產量52.41萬噸/年，石腦油消耗量41.63萬噸/年。與比較例1相比，增產丙烯14.81萬噸/年，少投石腦油213.33萬噸/年，產品與原料差價可節省14.68億元人民幣/年。【實施例3】按照實施例1所述的條件和步驟，僅僅改變mto裝置乙烯/丙烯比＝1.2:1。採用本發明的工藝耦合方法，丙烯產量48.81萬噸/年，石腦油消耗量38.16萬噸/年。與比較例1相比，增產丙烯11.21萬噸/年，少投石腦油216.80萬噸/年，產品與原料差價可節省16.68億元人民幣/年。【實施例4】按照實施例1所述的條件和步驟，僅僅改變mto裝置乙烯/丙烯比＝1.5:1。採用本發明的工藝耦合方法，丙烯產量44.08萬噸/年，石腦油消耗量33.88萬噸/年。與比較例1相比，增產丙烯6.48萬噸/年，少投石腦油221.08萬噸/年，產品與原料差價可節省18.92億元人民幣/年。【比較例2】現有技術中的乙烯裝置採用前脫丙烷工藝流程，公稱能力100萬噸/年，熱裂解原料為石腦油。乙烯產量100.00萬噸/年，丙烯產量47.00萬噸/年，消耗石腦油318.70萬噸/年。【實施例5】按照實施例1所述的條件和步驟，本發明中的乙烯裝置仍採用前脫丙烷工藝流程，僅僅保持整個流程的乙烯產品量100萬噸/年，熱裂解採用原料採用石腦油和丙烷；新增mto裝置公稱能力180萬噸/年，原料為甲醇，乙烯/丙烯比＝0.8:1，mto裝置預切割塔塔頂流出的一部分c3組分佔全部mto反應氣c3組分的47.2wt％。採用本發明進行工藝耦合後，丙烯產量65.27萬噸/年，石腦油年消耗量為62.57萬噸。與比較例2相比，增產丙烯18.27萬噸/年，少投石腦油256.13萬噸/年，產品與原料差價可節省15.64億元人民幣/年。【實施例6】按照實施例5所述的條件和步驟，僅僅改變新增mto裝置乙烯/丙烯比＝1:1。採用本發明進行工藝耦合後，丙烯產量61.06萬噸/年，石腦油年消耗量為58.76萬噸。與比較例2相比，增產丙烯14.06萬噸/年，少投石腦油259.94萬噸/年，產品與原料差價可節省17.65億元人民幣/年。【實施例7】按照實施例5所述的條件和步驟，僅僅改變新增mto裝置乙烯/丙烯比＝1.2:1。採用本發明進行工藝耦合後，丙烯產量57.46萬噸/年，石腦油年消耗量為55.29萬噸。與比較例2相比，增產丙烯10.46萬噸/年，少投石腦油263.41萬噸/年，產品與原料差價可節省19.65億元人民幣/年。【實施例8】按照實施例5所述的條件和步驟，僅僅改變新增mto裝置乙烯/丙烯比＝1.5:1。採用本發明進行工藝耦合後，丙烯產量52.73萬噸/年，石腦油年消耗量為51.01萬噸。與比較例2相比，增產丙烯5.73萬噸/年，少投石腦油267.69萬噸/年，產品與原料差價可節省21.89億元人民幣/年。【比較例3】現有技術中的乙烯裝置採用前脫丙烷工藝流程，公稱能力120萬噸/年，熱裂解原料為石腦油。乙烯產量120.00萬噸/年，丙烯產量54.60萬噸/年，消耗石腦油382.45萬噸/年。【實施例9】按照實施例1所述的條件和步驟，本發明中的乙烯裝置仍採用前脫丙烷工藝流程，僅僅保持整個流程的乙烯產品量120萬噸/年，熱裂解採用原料採用石腦油和丙烷；新增mto裝置公稱能力180萬噸/年，原料為甲醇，乙烯/丙烯比＝0.8:1，mto裝置預切割塔塔頂流出的一部分c3組分佔全部mto反應氣c3組分的53.7wt％。採用本發明進行工藝耦合後，丙烯產量73.92萬噸/年，石腦油年消耗量為79.70萬噸。與比較例3相比，增產丙烯17.52萬噸/年，少投石腦油302.75萬噸/年，產品與原料差價可節省18.62億元人民幣/年。【實施例10】按照實施例9所述的條件和步驟，僅僅改變新增mto裝置乙烯/丙烯比＝1:1。採用本發明進行工藝耦合後，丙烯產量69.71萬噸/年，石腦油年消耗量為75.89萬噸。與比較例3相比，增產丙烯13.31萬噸/年，少投石腦油306.56萬噸/年，產品與原料差價可節省20.62億元人民幣/年。【實施例11】按照實施例9所述的條件和步驟，僅僅改變新增mto裝置乙烯/丙烯比＝1.2:1。採用本發明進行工藝耦合後，丙烯產量66.11萬噸/年，石腦油年消耗量為72.42萬噸。與比較例3相比，增產丙烯9.71萬噸/年，少投石腦油310.03萬噸/年，產品與原料差價可節省22.62億元人民幣/年。【實施例12】按照實施例9所述的條件和步驟，僅僅改變新增mto裝置乙烯/丙烯比＝1.5:1。採用本發明進行工藝耦合後，丙烯產量61.38萬噸/年，石腦油年消耗量為68.14萬噸。與比較例3相比，增產丙烯4.98萬噸/年，少投石腦油314.31萬噸/年，產品與原料差價可節省24.86億元人民幣/年。【比較例4】現有技術中的乙烯裝置採用前脫丙烷工藝流程，公稱能力150萬噸/年，熱裂解原料為石腦油。乙烯產量150.00萬噸/年，丙烯產量70.50萬噸/年，消耗石腦油478.06萬噸/年。【實施例13】按照實施例1所述的條件和步驟，本發明中的乙烯裝置仍採用前脫丙烷工藝流程，僅僅保持整個流程的乙烯產品量150萬噸/年，熱裂解採用原料採用石腦油和丙烷；新增mto裝置公稱能力180萬噸/年，原料為甲醇，乙烯/丙烯比＝0.8:1，mto裝置預切割塔塔頂流出的一部分c3組分佔全部mto反應氣c3組分的60.0wt％。採用本發明進行工藝耦合後，丙烯產量86.89萬噸/年，石腦油年消耗量為105.39萬噸。與比較例4相比，增產丙烯16.39萬噸/年，少投石腦油372.67萬噸/年，產品與原料差價可節省23.07億元人民幣/年。【實施例14】按照實施例13所述的條件和步驟，僅僅改變新增mto裝置乙烯/丙烯比＝1:1。採用本發明進行工藝耦合後，丙烯產量82.69萬噸/年，石腦油年消耗量為101.58萬噸。與比較例4相比，增產丙烯12.19萬噸/年，少投石腦油376.48萬噸/年，產品與原料差價可節省25.07億元人民幣/年。【實施例15】按照實施例13所述的條件和步驟，僅僅改變新增mto裝置乙烯/丙烯比＝1.2:1。採用本發明進行工藝耦合後，丙烯產量79.09萬噸/年，石腦油年消耗量為98.11萬噸。與比較例4相比，增產丙烯8.59萬噸/年，少投石腦油379.95萬噸/年，產品與原料差價可節省27.07億元人民幣/年。【實施例16】按照實施例13所述的條件和步驟，僅僅改變新增mto裝置乙烯/丙烯比＝1.5:1。採用本發明進行工藝耦合後，丙烯產量74.35萬噸/年，石腦油年消耗量為93.83萬噸。與比較例4相比，增產丙烯3.85萬噸/年，少投石腦油384.23萬噸/年，產品與原料差價可節省29.32億元人民幣/年。上述實施例數據匯總，見下表：單位比較例1實施例1實施例2實施例3實施例4乙烯總產量萬噸/年8080808080石腦油消耗萬噸/年254.9645.4441.6338.1633.88丙烷消耗萬噸/年-106.0397.1489.0479.05mto反應單元公稱能力萬噸/年-180180180180甲醇消耗萬噸/年-180180180180mto反應：乙/丙比mass-0.8：11：11.2：11.5：1丙烯產量萬噸/年37.6056.6252.4148.8144.08增產丙烯萬噸/年19.0214.8111.216.48石腦油少消耗萬噸/年209.52213.33216.80221.08產品與原料價差億元/年8.6921.3623.3725.3727.61產品與原料節省價差億元/年-12.6714.6816.6818.92單位比較例2實施例5實施例6實施例7實施例8乙烯總產量萬噸/年100100100100100石腦油消耗萬噸/年318.7062.5758.7655.2951.01丙烷消耗萬噸/年-145.99137.10129.01119.02mto反應單元公稱能力萬噸/年-180180180180甲醇消耗萬噸/年-180180180180mto反應：乙/丙比mass-0.8：11：11.2：11.5：1丙烯產量萬噸/年47.0065.2761.0657.4652.73增產丙烯萬噸/年18.2714.0610.465.73石腦油少消耗萬噸/年256.13259.94263.41267.69產品與原料價差億元/年10.8626.5028.5130.5132.75產品與原料節省價差億元/年-15.6417.6519.6521.89單位比較例3實施例9實施例10實施例11實施例12乙烯總產量萬噸/年120120120120120石腦油消耗萬噸/年382.4579.7075.8972.4268.14丙烷消耗萬噸/年-185.96177.07168.98158.98mto反應單元公稱能力萬噸/年-180180180180甲醇消耗萬噸/年-180180180180mto反應：乙/丙比mass-0.8：11：11.2：11.5：1丙烯產量萬噸/年56.4073.9269.7166.1161.38增產丙烯萬噸/年17.5213.319.714.98石腦油少消耗萬噸/年302.75306.56310.03314.31產品與原料價差億元/年13.0331.6533.6535.6537.89產品與原料節省價差億元/年-18.6220.6222.6224.86單位比較例4實施例13實施例14實施例15實施例16乙烯總產量萬噸/年150150150150150石腦油消耗萬噸/年478.06105.39101.5898.1193.83丙烷消耗萬噸/年-245.91237.02228.92218.93mto反應單元公稱能力萬噸/年-180180180180甲醇消耗萬噸/年-180180180180mto反應：乙/丙比mass-0.8：11：11.2：11.5：1丙烯產量萬噸/年70.5086.8982.6979.0974.35增產丙烯萬噸/年16.3912.198.593.85石腦油少消耗萬噸/年372.67376.48379.95384.23產品與原料價差億元/年16.2939.3641.3643.3645.61產品與原料節省價差億元/年-23.0725.0727.0729.32當前第1頁12