低溫甲醇洗烷烴脫氫組合系統及其與烯烴分離系統的耦合系統的製作方法

2023-05-31 11:44:06

專利名稱：低溫甲醇洗烷烴脫氫組合系統及其與烯烴分離系統的耦合系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及氣體分離領域，具體而言，涉及一種低溫甲醇洗烷烴脫氫組合系統及其與烯烴分離系統的耦合系統。
背景技術：
低溫甲醇洗工藝是一種吸收分離方法，吸收分離就是利用溶劑對氣體混合物中各組分溶解度的不同，有選擇性地吸收溶解度大的氣體，達到從氣體混合物除去或進一步回收該氣體的目的。低溫甲醇洗法是以甲醇作為吸收溶劑進行物理吸收，利用甲醇在低溫、高壓的條件下，對硫化氫、硫氧化碳和二氧化碳有較高的吸收能力，對不欲除去的氣體組分一氧化碳和氫氣有較低的溶解度，即甲醇作為吸收溶劑對被吸收的氣體具有較高的選擇性。該技術主要用在大型合成氨、合成甲醇、制氫等工業裝置上作為氣化原料合成氣(H2、CO、cos、二氧化碳和硫化氫等衝酸性氣體脫除(cos、二氧化碳和硫化氫等)工藝。低溫甲醇洗工藝流程包括吸收、解吸和甲醇熱再生三部分得到以氫氣和一氧化碳為主的有效合成氣，，該工藝是根據高壓低溫甲醇中cos、二氧化碳和硫化氫及其他有機硫化物等雜質溶解度大，H2、C0等有效氣體的溶解度很小的特點，在高壓(2 8Mpa)和低溫(_70°C -30°c)的條件下，利用冷甲醇同時吸收脫除合成氣中的雜質如COS、二氧化碳和硫化氫及其他有機硫化物等，吸收雜質氣體後的甲醇經過減壓、氮氣氣提和加熱再生處理，分別解吸出二氧化碳和硫化氫氣體，其中的甲醇可循環使用，系統的低溫可以通過氨製冷或丙烯製冷和二氧化碳的解吸得到(二氧化碳溶解在高壓低溫甲醇中時會放熱升溫，當二氧化碳從低壓甲醇中解吸從來時會吸熱降溫)。利用低溫甲醇洗系統得到的二氧化碳一般都是作為廢氣排放到大氣中，對環境造成汙染
發明內容
本發明旨在提供一種烯烴分離系統及其與烯烴分離系統的耦合系統，減少了低溫甲醇洗烷烴脫氫組合系統中二氧化碳的排放量。為了實現上述目的，根據本發明的一個方面，提供了一種低溫甲醇洗烷烴脫氫組合系統，低溫甲醇洗烷烴脫氫組合系統包括:低溫甲醇洗單元，烷烴脫氫單元，與低溫甲醇洗單元通過二氧化碳輸送管線相連通以利用低溫甲醇洗單元得到的二氧化碳氧化烷烴；一氧化碳吸附單元，與烷烴脫氫單元通過生成氣輸送管線相連通以吸收烷烴脫氫單元的生成氣中的一氧化碳，且與低溫甲醇洗單元之間設置有第一氣體輸送管線和第二氣體輸送管線，並通過第一氣體輸送管線將一氧化碳輸送至低溫甲醇洗單元；氫氣回收裝置，設置在低溫甲醇洗單元與一氧化碳吸附單元之間的第二氣體輸送管線上以回收脫除一氧化碳後的生成氣中的氫氣並將氫氣輸送回低溫甲醇洗單元。進一步地，上述二氧化碳輸送管線包括第一二氧化碳輸送管線和第二二氧化碳輸送管線，生成氣輸送管線包括第一生成氣輸送管線和第二生成氣輸送管線，燒烴脫氫單兀包括:乙烷脫氫反應器，與低溫甲醇洗單元通過第一二氧化碳輸送管線相連通，且與一氧化碳吸附單元通過第一生成氣輸送管線相連通；丙烷脫氫反應器，與低溫甲醇洗單元通過第二二氧化碳輸送管線相連通，且與一氧化碳吸附單元通過第二生成氣輸送管線相連通。進一步地，上述一氧化碳吸附單元包括至少兩臺相互獨立工作的一氧化碳吸附裝置。進一步地，上述氫氣回收裝置為第一膜分離組件或第一變壓吸附系統。進一步地，上述低溫甲醇洗烷烴脫氫組合系統還包括生成氣再處理單元，與氫氣回收裝置相連通將脫除一氧化碳和氫氣後的生成氣中的二氧化碳去除。根據本發明的另一方面，提供了一種低溫甲醇洗烷烴脫氫組合系統與烯烴分離系統的耦合系統，耦合系統包括:烯烴分離系統，烯烴分離系統包括脫丙烷單元、脫甲烷單元、脫乙烷單元、乙烯精餾單元和丙烯精餾單元，脫丙烷單元、脫甲烷單元、脫乙烷單元與乙烯精餾單元依次相連通，且脫甲烷單元、脫乙烷單元與丙烯精餾單元構成封閉的迴路；上述的低溫甲醇洗烷烴脫氫組合系統，低溫甲醇洗烷烴脫氫組合系統的氫氣回收裝置與脫丙烷單元相連通向脫丙烷單元提供部分待分離的原料氣。進一步地，上述脫丙烷單元包括:脫丙烷塔，脫丙烷塔的塔頂出口與脫甲烷單元之間設置有初脫氣相物流管線；乾燥器，乾燥器的進口與氫氣回收裝置相連通，乾燥器的出口與脫丙烷塔的進口相連通向脫丙烷塔輸送待分離原料氣；第二壓縮機，設置在脫丙烷塔與脫甲烷單元之間的初脫氣相物流管線上；第三冷劑激冷器，設置在第二壓縮機與脫甲烷單元之間的初脫氣相物流管線上。 進一步地，上述低溫甲醇洗烷烴脫氫組合系統的烷烴脫氫單元包括:乙烷脫氫反應器，與低溫甲醇洗單元通過第一二氧化碳輸送管線相連通，且與一氧化碳吸附單元通過第一生成氣輸送管線相連通，乙烯精餾單元包括乙烯精餾塔，乙烯精餾塔的塔底出口與乙烷脫氫反應器通過乙烷輸送管線相連通為乙烷脫氫反應器提供乙烷；丙烷脫氫反應器，與低溫甲醇洗單元通過第二二氧化碳輸送管線相連通，且與一氧化碳吸附單元通過第二生成氣輸送管線相連通，丙烯精餾單元還包括丙烯精餾塔，丙烯精餾塔的塔底出口與丙烷脫氫反應器通過丙烷輸送管線相連通向丙烷脫氫反應器提供丙烷。進一步地，上述乙烯精餾塔的塔底出口與乙烷脫氫反應器之間的乙烷輸送管線上設置有加熱器。進一步地，上述低溫甲醇洗烷烴脫氫組合系統還包括生成氣再處理單元，設置在氫氣回收裝置與脫丙烷單元之間。進一步地，上述脫甲烷單元包括初脫甲烷塔、中間分離組件和次脫甲烷塔，中間分離組件為第二膜分離組件或第二變壓吸附系統，初脫氣相物流管線設置在脫丙烷塔的塔頂出口與初脫甲烷塔的進口之間；初脫甲烷塔的塔頂出口與中間分離組件的進口之間設置有第一氣相物流管線；中間分離組件的富烴氣流出口與次脫甲烷塔的進口之間設置有富烴氣流管線。進一步地，上述脫甲烷單元還包括第一壓縮機、第一冷箱、第一換熱器、第二換熱器、第一冷劑激冷器和膨脹機，次脫甲烷塔的塔頂出口與膨脹機的進口之間具有第二氣相物流管線；第一壓縮機設置在富烴氣流管線上；第一冷箱具有:第一氣相物流第一冷箱內流路，串接在第一氣相物流管線中；富烴氣流第一冷箱內流路，串接在第一壓縮機與次脫甲烷塔的進口之間的富烴氣流管線中；初脫氣相物流第一冷箱內流路，串接在第二壓縮機與第三冷劑激冷器之間的初脫氣相物流管線上；第一換熱器具有:富烴氣流第一換熱器內流路，串接在富烴氣流第一冷箱內流路與次脫甲烷塔的進口之間的富烴氣流管線中；第二液相物流第一換熱器內流路，與次脫甲烷塔的塔底出口相連通，富烴氣流與第二液相物流在第一換熱器內進行換熱；第二換熱器具有:富烴氣流第二換熱器內流路，串接在富烴氣流第一換熱器內流路與次脫甲烷塔的進口之間的富烴氣流管線中；第二氣相物流第二換熱器內流路，與膨脹機的出口相連通，富烴氣流與第二氣相物流在第二換熱器內進行換熱；第一冷劑激冷器設置在富烴氣流第二換熱器內流路與次脫甲烷塔的進口之間。進一步地，上述脫甲烷單元還包括:第一再沸器，與初脫甲烷塔的第一塔底出口相連通並與初脫甲烷塔的塔釜相連形成第一循環管線；第二再沸器，與初脫甲烷塔的第二塔底出口相連通並與初脫甲烷塔的塔釜相連形成第二循環管線。進一步地，上述乙烯精餾單元還包括加氫脫炔反應器，加氫脫炔反應器具有:氫氣氣流進口，與中間分離組件的富氫氣流出口之間具有富氫氣流管線；烴類物料進口，與次脫甲烷塔的塔底出口之間具有第二液相物流管線；乙烯產物出口，與乙烯精餾塔的進口相連通。進一步地，上述脫乙烷單元包括脫乙烷塔，脫乙烷塔具有:第一液相物流進口，與初脫甲烷塔的第三塔底出口之間具有第一液相物流管線；脫乙烷塔塔頂物流出口，與加氫脫炔反應器的烴類物料進口之間具有烴類脫炔物料輸送管線；塔底出口，與丙烯精餾塔之間具有第三液相物流管線；上述丙烯精餾單元還包括:塔頂回流罐，與丙烯精餾塔的塔頂丙烯出口相連通並與丙烯精餾塔構成第三循環管線，第一再沸器或第二再沸器具有與第三循環管線相連通的丙烯進口和丙烯出口。進一步地，上述第三循環管線上還設置有控制閥，控制閥與第一再沸器或第二再沸器並聯設置。進一步地，上述脫甲烷單元還包括第二冷箱，丙烷脫氫反應器與丙烯精餾塔之間的丙烷輸送管線穿過第二冷箱；第二冷箱具有第二氣相液流第二冷箱內流路，第二氣相液流第二冷箱內流路與第二換熱器的第二氣相物流第二換熱器內流路相連通；丙烯精餾塔與第二冷箱之間具有第四液相物流管線，第四液相物流管線穿過第二冷箱後延伸至與初脫甲烷塔相連通，脫甲烷單元還包括第二冷劑激冷器，第二冷劑激冷器設置在第二冷箱與初脫甲烷塔之間的第四液相物流管線上。進一步地，上述中間分離組件為第二膜分離組件，烯烴分離系統還包括第二變壓吸附系統，第二變壓吸附系統設置在第二膜分離組件的富烴氣流出口與第一壓縮機之間的富烴氣流管線上且通過第二變壓吸附系統的富烴氣流出口與富烴氣流管線相連通。進一步地，上述第二變壓吸附系統的富氫氣流出口與加氫脫炔反應器相連通。進一步地，上述中間分離組件為第二膜分離組件，烯烴分離系統還包括第二變壓吸附系統，第二變壓吸附系統設置在第二膜分離組件的富氫氣流出口與加氫脫炔反應器之間的富氫氣流管線上且通過第二變壓吸附系統的高純氫氣流出口與富氫氣流管線相連通。進一步地，上述第二變壓吸附系統的富烴氣流出口與第一壓縮機相連通。應用本發明的技術 方案，低溫甲醇洗單元與烷烴脫氫單元相連通，將低溫甲醇洗單元得到的CO2用於烷烴的脫氫得到含有烯烴和CO的生成氣，而且得到的生成氣在一氧化碳吸附單元中將生成氣中的CO吸附再脫附後輸送至低溫甲醇洗單元重複利用，生成氣去除CO後再進入氫氣回收裝置進行氫氣的回收，並將回收得到的氫氣輸送回低溫甲醇洗單元進行重複利用，在該低溫甲醇洗烷烴脫氫組合系統中將低溫甲醇洗單元產生的CO2消耗之後減少了其排放量，回收了 CO和氫氣，並且增加了烯烴的產量。


構成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本發明的進一步理解，本發明的示意性實施例及其說明用於解釋本發明，並不構成對本發明的不當限定。在附圖中:圖1示出了根據本發明的一種優選的實施例中的低溫甲醇洗烷烴脫氫組合系統的結構不意圖；圖2示出了根據本發明的一種優選的實施例中的耦合系統的結構示意圖；圖3示出了根據本發明的另一種優選的實施例中的耦合系統的結構示意圖；圖4示出了根據本發明的又一種優選的實施例中的耦合系統的結構示意圖；以及圖5示出了根據本發明的又一種優選的實施例中的耦合系統的結構示意圖。
具體實施例方式需要說明的是，在不衝突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特徵可以相互組合。下面將參考附圖並結合實施例來詳細說明本發明。如圖1所示，在本發明一種典型的實施方式中，提供了一種低溫甲醇洗烷烴脫氫組合系統，該低溫甲醇洗烷烴脫氫組合系統包括低溫甲醇洗單元7、烷烴脫氫單元、一氧化碳吸附單元9和氫氣回收裝置1 0，烷烴脫氫單元與低溫甲醇洗單元7通過二氧化碳輸送管線相連通以利用低溫甲醇洗單元7得到的二氧化碳氧化烷烴；一氧化碳吸附單元9與烷烴脫氫單元通過生成氣輸送管線相連通以吸收烷烴脫氫單元的生成氣中的一氧化碳，且與低溫甲醇洗單元7之間設置有第一氣體輸送管線和第二氣體輸送管線，並通過第一氣體輸送管線將從一氧化碳吸附單元9中脫附出來的一氧化碳輸送至低溫甲醇洗單元7 ;氫氣回收裝置10設置在低溫甲醇洗單元7與一氧化碳吸附單元9之間的第二氣體輸送管線上以回收脫除一氧化碳後的生成氣中的氫氣並將氫氣輸送回低溫甲醇洗單元7。具有上述結構的低溫甲醇洗烷烴脫氫組合系統，低溫甲醇洗單元7與烷烴脫氫單元相連通，將經低溫甲醇洗單元7分離得到的CO2用於烷烴的脫氫得到含有烯烴和CO的生成氣，而且得到的生成氣在一氧化碳吸附單元9中將生成氣中的CO吸附再脫附後輸送至低溫甲醇洗單元7重複利用，生成氣去除CO後再進入氫氣回收裝置10進行氫氣的回收，並將回收得到的氫氣輸送回低溫甲醇洗單元7進行重複利用，在該低溫甲醇洗烷烴脫氫組合系統中將低溫甲醇洗單元產生的CO2消耗之後減少了其排放量，回收了 CO和氫氣，並且增加了烯烴的產量。在本發明一種優選的實施例中，上述二氧化碳輸送管線包括第一二氧化碳輸送管線和第二二氧化碳輸送管線，生成氣輸送管線包括第一生成氣輸送管線和第二生成氣輸送管線，烷烴脫氫單元包括乙烷脫氫反應器81和丙烷脫氫反應器82，乙烷脫氫反應器81與低溫甲醇洗單元7通過第一二氧化碳輸送管線相連通，且與一氧化碳吸附單元9通過第一生成氣輸送管線相連通；丙烷脫氫反應器82與低溫甲醇洗單元7通過第二二氧化碳輸送管線相連通，且與一氧化碳吸附單元9通過第二生成氣輸送管線相連通。將低溫甲醇洗單元7產生的原本用於外排的CO2用於氧化乙烷和丙烷以形成乙烯和丙烯，從而增加了作為重要的化工原料的乙烯和丙烯的產量。為了便於將吸附出來的CO及時地輸送回低溫甲醇洗單元7，優選一氧化碳吸附單元9包括至少兩臺相互獨立工作的吸附裝置。這樣當其中的一臺或多臺吸附裝置用於CO的吸附時，在另外的吸附裝置上將CO從吸附劑上脫附下來，及時地輸送至低溫甲醇洗單元7。上述的低溫甲醇洗烷烴脫氫組合系統的氫氣回收裝置10為第一膜分離組件或第一變壓吸附系統。採用第一膜分離組件或第一變壓吸附系統均能很好地將氫氣從生成氣中分離出來，且第一變壓吸附系統的分離效果更好。經過一氧化碳與氫氣從生成氣中分離出來之後，以烯烴為主的生成氣還含有少量的雜質，為了便於將其進一步利用，優選上述低溫甲醇洗烷烴脫氫組合系統還包括生成氣再處理單元50，與氫氣回收裝置10相連通將脫除一氧化碳和氫氣後的生成氣中的二氧化碳去除。在再處理單元50中通過鹼洗、水洗、加壓以及降溫工序後去除其中的未分離出的CO2，然後進行乾燥、加壓以及降溫以作為烯烴分離系統等工藝系統的原料氣使用。如圖2至圖5所示，在本發明另一種典型的實施方式中，還提供了一種低溫甲醇洗烷烴脫氫組合系統與烯烴分離系統的耦合系統，該耦合系統包括烯烴分離系統和上述的低溫甲醇洗烷烴脫氫組合系統，烯烴分離系統包括脫丙烷單元、脫甲烷單元、脫乙烷單元、乙烯精餾單元和丙烯精餾單元，脫丙烷單元、脫甲烷單元、脫乙烷單元與乙烯精餾單元依次相連通，且脫甲烷單元、脫乙烷單元與丙烯精餾單元構成封閉的迴路；低溫甲醇洗烷烴脫氫組合系統的氫氣回收裝置10與脫丙烷單元相連通向脫丙烷單元提供部分待分離的原料氣。將上述低溫甲醇洗烷烴脫氫組合系統中形成的主要成分為烯烴的生成氣與石油裂解氣或煉廠幹氣或甲醇 制烯烴產品氣混合作為烯烴分離系統的原料氣進行分離，不僅有效利用率低溫甲醇系統中產生的CO2，而且增加了烯烴的產量。當然，低溫甲醇洗烷烴脫氫組合系統中形成的生成氣也可以單獨作為烯烴分離系統的原料氣進入烯烴分離系統，本領域技術人員可以根據生成氣的實際組成選擇該生成氣在烯烴分離系統中的分離過程。如圖2至圖5所示，上述耦合系統的脫丙烷單元包括脫丙烷塔51、乾燥器52、第二壓縮機132和第三冷劑激冷器163，脫丙烷塔51的塔頂出口與脫甲烷單元之間設置有初脫氣相物流管線；乾燥器52的進口與氫氣回收裝置10相連通，乾燥器52的出口與脫丙烷塔51的進口相連通向脫丙烷塔51輸送待分離原料氣；第二壓縮機132設置在脫丙烷塔51與脫甲烷單元之間的初脫氣相物流管線上；第三冷劑激冷器163設置在第二壓縮機132與脫甲烷單元之間的初脫氣相物流管線上。為了滿足低溫甲醇洗烷烴脫氫組合系統中形成的生成氣以及成分複雜的石油裂解氣、煉廠幹氣、甲醇制烯烴產品氣等氣體的較好的分離，在上述烯烴分離系統中設置了脫丙烷單元，利用脫丙烷塔51將待分離氣體中的碳四烴類以及碳四以上烴類與碳三烴類以及碳三以下烴類分開形成含有碳三烴類以及碳三以下烴類的初脫氣相物流和含有碳四烴類以及碳四以上烴類的初脫液相物流。其中的初脫氣相物流進入上述的脫甲烷單元進行分離處理，而且，在初脫氣相物流在進入初脫甲烷單元之前進行適當的壓縮增壓和冷卻得到很大程度的降溫，因此，降低了脫甲烷單元進行深冷分離的能耗。其中的初脫液相物流進入脫丁烷塔61進行分離並經塔頂冷凝器62的冷凝後得到碳四產品和碳五產品，實現了對原料氣充分細緻的分離，有利於原料氣的利用。如圖2至圖5所示，在本發明的又一種優選的實施例中，上述低溫甲醇洗烷烴脫氫組合系統的烷烴脫氫單元包括乙烷脫氫反應器81和丙烷脫氫反應器82，乙烷脫氫反應器81，與低溫甲醇洗單元7通過第一二氧化碳輸送管線相連通，且與一氧化碳吸附單元9通過第一生成氣輸送管線相連通，乙烯精餾單元包括乙烯精餾塔22，乙烯精餾塔22的塔底出口與乙烷脫氫反應器81通過乙烷輸送管線相連通為乙烷脫氫反應器81提供乙烷；丙烷脫氫反應器82，與低溫甲醇洗單元7通過第二二氧化碳輸送管線相連通，且與一氧化碳吸附單元9通過第二生成氣輸送管線相連通，丙烯精餾單元還包括丙烯精餾塔41，丙烯精餾塔41的塔底出口與丙烷脫氫反應器82通過丙烷輸送管線相連通向丙烷脫氫反應器82提供丙燒。將烯烴分離系統的乙烯精餾單元分離出的乙烷和丙烯精餾單元分離出的丙烷利用低溫甲醇系統產生的CO2進行氧化，不僅減少了 CO2的排放量，而且對烯烴分離系統產生的乙烷和丙烷進行了重複利用增加了乙烯和丙烯的產量。由於經乙烯精餾塔22分離出的乙烷溫度較低，為了滿足脫氫溫度的需求，在進入乙烷脫氫反應器81之前將乙烷進行加熱，優選乙烯精餾塔22的塔底出口與乙烷脫氫反應器81之間的乙烷輸送管線上設置有加熱器23。在低溫甲醇洗烷烴脫氫組合系統中，經過一氧化碳與氫氣從生成氣中分離出來之後，以烯烴為主的生成氣還含有少量的雜質，為了便於將其進一步利用，優選低溫甲醇洗烷烴脫氫組合系統還包括生成氣再處理單元50，設置在氫氣回收裝置10與脫丙烷單元之間。在再處理單元50中通過鹼洗、水洗、加壓以及降溫工序後去除其中的未分離出的CO2以作為烯烴分離系統的原料氣使用。如圖2和圖3所示，在本發明的又一種優選的實施例中，上述脫甲烷單元包括初脫甲烷塔11、中間分離組件和次脫甲烷塔17`，中間分離組件為第二膜分離組件121或第二變壓吸附系統122，初脫氣相物流管線設置在脫丙烷塔51的塔頂出口與初脫甲烷塔11的進口之間；初脫甲烷塔11的塔頂出口與第二膜分離組件121的進口之間設置有第一氣相物流管線；第二膜分離組件121的富烴氣流出口與次脫甲烷塔17的進口之間設置有富烴氣流管線。具有上述結構的脫甲烷單元，採用初脫甲烷塔11、中間分離組件和次脫甲烷塔17進行配合使用，經過初脫甲烷塔11的深冷處理後，合理控制初脫甲烷塔11的塔頂工作溫度和壓力對待分離的氣體進行非清晰切割或清晰切割，使待分離的氣體經過初脫甲烷塔11處理後得到不含碳三及碳三以上烴類的第一氣相物流進一步經過中間分離組件的分離後有效地將第一氣相物流分為富烴氣流和富氫氣流，增大了進入次脫甲烷塔17的富烴氣流中的CH4/H2分子比值，進而增加了次脫甲烷塔17塔頂處CH4的分壓，因此只需要將次脫甲烷塔17的溫度降低到較高的露點即可分離出CH4和H2，那麼在分離過程中降溫所需的能耗減少了 ；而且，由於露點的增高使得只需較低的冷量就可使得次脫甲烷塔17塔頂分離的第二氣相物流中只有極少甚至是沒有乙烯，因此減少了乙烯的損失；同時，上述技術效果的實現可以大大減少烯烴分離的投資。 如圖2和圖3所示，在本發明的又一種優選的實施例中，上述脫甲烷單元還包括第一壓縮機131、第一冷箱141、第一換熱器151、第二換熱器152、第一冷劑激冷器161和膨脹機18，次脫甲烷塔17的塔頂出口與膨脹機18的進口之間具有第二氣相物流管線；第一壓縮機131設置在富烴氣流管線上；第一冷箱141具有第一氣相物流第一冷箱內流路、富烴氣流第一冷箱內流路和初脫氣相物流第一冷箱內流路，第一氣相物流第一冷箱內流路串接在第一氣相物流管線中；富烴氣流第一冷箱內流路串接在第一壓縮機131與次脫甲烷塔17的進口之間的富烴氣流管線中；初脫氣相物流第一冷箱內流路串接在第二壓縮機132與第三冷劑激冷器163之間的初脫氣相物流管線上；第一換熱器151具有富烴氣流第一換熱器內流路和第二液相物流第一換熱器內流路，富烴氣流第一換熱器內流路串接在富烴氣流第一冷箱內流路與次脫甲烷塔17的進口之間的富烴氣流管線中；第二液相物流第一換熱器內流路，與次脫甲烷塔17的塔底出口相連通，富烴氣流與第二液相物流在第一換熱器151內進行換熱；第二換熱器152具有富烴氣流第二換熱器內流路和第二氣相物流第二換熱器內流路，富烴氣流第二換熱器內流路串接在富烴氣流第一換熱器內流路與次脫甲烷塔17的進口之間的富烴氣流管線中；第二氣相物流第二換熱器內流路與膨脹機18的出口相連通，富烴氣流與第二氣相物流在第二換熱器152內進行換熱；第一冷劑激冷器161設置在富烴氣流第二換熱器內流路與次脫甲烷塔17的進口之間。在具有上述脫甲烷單元的烯烴分離系統中，來自中間分離組件的富烴氣流經第一壓縮機131壓縮增壓後與來自初脫甲烷塔11的第一氣相物流在第一冷箱141中進行熱交換後溫度降低，然後進入第一換熱器151與冷卻介質進行再次換熱後繼續進入第二換熱器152與經膨脹機18膨脹後溫度急劇下降的第二氣相物流換熱後溫度降低；隨後富烴氣流繼續進入第一冷劑激冷器161與冷·劑進行熱交換進一步降溫以較低的溫度進入次脫甲烷塔17再次進行深冷分離，富烴氣流所進行的一系列換熱使溫度得到很大程度的降低，進一步減少了次脫甲烷塔17中深冷分離的能耗。如圖2和圖3所示，脫甲烷單元還包括第一再沸器191和第二再沸器192，第一再沸器191與初脫甲烷塔11的第一塔底出口相連通並與初脫甲烷塔11的塔釜相連形成第一循環管線；第二再沸器192與初脫甲烷塔11的第二塔底出口相連通並與初脫甲烷塔11的塔釜相連形成第二循環管線。部分由初脫甲烷塔11的第一塔底出口和第二塔底出口流出的第一液相物流經第一再沸器191或第二再沸器192加熱後變為氣相返回初脫甲烷塔11的塔釜內，並與由塔頂留下的液相物流逆向接觸傳質，達到深冷精餾的目的。如圖2和圖3所示，上述乙烯精餾單元還包括加氫脫炔反應器21，加氫脫炔反應器21具有氫氣氣流進口、烴類物料進口和乙烯產物出口，氫氣氣流進口與中間分離組件的富氫氣流出口之間具有富氫氣流管線；烴類物料進口與次脫甲烷塔17的塔底出口之間具有第二液相物流管線；乙烯產物出口與乙烯精餾塔22的進口相連通。由次脫甲烷塔17分離出的以碳二烴類為主的第二液相物流作為第一換熱器151的冷卻介質與第一氣相物流進行換熱後溫度升高然後再進入加氫脫炔反應器21進行加氫反應，在加氫脫炔反應器21中氫氣來源於第二變壓吸附系統122分離出的富氫氣流和/或外來龜!氣，加龜!完成後得到的物料經乙稀精懼塔22精懼後形成乙稀廣品。在上述結構中使分離出的氫氣得到合理利用，減少了乙炔加氫的外來氫氣消耗量，節約了乙炔加氫成本。如圖2和圖3所示，上述脫乙烷單元包括脫乙烷塔31，脫乙烷塔31具有第一液相物流進口、脫乙烷塔塔頂物流出口和塔底出口，第一液相物流進口與初脫甲烷塔11的第三塔底出口之間具有第一液相物流管線；脫乙烷塔塔頂物流出口與加氫脫炔反應器21的烴類物料進口之間具有烴類脫炔物料輸送管線，塔底出口與丙烯精餾塔41之間具有第三液相物流管線；丙烯精餾單元還包括塔頂回流罐42，塔頂回流罐42與丙烯精餾塔41的塔頂丙烯出口相連通並與丙烯精餾塔41構成第三循環管線，第一再沸器191或第二再沸器192具有與第三循環管線相連通的丙烯進口和丙烯出口。在上述烯烴分離系統中，初脫甲烷塔11分離出的第一液相物流經脫乙烷塔31處理後形成的以乙烯為主要成分的乙烯混合氣可以作為加氫脫炔反應器21的進料，以脫除其中的少量炔類有機物；同時因為次脫甲烷塔17分離出的第二液相物流幾乎都為碳二餾分，所以這股物流無需進入脫乙烷塔31，只有初脫甲烷塔11含有碳二和碳三組分的第一液相物流進入脫乙烷塔31進行分離，從而大大減輕了脫乙烷塔31的負荷，有利於降低脫乙烷塔31的能耗和投資費用；脫乙烷塔31分離出的以丙烯為主的第三液相物流進入丙烯精餾塔41進行精餾後得到的塔頂丙烯產品進入脫甲烷單元的第一再沸器191或第二再沸器192與第一液相物流進行換熱後降溫，同時塔頂丙烯產品的熱量被第一液相物流吸收後第一液相物流變為氣相返回初脫甲烷塔11的塔釜內，並與由塔頂留下的液相物流逆向接觸傳質，達到深冷精餾的目的這樣利用塔頂丙烯產品替代熱蒸汽與第一液相物流在第一再沸器191或第二再沸器192中進行換熱，充分利用了系統內剩餘的熱量和冷量，減少了熱蒸汽和水的用量，節約了能耗與水資源，省去了冷卻水的使用和塔頂水冷器的設備投資。冷卻後的塔頂丙烯產品經過產品保護床等裝置除去其中少量的甲醇、氧化物及其他雜質後得到合格的丙稀廣品。為了有效地控制塔頂丙烯產品的換熱和調節初脫甲烷塔11運行(如操作溫度)，如圖3所示，第三循環管線上還設置有控制閥43，控制閥43與第一再沸器191或第二再沸器192並聯設置，用以調節流經第一再沸器191或第二再沸器192的丙烯產品的量。如圖2和圖3所示，上述脫甲烷單元還包括第二冷箱142，丙烷脫氫反應器82與丙烯精餾塔41之間的丙烷輸 送管線穿過第二冷箱142 ;第二冷箱142具有第二氣相液流第二冷箱內流路，第二氣相液流第二冷箱內流路與第二換熱器152的第二氣相物流第二換熱器內流路相連通；丙烯精餾塔41與第二冷箱142之間具有第四液相物流管線，第四液相物流管線穿過第二冷箱142後延伸至與初脫甲烷塔11相連通，脫甲烷單元還包括第二冷劑激冷器162，第二冷劑激冷器162設置在第二冷箱142與初脫甲烷塔11之間的第四液相物流管線上。在上述烯烴分離系統中，由來自次脫甲烷塔17的第二氣相物流經膨脹機18膨脹冷卻、第二換熱器152中通過的富烴氣流的冷卻後在第二冷箱142中作為冷卻介質冷卻第四液相物流，一方面第二氣相物流經換熱後溫度有所上升輸送出烯烴分離系統作為燃料使用，另一方面冷卻後的部分第四液相物流再經第二冷劑激冷器162進一步激冷後進入初脫甲烷塔11的塔頂部分用於吸收初脫甲烷塔11的塔頂處第一氣相物流中的乙烯，另一部分第四液相物流則作為低溫甲醇洗烷烴脫氫組合系統的丙烷脫氫反應器82的丙烷原料。如圖4所示，上述中間分離組件為第二膜分離組件121，烯烴分離系統還包括第二變壓吸附系統122，第二變壓吸附系統122設置在第二膜分離組件121的富烴氣流出口與第一壓縮機131之間的富烴氣流管線上且通過第二變壓吸附系統122的富烴氣流出口與富烴氣流管線相連通。將第二膜分離組件121與第二變壓吸附系統122進行連用，優化了氫氣與烴類物質的分離效果，進一步增大了進入次脫甲烷塔17的富烴氣流中的CH4/H2分子比值，進而較少了在次脫甲烷塔17中降溫所需的能耗。為了充分利用第二變壓吸附系統122中分離出的氫氣，優選第二變壓吸附系統122的富氫氣流出口與加氫脫炔反應器21相連通。如圖5所示，上述中間分離組件為第二膜分離組件121，烯烴分離系統還包括第二變壓吸附系統122，第二變壓吸附系統122設置在第二膜分離組件121的富氫氣流出口與加氫脫炔反應器21之間的富氫氣流管線上且通過第二變壓吸附系統122的高純氫氣流出口與富氫氣流管線相連通。將第二膜分離組件121與第二變壓吸附系統122進行連用，使由第二膜分離組件121分離出的富氫氣流進行變壓吸附以進一步地將富氫氣流中的烴類分離出來並收集高純氫。為了充分利用第二變壓吸附系統122分離出的富烴氣流，優選第二變壓吸附系統122的富烴氣流出口與第一壓縮機131相連通。以上所述僅為本發明的優選實施例而已，並不用於限制本發明，對於本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應 包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種低溫甲醇洗烷烴脫氫組合系統，其特徵在於，所述低溫甲醇洗烷烴脫氫組合系統包括: 低溫甲醇洗單元(7)； 烷烴脫氫單元，與所述低溫甲醇洗單元(7)通過二氧化碳輸送管線相連通以利用所述低溫甲醇洗單元(7)得到的二氧化碳氧化烷烴； 一氧化碳吸附單元(9)，與所述烷烴脫氫單元通過生成氣輸送管線相連通以吸收所述烷烴脫氫單元的生成氣中的一氧化碳，且與所述低溫甲醇洗單元(7)之間設置有第一氣體輸送管線和第二氣體輸送管線，並通過所述第一氣體輸送管線將所述一氧化碳輸送至所述低溫甲醇洗單元(7)； 氫氣回收裝置(10)，設置在所述低溫甲醇洗單元(7)與所述一氧化碳吸附單元(9)之間的所述第二氣體輸送管線上以回收脫除一氧化碳後的生成氣中的氫氣並將所述氫氣輸送回所述低溫甲醇洗單元(7)。
2.根據權利要求1所述的低溫甲醇洗烷烴脫氫組合系統，其特徵在於，所述二氧化碳輸送管線包括第一二氧化碳輸送管線 和第二二氧化碳輸送管線，所述生成氣輸送管線包括第一生成氣輸送管線和第二生成氣輸送管線，所述燒烴脫氫單兀包括: 乙烷脫氫反應器(81)，與所述低溫甲醇洗單元(7)通過第一二氧化碳輸送管線相連通，且與所述一氧化碳吸附單元(9)通過所述第一生成氣輸送管線相連通； 丙烷脫氫反應器(82)，與所述低溫甲醇洗單元(7)通過第二二氧化碳輸送管線相連通，且與所述一氧化碳吸附單元(9)通過所述第二生成氣輸送管線相連通。
3.根據權利要求1所述的低溫甲醇洗烷烴脫氫組合系統，其特徵在於，所述一氧化碳吸附單元(9)包括至少兩臺相互獨立工作的一氧化碳吸附裝置。
4.根據權利要求1所述的低溫甲醇洗烷烴脫氫組合系統，其特徵在於，所述氫氣回收裝置(10)為第一膜分離組件或第一變壓吸附系統。
5.根據權利要求1至4中任一項所述的低溫甲醇洗烷烴脫氫組合系統，其特徵在於，所述低溫甲醇洗烷烴脫氫組合系統還包括生成氣再處理單元(50)，與所述氫氣回收裝置(10)相連通將脫除一氧化碳和氫氣後的生成氣中的二氧化碳去除。
6.一種低溫甲醇洗烷烴脫氫組合系統與烯烴分離系統的耦合系統，其特徵在於，所述奉禹合系統包括: 烯烴分離系統，所述烯烴分離系統包括脫丙烷單元、脫甲烷單元、脫乙烷單元、乙烯精餾單元和丙烯精餾單元，所述脫丙烷單元、所述脫甲烷單元、所述脫乙烷單元與所述乙烯精餾單元依次相連通，且所述脫甲烷單元、所述脫乙烷單元與所述丙烯精餾單元構成封閉的迴路； 權利要求1所述的低溫甲醇洗烷烴脫氫組合系統，所述低溫甲醇洗烷烴脫氫組合系統的氫氣回收裝置(10)與所述脫丙烷單元相連通向所述脫丙烷單元提供部分待分離的原料氣。
7.根據權利要求6所述的耦合系統，其特徵在於，所述脫丙烷單元包括: 脫丙烷塔(51)，所述脫丙烷塔(51)的塔頂出口與所述脫甲烷單元之間設置有初脫氣相物流管線； 乾燥器(52)，所述乾燥器(52)的進口與所述氫氣回收裝置(10)相連通，所述乾燥器(52)的出口與所述脫丙烷塔(51)的進口相連通向所述脫丙烷塔(51)輸送待分離原料氣；第二壓縮機(132)，設置在所述脫丙烷塔(51)與所述脫甲烷單元之間的所述初脫氣相物流管線上； 第三冷劑激冷器(163)，設置在所述第二壓縮機(132)與所述脫甲烷單元之間的所述初脫氣相物流管線上。
8.根據權利要求6所述的耦合系統，其特徵在於，所述低溫甲醇洗烷烴脫氫組合系統的所述烷烴脫氫單元包括: 乙烷脫氫反應器(81)，與所述低溫甲醇洗單元(7)通過第一二氧化碳輸送管線相連通，且與所述一氧化碳吸附單元(9)通過所述第一生成氣輸送管線相連通，所述乙烯精餾單元包括乙烯精餾塔(22)，所述乙烯精餾塔(22)的塔底出口與所述乙烷脫氫反應器(81)通過乙烷輸送管線相連通為所述乙烷脫氫反應器(81)提供乙烷； 丙烷脫氫反應器(82)，與所述低溫甲醇洗單元(7)通過第二二氧化碳輸送管線相連通，且與所述一氧化碳吸附單元(9)通過所述第二生成氣輸送管線相連通，所述丙烯精餾單元還包括丙烯精餾塔(41)，所述丙烯精餾塔(41)的塔底出口與所述丙烷脫氫反應器(82)通過丙烷輸送管線相連通向所述丙烷脫氫反應器(82 )提供丙烷。
9.根據權利要求8所述的耦合系統，其特徵在於，所述乙烯精餾塔(22)的塔底出口與所述乙烷脫氫反應器(81)之間的所述乙烷輸送管線上設置有加熱器(23)。
10.根據權利要求8所述的耦合系統，其特徵在於，所述低溫甲醇洗烷烴脫氫組合系統還包括生成氣再處理單元(50 )，設置在所述氫氣回收裝置(10 )與所述脫丙烷單元之間。
11.根據權利要求8所述的耦合系統，其特徵在於，所述脫甲烷單元包括初脫甲烷塔`(11)、中間分離組件和次脫甲烷塔(17)，所述中間分離組件為第二膜分離組件(121)或第二變壓吸附系統(122)， 所述初脫氣相物流管線設置在所述脫丙烷塔(51)的塔頂出口與所述初脫甲烷塔(11)的進口之間； 所述初脫甲烷塔(11)的塔頂出口與所述中間分離組件的進口之間設置有第一氣相物流管線； 所述中間分離組件的富烴氣流出口與所述次脫甲烷塔(17)的進口之間設置有富烴氣流管線。
12.根據權利要求11所述的耦合系統，其特徵在於，所述脫甲烷單元還包括第一壓縮機(131)、第一冷箱(141)、第一換熱器(151)、第二換熱器(152)、第一冷劑激冷器(161)和膨脹機(18)， 所述次脫甲烷塔(17)的塔頂出口與所述膨脹機(18)的進口之間具有第二氣相物流管線.所述第一壓縮機(131)設置在所述富烴氣流管線上； 所述第一冷箱(141)具有: 第一氣相物流第一冷箱內流路，串接在所述第一氣相物流管線中； 富烴氣流第一冷箱內流路，串接在所述第一壓縮機(131)與所述次脫甲烷塔(17)的進口之間的富烴氣流管線中； 初脫氣相物流第一冷箱內流路，串接在所述第二壓縮機(132)與所述第三冷劑激冷器(163)之間的所述初脫氣相物流管線上； 所述第一換熱器(151)具有: 富烴氣流第一換熱器內流路，串接在所述富烴氣流第一冷箱內流路與所述次脫甲烷塔(17)的進口之間的所述富烴氣流管線中； 第二液相物流第一換熱器內流路，與所述次脫甲烷塔(17)的塔底出口相連通，所述富烴氣流與所述第二液相物流在所述第一換熱器(151)內進行換熱； 所述第二換熱器(152)具有: 富烴氣流第 二換熱器內流路，串接在富烴氣流第一換熱器內流路與所述次脫甲烷塔(17)的進口之間的所述富烴氣流管線中； 第二氣相物流第二換熱器內流路，與所述膨脹機(18)的出口相連通，所述富烴氣流與所述第二氣相物流在所述第二換熱器(152)內進行換熱； 所述第一冷劑激冷器(161)設置在所述富烴氣流第二換熱器內流路與所述次脫甲烷塔(17)的進口之間。
13.根據權利要求12所述的耦合系統，其特徵在於，所述脫甲烷單元還包括: 第一再沸器(191)，與所述初脫甲烷塔(11)的第一塔底出口相連通並與所述初脫甲烷塔(11)的塔釜相連形成第一循環管線； 第二再沸器(192)，與所述初脫甲烷塔(11)的第二塔底出口相連通並與所述初脫甲烷塔(11)的塔釜相連形成第二循環管線。
14.根據權利要求12所述的耦合系統，其特徵在於，所述乙烯精餾單元還包括加氫脫炔反應器(21)，所述加氫脫炔反應器(21)具有: 氫氣氣流進口，與所述中間分離組件的富氫氣流出口之間具有富氫氣流管線； 烴類物料進口，與所述次脫甲烷塔(17)的塔底出口之間具有第二液相物流管線； 乙烯產物出口，與所述乙烯精餾塔(22)的進口相連通。
15.根據權利要求14所述的耦合系統，其特徵在於， 所述脫乙烷單元包括脫乙烷塔(31)，所述脫乙烷塔(31)具有: 第一液相物流進口，與所述初脫甲烷塔(11)的第三塔底出口之間具有第一液相物流管線.脫乙烷塔塔頂物流出口，與所述加氫脫炔反應器(21)的烴類物料進口之間具有烴類脫炔物料輸送管線； 塔底出口，與所述丙烯精餾塔(41)之間具有第三液相物流管線； 所述丙烯精懼單元還包括: 塔頂回流罐(42)，與所述丙烯精餾塔(41)的塔頂丙烯出口相連通並與所述丙烯精餾塔(41)構成第三循環管線，所述第一再沸器(191)或第二再沸器(192)具有與所述第三循環管線相連通的丙烯進口和丙烯出口。
16.根據權利要求15所述的耦合系統，其特徵在於，所述第三循環管線上還設置有控制閥(43)，所述控制閥(43)與所述第一再沸器(191)或第二再沸器(192)並聯設置。
17.根據權利要求14所述的耦合系統，其特徵在於，所述脫甲烷單元還包括第二冷箱(142)， 所述丙烷脫氫反應器(82)與所述丙烯精餾塔(41)之間的丙烷輸送管線穿過所述第二冷箱(142)； 所述第二冷箱(142)具有第二氣相液流第二冷箱內流路，所述第二氣相液流第二冷箱內流路與所述第二換熱器(152)的第二氣相物流第二換熱器內流路相連通； 所述丙烯精餾塔(41)與所述第二冷箱(142)之間具有第四液相物流管線，所述第四液相物流管線穿過所述第二冷箱(142 )後延伸至與所述初脫甲烷塔(11)相連通，所述脫甲烷單元還包括第二冷劑激冷器(162)，所述第二冷劑激冷器(162)設置在所述第二冷箱(142)與所述初脫甲烷塔(11)之間的第四液相物流管線上。
18.根據權利要求12至17中任一項所述的耦合系統，其特徵在於，所述中間分離組件為第二膜分離組件(121 )，所述烯烴分離系統還包括第二變壓吸附系統(122)，所述第二變壓吸附系統(122)設置在所述第二膜分離組件(121)的富烴氣流出口與所述第一壓縮機(131)之間的富烴氣流管線上且通過所述第二變壓吸附系統(122)的富烴氣流出口與所述富烴氣流管線相連通。
19.根據權利要求18所述的耦合系統，其特徵在於，所述第二變壓吸附系統(122)的富氫氣流出口與所述加氫脫炔反應器(21)相連通。
20.根據權利要求14至17中任一項所述的耦合系統，其特徵在於，所述中間分離組件為第二膜分離組件(121 )，所述烯烴分離系統還包括第二變壓吸附系統(122)，所述第二變壓吸附系統(122)設置在所述第二膜分離組件(121)的富氫氣流出口與所述加氫脫炔反應器(21)之間的富氫氣流管線上且通過所述第二變壓吸附系統(122)的高純氫氣流出口與所述富氫氣流管線相連通。
21.根據權利要求20所述的耦合系統，其特徵在於，所述第二變壓吸附系統(122)的富烴氣流出口與所述第一壓縮機(131)相連通。
全文摘要
本發明提供了一種低溫甲醇洗烷烴脫氫組合系統及其與烯烴分離系統的耦合系統。該低溫甲醇洗烷烴脫氫組合系統包括低溫甲醇洗單元，烷烴脫氫單元，與低溫甲醇洗單元通過二氧化碳輸送管線相連通以利用低溫甲醇洗單元得到的二氧化碳氧化烷烴；一氧化碳吸附單元，與烷烴脫氫單元通過生成氣輸送管線相連通以吸收烷烴脫氫單元的生成氣中的一氧化碳，且與低溫甲醇洗單元之間設置有第一氣體輸送管線和第二氣體輸送管線，並通過第一氣體輸送管線將一氧化碳輸送至低溫甲醇洗單元；氫氣回收裝置，設置在低溫甲醇洗單元與一氧化碳吸附單元之間的第二氣體輸送管線上以回收脫除一氧化碳後的生成氣中的氫氣並將氫氣輸送回低溫甲醇洗單元。該系統CO2排放減少。
文檔編號C07C7/12GK103073378SQ201310032509
公開日2013年5月1日 申請日期2013年1月28日 優先權日2013年1月28日
發明者唐煜 申請人:神華集團有限責任公司, 中國神華煤制油化工有限公司, 中國神華煤制油化工有限公司包頭煤化工分公司