一種含氧化合物制低碳烯烴的分離方法

2023-05-03 00:41:26

專利名稱：一種含氧化合物制低碳烯烴的分離方法
技術領域：
本發明屬於低碳烴分離技術領域，尤其涉及含氧化合物制低碳烯烴或烯烴催化裂解過程的分離方法。
背景技術：
乙烯、丙烯是石油化學工業的基礎原料。乙烯和丙烯的傳統生產方法，主要採用石腦油蒸汽裂解方法製得，對石油資源依賴嚴重。隨著石油供應的日益緊張，含氧化合物製取低碳烯烴成為研究的熱點，並得到了長足的發展，含氧化合物包括醇、醚、醛和酮等，其中甲醇和二甲醚應用比較廣泛，可以通過煤或天然氣製取，這從一定程度上可以緩解石油供應的壓力，尤其符合我國「缺油、少氣、富煤」的國情。在石腦油蒸汽裂解製取低碳烴中，由於氫氣、甲烷含量較高，普遍採用深冷來分離甲烷和乙烯，以提高乙烯收率。典型的深冷分離方法包括順序分離、前脫乙烷和前脫丙烷流程，三種流程各具特點，但均需要-100°c以下的深冷條件，需要乙烯壓縮機，甚至需要甲烷壓縮機為其提供冷量，同時對冷箱要求也較高，使得工程投資加大。含氧化合物制低碳烯烴產物的特點是氫氣、甲烷含量較低，乙烯、丙烯含量較高， C5+等高碳烴含量較少，致使脫甲烷塔需要的冷量較少，如採用深冷分離方法，對設備要求高，投資大，能耗高，經濟效益不佳。US7714180提出了一種烯烴回收的工藝方法。根據該方法，工藝氣經壓縮後首先經脫丁烷塔脫除C5+，C4-再進一步壓縮、冷卻後先後進脫甲烷塔、脫乙烷塔、脫丙烷塔，脫丙烷塔塔底混合C4作吸收劑去脫甲烷塔吸收塔頂氣中的乙烯，提高乙烯收率。該發明避免採用深冷分離工藝，而是採用油吸收的工藝，降低了投資，但是對於含氧化合物制低碳烴工藝，主要成分為C1-C4物質，大量的物料需預冷後進脫甲烷塔，能耗較大。而且混合C4吸收劑循環量大且循環流程長，能耗較大。中國專利200710171098. 7提出了一種精餾與溶劑吸收相結合的含輕質氣體低碳烴的分離方法。根據該方法氣體經預處理後再冷卻進預分離塔，塔頂氣進吸收塔以提高乙烯收率，使用C3或C4或C5或C6或其烴類的混合物作為吸收劑。該發明雖然避免採用乙烯壓縮機，降低了投資，但是使用C3作為吸收劑，其循環量大，而且部分吸收劑會隨吸收塔塔頂氣去作燃料氣，降低了吸收劑本身的利用價值。使用C4或C5或C6的烴類作為吸收劑， 不適合採用前脫丙烷流程。中國專利200810201217. 3提出了一種MTO-MTP反應產物中輕烴產品的分離方法。 根據該方法，輕烴產物預處理後直接送入脫乙烷塔，塔頂C2-再進入吸收塔，用乙烷做吸收劑以提高乙烯回收率。該方法同上述兩種方法類似，避免了使用乙烯壓縮機，採用了乙烷作吸收劑，部分乙烷從吸收塔塔頂蒸出作燃料氣。但是該發明的前提條件是使用前脫乙烷流程，不適宜使用乙烷、丙烷混合物作吸收劑
發明內容
本發明根據含氧化合物製備低碳烯烴氣體組成的特點，提出了一種能耗低、投資少、且充分利用自產副產品作吸收劑的低碳烴分離方法。本發明採用如下技術方案一種含氧化合物制低碳烯烴的分離方法，其特徵在於在進入脫乙烷塔處理之前， 採用脫丙烷-脫甲烷工藝流程，並且在脫甲烷時使用乙烷或乙烷與丙烷的混合烷烴作吸收劑，，具體包括以下步驟(1)將來自含氧化合物制低碳烯烴反應器的產物和/或來自烯烴催化裂解的產物混合後經熱量回收、壓縮、淨化和冷卻等一系列前處理步驟後，分為氣相烴和液相烴，氣相烴和液相烴分別進脫丙烷塔的不同塔板進行C3及C3以下的輕組分和C4及C4以上的重組分的分離，C3及C3以下輕組分由脫丙烷塔塔頂分出，C4及C4以上的重組分由脫丙烷塔塔底分出；(2)再將步驟(1)中脫丙烷塔塔頂分離出的C3及C3以下輕組分進一步壓縮至 2. 2 3. 8MPa，冷卻至-40 20°C後，進入脫甲烷塔對甲烷、氫氣、一氧化碳、氮氣等輕組分和C2-C3物料進行分離，其中輕組分由甲烷塔塔頂分出，C2-C3物料由甲烷塔塔底分出，脫甲烷塔使用乙烷吸收或者乙烷與丙烷二元混合物吸收的方法，以提高乙烯的回收率，由塔頂分離出的輕組分回收冷量後作燃料氣或去制氫；(3)由脫丙烷塔塔底分離出的C4及C4以上重組分物料去後續分離系統處理後，作為副產品輸出或去烯烴催化裂解以進一步製取低碳烯烴；(4)脫甲烷塔塔底分離出的C2-C3物料進入脫乙烷塔分離出C2與C3，塔頂C2去加氫脫炔或直接進入乙烯精餾塔，塔底C3進入丙烯精餾塔；(5)由乙烯精餾塔塔頂或側線採出乙烯，塔底乙烷全部或部分冷卻後作吸收劑進入脫甲烷塔；(6)由丙烯精餾塔塔頂或側線採出丙烯，塔底丙烷全部作液化石油氣(LPG)副產品輸出或部分冷卻後作吸收劑的另一組分進入脫甲烷塔。所述的一種含氧化合物制低碳烯烴的分離方法，其特徵在於，所述的流程採用前
脫丙烷-脫甲烷工藝，其中脫丙烷塔為單塔或高低壓雙脫丙烷塔，優選為高低壓雙脫丙烷 +
-tB。所述的一種含氧化合物制低碳烯烴的分離方法，其特徵在於，所述的脫甲烷塔採用乙烷吸收劑，吸收劑優選溫度為5 -40°C。所述的一種含氧化合物制低碳烯烴的分離方法，其特徵在於，所述的脫甲烷塔採用乙烷、丙烷混合吸收劑，其中乙烷吸收劑優選溫度5 -40°C。本發明使用-40°C及以上的冷劑，僅需要丙烯製冷壓縮機，避免傳統乙烯分離使用的乙烯壓縮機和深冷冷箱，降低了設備投資和操作難度。根據含氧化合物制低碳烯烴產物組成的特點，本發明使用前脫丙烷-脫甲烷流程，可有效降低能耗。本發明的要點在於與傳統的乙烯分離工藝比較，本發明採用乙烷或乙烷與丙烷二元混合物作吸收劑，採用前脫丙烷-中冷脫甲烷塔工藝，實現乙烯的高效回收。本發明中的脫丙烷塔可為傳統的單塔脫丙烷塔或高低壓雙塔脫丙烷塔。本發明的脫甲烷塔，以乙烷或者乙烷與丙烷二元混合物作吸收劑，脫甲烷塔頂輕組分採用節流或膨脹機製冷後回收冷量，輕組分作燃料氣或去制氫，以滿足二烯烴或炔烴的加氫需要。以乙烷或混合烷烴作吸收劑，雖然與丙烷及以上重組分作吸收劑相比，隨甲烷等輕組分損失的吸收劑較多，但並未降低乙烷的利用價值，仍作為燃料氣使用；而使用丙烷作吸收劑，損失的丙烷用作燃料氣，降低了丙烷的利用價值(丙烷本可以作為液化石油氣)。根據本發明，可以採用乙烷作為脫甲烷塔塔頂氣中乙烯的吸收劑，如來自反應生成的乙烷量小於脫甲烷塔塔頂乙烷的損失量時，則可以補充丙烷作吸收劑，以避免大量外購乙烷。與現有技術相比，本發明的優點是本發明根據含氧化合物制低碳烯烴產物組成的特點，使用前脫丙烷-脫甲烷流程，並使用乙烷或乙烷、丙烷混合吸收劑，避免採用深冷冷箱和乙烯壓縮機，降低了設備投資和能耗，同時不降低吸收劑原本的利用價值。因此本發明是一種設備投資低、能耗低，同時不降低吸收劑利用價值的吸收分離方法，對含氧化合物制低碳烯烴或烯烴催化裂解過程有很好的適用性。下面結合附圖和具體實施例來具體說明本發明的意圖，但附圖和實施例並不構成對本發明的限制。


圖1為本發明含氧化合物制低碳烯烴的分離流程圖。圖2為本發明另一種含氧化合物制低碳烯烴的分離流程圖。
具體實施例方式如圖1，來自含氧化合物制低碳烯烴反應器的產物和或來自烯烴催化裂解的產物兩者混合後經熱量回收、壓縮、淨化和冷卻等一系列前處理步驟後，分為氣相烴和液相烴。 氣相烴和液相烴進脫丙烷塔進行C3-/C4+分離，其中脫丙烷塔可以為單塔或雙塔。脫丙烷塔塔頂C3和C3以下輕組分進一步壓縮冷卻後進脫甲烷塔，脫甲烷塔塔頂用乙烷作吸收劑， 以提高乙烯收率。脫丙烷塔底C4+重組分經後續分離系統處理後作為汽油和LPG副產品或直接返回烯烴轉化反應器以提高乙烯、丙烯的產量。脫甲烷塔塔底C2-C3去脫乙烷塔分離 C2與C3。C2進乙烯精餾塔，側線採出乙烯，塔頂不凝氣經壓縮機返回，塔底乙烷全部過冷後作脫甲烷塔吸收劑或部分作為燃料氣採出。C3去丙烯精餾塔，塔頂採出丙烯，塔底採出丙烷作LPG副產品。圖2分離流程與圖1流程基本相同，區別在於使用了乙烷、丙烷混合吸收劑，該流程適合於在反應過程中產生的乙烷量小於在脫甲烷塔塔頂隨輕組分損失的乙烷量的工況， 此時需要丙烷作吸收劑的另一組分，以避免外購乙烷，降低成本。實施例1如圖1，來自反應的低碳烴經熱量回收、壓縮和淨化後冷卻，在2. lMPa、15°C的條件下首先進脫丙烷塔，脫丙烷塔頂氣相壓縮至3. 4MPa、冷卻至-30°C進脫甲烷塔，脫甲烷塔採用乙烷作吸收劑，其中乙烷吸收劑溫度為°C。表1為例題計算結果，從表中可以看出， 控制輕組分中乙烯質量流量相同時，需要的乙烷吸收劑比丙烷吸收劑少，乙烷質量流量僅為丙烷的2/3，雖然乙烷隨輕組分損失遠多於丙烷損失量，但是損失的乙烷並不降低其利用價值，仍可作為燃料氣使用。而使用丙烷作吸收劑，丙烷的損失量為67^g/h，年損失量為5376t，原本丙烷可以作為LPG副產品進行銷售，但是此時只能作燃料氣使用，降低了其利用價值。實施例2如圖2，來自反應的低碳烴經熱量回收、壓縮和淨化後冷卻，在2. lMPa、15°C的條件下首先進脫丙烷塔，脫丙烷塔頂氣相經壓縮至3. 4MPa、冷卻至-30°C進脫甲烷塔，由於產物中乙烷選擇性低，如用乙烷作吸收劑，隨輕組分損失的乙烷量大於產物乙烷，如全部使用乙烷作吸收劑，需要外購部分乙烷，此時考慮補充丙烷作吸收劑。從表2也可以看出，與完全使用丙烷作吸收劑相比，吸收劑用量較少，且丙烷損失量減少560kg/h，年減少損失丙烷約 4480t。表1實施例1計算結果與完全用丙烷作吸收劑比較
權利要求
1.一種含氧化合物制低碳烯烴的分離方法，其特徵在於在進入脫乙烷塔處理之前， 採用脫丙烷-脫甲烷工藝流程，並且在脫甲烷時使用乙烷或乙烷與丙烷的二元混合烷烴作吸收劑，具體包括以下步驟(1)將來自含氧化合物制低碳烯烴反應器的產物和/或來自烯烴催化裂解的產物混合後經熱量回收、壓縮、淨化和冷卻等一系列前處理步驟後，分為氣相烴和液相烴，氣相烴和液相烴進脫丙烷塔進行C3及C3以下的輕組分和C4及C4以上的重組分的分離，C3及C3以下輕組分由脫丙烷塔塔頂分出，C4及C4以上的重組分由脫丙烷塔塔底分出；(2)再將步驟(1)中脫丙烷塔塔頂分離出的C3及C3以下輕組分進一步壓縮至2.2 3. 8MPa，冷卻至-40 20°C後，進入脫甲烷塔對甲烷、氫氣、一氧化碳、氮氣等輕組分和 C2-C3物料進行分離，其中輕組分由脫甲烷塔塔頂分出，C2-C3物料由脫甲烷塔塔底分出， 脫甲烷塔使用乙烷吸收或者乙烷與丙烷二元混合吸收劑，以提高乙烯收率，由塔頂分離出的輕組分回收冷量後作燃料氣或去制氫系統；(3)由脫丙烷塔塔底分離出的C4及C4以上重組分物料，經後續分離系統處理後，作為副產品輸出或去烯烴催化裂解以進一步製取低碳烯烴；(4)脫甲烷塔塔底分離出的C2-C3物料進入脫乙烷塔分離出C2與C3，塔頂C2去加氫或直接進入乙烯精餾塔，塔底C3進入丙烯精餾塔；(5)由乙烯精餾塔塔頂或側線採出乙烯，塔底乙烷全部或部分冷卻後作吸收劑進入脫甲烷塔；(6)由丙烯精餾塔塔頂或側線採出丙烯，塔底丙烷全部作液化石油氣(LPG)副產品輸出或部分冷卻後作吸收劑的另一組分進入脫甲烷塔。
2.根據權利要求1所述的一種含氧化合物制低碳烯烴的分離方法，其特徵在於，所述的流程採用前脫丙烷-脫甲烷工藝，其中脫丙烷塔為單塔或高低壓雙脫丙烷塔，優選為高低壓雙脫丙烷塔。
3.根據權利要求1所述的一種含氧化合物制低碳烯烴的分離方法，其特徵在於，所述的脫甲烷塔採用乙烷吸收劑，吸收劑優選溫度為5 -40°C。
4.根據權利要求1所述的一種含氧化合物制低碳烯烴的分離方法，其特徵在於，所述的脫甲烷塔採用乙烷、丙烷二元混合吸收劑，吸收劑優選溫度為5 -40°C。
全文摘要
本發明公開了一種含氧化合物制低碳烯烴的分離方法，將來自含氧化合物制低碳烯烴反應器的產物和/或來自烯烴催化裂解的產物兩者混合後經熱量回收、壓縮、淨化和冷卻等一系列前處理步驟後，分為氣相烴和液相烴。氣相烴和液相烴進脫丙烷塔進行C3-/C4+分離。脫丙烷塔塔頂C3和C3以下輕組分進一步壓縮冷卻後進脫甲烷塔，脫甲烷塔塔頂用乙烷或乙烷與丙烷二元混合物作吸收劑，以提高乙烯收率。脫甲烷塔塔底C2-C3去脫乙烷塔分離C2與C3。C2進乙烯精餾塔，側線採出乙烯，塔頂不凝氣返回壓縮機，塔底乙烷過冷後全部作脫甲烷塔吸收劑或部分作為燃料氣採出。C3去丙烯精餾塔，丙烯精餾塔塔頂或側線採出丙烯，塔底採出丙烷作LPG副產品。與傳統的乙烯分離工藝比較，本發明採用乙烷或乙烷與丙烷二元混合物作吸收劑，採用前脫丙烷即中冷脫甲烷工藝，可實現乙烯的高效回收。本發明同時還具有能耗低、投資少、副產品能得到有效利用等優點。
文檔編號C07C7/11GK102206128SQ201110089910
公開日2011年10月5日 申請日期2011年3月31日 優先權日2010年10月14日
發明者吳雙月, 吳越峰, 江家貴, 王建平, 肖紅, 胡存, 蔡林清, 趙磊, 路俊峰, 郭勇義 申請人:東華工程科技股份有限公司