[发明专利]用于乙烯生产中脱甲烷的方法

说明书

本发明属于化工技术领域，特别涉及一种用于乙烯生产中脱甲烷的工艺新方法。

脱甲烷过程是乙烯生产过程的重要组成部分。其中脱甲烷过程主要包括两个步骤：原料的预冷和脱甲烷。目前用于生产中的深冷脱甲烷过程一般可分为高压法、低压法和ARS等方法。高压法的主要操作条件为高压预冷(3.4MPa)，高压脱甲烷(2.94MPa)，低压法的主要操作条件为高压预冷(3.4Mpa)和低压脱甲烷(0.59MPa)。低压脱甲烷可提高甲烷和乙烯的相对挥发度，大大降低了最小汽提量和最小回流比(低压系统为0.1～0.2，高压系统为0.8～1.0)，从而节省了能量。但低压脱甲烷流程不适合所有的裂解原料，只适用于裂解产品的CH₄/C₂H₄较大的场合。

ARS技术，即先进分离技术(Advanced Recovery System)是Stone Webster公司与Mobil化学公司共同开发的先进的烯烃回收新工艺。该技术采用冷凝分离器，在脱甲烷塔之前，将裂解气中的氢气，甲烷尽可能多的分离出来，使脱甲烷塔可在较高温度下操作，因而取消了-101C的乙烯冷剂，这是该技术的最大特点和优点。

与高压法相比，尽管ARS技术和低压脱甲烷技术具有一定的节能作用，但在工业实施过程中都需要极低的温度(一般维持在-99℃)，消耗大量冷剂，相应的设备材质需要采用3.5Ni钢或不锈钢，管道材质也要全部用不锈钢。同时整个系统存在两相流动，为了减小压降需要采用较大的管道尺寸，这些因素制约了低压脱甲烷技术的进一步发展。

本发明的目的是为克服已有技术的不足之处，提出一种用于乙烯生产中脱甲烷的方法，采用高压状态(2.94MPa)脱甲烷，使其具有降低脱甲烷系统的运行能耗、减少设备投资的特点。

本发明提出一种用于乙烯生产中脱甲烷的方法。其特征在于，包括以下步骤：

(1)经过压缩干燥换热后的裂解气，在脱甲烷塔中间再沸器中冷却进入第一精馏塔DT1底部；DT1精馏塔分为上下A、B两个独立的部分，下部精馏段B的汽相采出，用脱乙烷塔釜液冷却至-26℃~-30℃后又在进料激冷器里用-40℃丙烯冷剂冷却到-37℃~-38℃，进入分离器SP2分离；分离器分出的凝液送回下部B精馏部分做回流；未冷凝的气体作为再沸气体进入上部A精馏部分，上部精馏A的液体也进入下部B精馏部分做回流；这样，通过第一精馏塔传质传热的塔釜釜液进入脱甲烷塔DA-301，而第一精馏塔上部精馏A部分的顶部气相经冷箱CD1和乙烯剂冷凝，进入汽液分离罐SP1，气相进入第二精馏塔DT2下部精馏C部分的塔釜，液相则进入第一精馏塔DT1顶A部分作为回流；

(2)第二精馏塔DT2下部C精馏的塔顶气相经冷箱CD2换热和乙烯冷剂冷却冷却到-72至-75℃后在分离罐SP3中分离，液体进入下部C精馏部分做回流，气相则进入第二精馏塔上部D精馏部分的塔釜作再沸气。第二精馏塔DT2上部精馏D部分塔顶气相经冷箱CD3换热冷却后在分离罐SP4中分离，液体进入第二精馏塔DT2顶部做回流；

(3)第一精馏塔DT1底部出来的液相进入脱甲烷塔DA-301，脱甲烷塔在-72至-75℃操作运行，顶部尾气约有10％-15％的乙烯回收。

本发明所述第三步的顶部尾气回收方法采用吸收塔AD1进行回收，吸收塔AD1顶都出来的甲烷和氢气，进一步处理得到纯净的氢气产品；脱甲烷塔底部的釜液和解吸塔DA1顶部出来的乙烯进入脱乙烷塔进一步分离C₂、C₃。

本流程的特点在于：

1、应用多级逆流接触精馏塔：

(a)把传统脱甲烷工艺中分离罐的一次平衡改成了逆流接触的多次平衡，使重组份乙烯和轻组份甲烷进一步分离；

(b)气液在塔中直接接触传热和传质，避免了ARS技术中板翅式换热器换热通道中气液两相流动，有可能使传热效果降低，并且不易控制、操作弹性小等缺点；

(c)在精馏塔中，气液接触面积远远大于冷箱中两相接触面积，可得到更好的分离效果。

2.在脱甲烷塔和冷箱后采用了溶剂吸收工艺。吸收塔的主要作用是回收脱甲烷塔尾气中的乙烯，吸收剂的用量和能耗都很低。通过调节吸收剂的用量，可使乙烯的损失降低到最小，提高了乙烯的收率。采用此工艺，使得70％以上的甲烷和氢气在脱甲烷塔前离开脱甲烷塔，而且塔顶回流温度提高到-75℃，从而减少脱甲烷塔顶冷凝器的热负荷，使冷剂消耗明显下降；