[发明专利]一种用于甲醇制烯烃装置中的轻烃分离方法

说明书

技术领域

本发明属于煤化工领域，特别涉及一种甲醇制烯烃装置中的轻烃分离方法。

背景技术

近年来，我国甲醇制烯烃项目取得了长足发展，神华、中煤等企业纷纷上马大型甲醇制烯烃项目。对于甲醇制烯烃项目，一方面，反应装置及催化剂系统对反应的选择性和转化率起到决定性影响，另一方面，反应生成的轻烃混合物的分离也是影响装置投资及产品成本的关键因素。

对于甲醇制烯烃项目中生成的烯烃混合物，其组分与石油裂解气和炼厂干气相近，因此，典型的分离方法有常规深冷流程和油洗吸收流程等。

深冷分离方法，顾名思义，通过采用氨、丙烯、乙烯，甚至甲烷等冷剂，以及利用高压气液节流或者膨胀机等得到-100℃左右甚至更低的低温，从而实现氢气、甲烷、乙烯、乙烷、丙烯、丙烷等的分离。常规深冷分离方法存在不少缺点，比如通常要求对原料气进行4至5级压缩，末级压缩后的压力较高，同时需要大量的低温冷却介质，能耗较高。另外，较低的操作温度也对设备材料要求很高，从而影响装置的设备投资。

油吸收分离工艺与深冷分离之间的差别主要在于脱除气体混合物中的氢和甲烷的方法不同。深冷分离是采用低温分凝和低温分馏的方法从裂解气中分离氢和甲烷，所需低温条件可达到-90℃以下。油吸收法一般利用C3、C4、C5和芳烃馏分作为吸收剂吸收裂解气中的碳二及以上烃类而从裂解气中分离出甲烷和氢，但所需低温条件可在-40℃以上，因此整个装置只需配置-40℃的丙烯制冷系统，使制冷系统大为简化，同时设备选材可避免选择耐低温的不锈钢，设备投资较小。

对于油洗吸收流程，也有不同的方式，比如单独设置油洗吸收塔和解吸塔，引入另外的吸收介质，将含有乙烯、丙烯的甲烷、氢气等的混合气送入该吸收塔，在塔内利用不同物质在吸收剂中的溶解度差异实现乙烯、丙烯等与甲烷、氢气等的分离，提高烯烃的回收率，减小燃料气中烯烃的损失；另外，如神华MTO装置，不引入另外介质，利用系统内介质作为吸收剂实现乙烯和丙烯的回收。

对于目前已经工业化的神华包头MTO装置，其采用的是以丙烷为主的吸收剂进入脱甲烷塔的塔顶，将碳二及以上的组分吸收下来，其吸收效果较好，但吸收剂用量较多、且吸收剂来自后续分离系统(丙烯精馏塔塔釜)，循环的路线较长，造成相应的塔器等设备较大，投资高、能耗较高。

对于引入另外介质的吸收流程，由于需要单独外购吸收剂，需要增设吸收塔和解吸塔，因此原料及设备投资都较大，同时吸收剂还有所损失，需要定期补充新鲜吸收剂，所以运行成本也很高；对于使用系统内介质作为吸收剂的流程，如神华MTO项目，采用的是丙烷作为唯一吸收剂，该丙烷来自丙烯塔塔釜，为了保证吸收效果，需要保证一定的吸收量，该丙烷需要在系统内循环路程较长，需要经过脱甲烷塔、脱乙烷塔和丙烯塔，所以导致这三个塔的操作负荷都较高，装置运行成本较高。

除了上述列出的一些油吸收工艺外，近年，还有一些专利商对甲醇制烯烃的分离技术进行了研究，基本上以油吸收为主，采用后系统循环返回的吸收剂吸收C2及以上的重组分。

专利申请号201010607679.2的发明专利针对的是顺序分离流程，脱甲烷塔进料为全组成，除了本专利所述的组分外，还含有碳四、碳五、碳六，甚至更高碳链的烃类。该专利采用的是一段吸收，丙烷和乙烷的混合物作为吸收剂送入脱甲烷塔内。对于由MTO或MTP流程得到的工艺气，其主要组分为乙烯和丙烯，其中的乙烷和丙烷含量较小，如以乙烷和丙烷作为唯一的吸收剂，由于流量不大，导致吸收效果受到影响，因此，为了保证吸收效果，需要在脱甲烷塔顶设置冷凝器、回流罐及回流泵的设备，将气相中的乙烯和丙烯进一步冷凝下来，以提高乙烯和丙烯的回收率。较低的冷凝温度可有效减小乙烯和丙烯的损失，但采用高品味的冷源又会增加装置投资，因此，吸收效果受到制约。

专利申请号201110256262.0的发明专利以及申请号为201110279313.1的发明专利都提到采用二段吸收的方式，前者其主吸收剂为碳三、碳四或碳五，副吸收剂也可独立的采用为碳三、碳四或碳五；后者则主吸收剂为碳三碳四，副吸收剂为碳四和碳五。

这些技术所采用的吸收剂基本都来源于后系统，以一段或者二段进入到吸收塔(脱甲烷塔)。所采用的吸收剂为碳三及更重的烃类，该吸收剂都在系统内经过了较长的循环，如大量的丙烷吸收液、碳四吸收液或碳五吸收液等，导致系统循环量加大，能耗较高。另外，为了保证吸收效果，有些方法还需要在脱甲烷塔顶设置冷凝器、回流罐及回流泵等设备，提高了设备投资，也增加了运行费用。

发明内容