[发明专利]一种甲烷氧化偶联制乙烯反应气体的分离方法和装置

说明书

本发明属于甲烷氧化偶联制乙烯领域，涉及一种甲烷氧化偶联制乙烯反应气体的分离方法和装置。该方法包括以下步骤：1)OCM反应气体经压缩机升压、冷却后送往吸收塔；2)吸收剂从吸收塔顶部进入，吸收OCM反应气体中的C2馏分及以上组份；吸收塔的塔顶气相物流送往冷量回收系统，塔釜物流送至解吸塔；3)解吸塔塔顶气相物流作为产品采出，塔釜得到的贫溶剂经过冷却降温后，返回吸收塔顶部。本发明的方法和装置大大提高了分离的操作温度，对设备材质要求明显降低，同时降低了能耗，并且，整套流程简单，易于操作和控制。

技术领域

本发明属于甲烷氧化偶联制乙烯领域，更具体地，涉及一种甲烷氧化偶联制乙烯反应气体的分离方法和装置。

背景技术

乙烯作为最重要的基础有机化工原料，长期以来，它的生产一直依赖于石油裂解路线，由此产生的环境污染等问题日趋严重。随着原油价格持续攀升，引发乙烯裂解原料价格的上涨，同时乙烯裂解原料的供不应求现象也十分突出，面对这一现状，世界各国都在调节能源利用结构，并不断寻找新的乙烯生产路线。2010年，随着美国在页岩气领域的突破，大量难以开采的甲烷被开采出来，甲烷的化工利用又引起了业界的高度重视，因此甲烷氧化偶联制乙烯、乙烷的研究再一次成为了世界范围内的研究热点。

甲烷氧化偶联制乙烯(简称OCM)的目标是在催化剂作用下，将甲烷转化为乙烯，反应产物比较复杂，主要有甲烷、乙烯、乙烷、CO、CO₂、O₂等。专利申请US20150368167公开了一种OCM反应产物分离方法，通过分离单元可得到三个产品流股，富C2流股，富氮气流股和富甲烷流股。OCM反应产物先在第一个分离塔中得到富C2流股和甲烷氮气流股，然后在第二个分离塔中得到富氮气流股和富甲烷流股。由于分离方法均采用低温精馏，整个分离单元温度非常低，第一个分离塔顶温度低至-162℃，第二个分离塔顶温度低至-210℃，这对设备材质要求非常高，极大增加了投资成本，能耗高。

专利申请CN201710006765.X公开了一种甲烷氧化偶联制乙烯反应产物分离工艺，该工艺将反应产物通过压缩、醇胺法、干燥、深冷精馏等工序将组分逐一分离，最终得到聚合级乙烯产品，乙烯回收率99％以上。该专利明显提升了产品品质，但分离仍为深冷精馏，需要冷箱提供较低等级冷量。

专利申请WO2015105911公开了一种甲烷氧化偶联系统，将甲烷氧化偶联转化为乙烯，再将乙烯转化为可选择的高级烃产物。但该专利申请中对OCM产物气中的乙烯与其他组分，比如未反应的甲烷、乙烷、CO、CO₂、氮气、水等等的分离，仍然采用低温精馏，第一分离器用于将甲烷/氮气与C2以上组分分离，该分离器的运行温度低至-160℃左右，第二分离器用于将甲烷与氮气分离，其运行温度低至-200℃左右。

现有技术的方法均需较低的操作温度，对设备材质要求非常高，极大增加了投资成本，限制了OCM工艺的工业应用。因此，亟需开发一种能耗低的甲烷氧化偶联制乙烯反应气体的分离方法。

发明内容

本发明的目的是提出一种甲烷氧化偶联制乙烯反应气体的分离方法和装置，该方法和装置大大提高了分离的操作温度，对设备材质要求明显降低，同时降低了能耗，并且，整套流程简单，易于操作和控制。

本发明的第一方面提供一种甲烷氧化偶联制乙烯反应气体的分离方法，该方法包括以下步骤：

1)OCM反应气体经压缩机升压、冷却后送往吸收塔；

2)吸收剂从吸收塔顶部进入，吸收OCM反应气体中的C2馏分及以上组份；吸收塔的塔顶气相物流送往冷量回收系统，塔釜物流送至解吸塔；

3)解吸塔塔顶气相物流作为产品采出，塔釜得到的贫溶剂经过冷却降温后，返回吸收塔顶部。

根据本发明一种优选实施方式，该方法还包括：