[发明专利]一种低碳烯烃气体的分离方法

说明书

技术领域

本发明属于低碳烯烃精制技术领域，涉及一种以含氧化合物(主要是甲醇、乙醇、二甲醚、C₄～C₁₀醇化合物或其混合物等)为原料，在生成以低碳烯烃为主要物流(主要是乙烯和丙烯)的连续反应和再生过程中，产物低碳烯烃气体的分离方法。

背景技术

低碳烯烃(乙烯、丙烯、丁二烯)和轻质芳烃(苯、甲苯、二甲苯)是石油化工的基本原料。目前乙烯生产主要依靠轻石脑油原料的管式炉水蒸气裂解工艺。由于原油资源的短缺和价格的日益提高，石脑油资源已经越来越显得不足，低碳烯烃的生产成本越来越高。国内外正积极开发原料来源更丰富的乙烯生产路线，有机含氧化合物原料经金属改性的SAPO类型小孔磷硅酸铝氧化物分子筛的催化作用，可生成以乙烯、丙烯为主的反应产物，正受到国内外的广泛重视，处于工业化阶段。

以甲醇或二甲醚为代表的含氧有机化合物是典型的含氧有机化合物，主要由煤基或天然气基的合成气生产。用以甲醇为代表的含氧有机化合物为原料生产以乙烯和丙烯为主的低碳烯烃工艺目前主要有美国UOP公司的MTO技术(主要专利是美国专利USP6166282、USP5744680；中国专利ZL00137259.9)、美国ExxonMobil公司的MTO技术(主要专利是USP6673978、USP6717023、USP6613950；中国专利ZL00815363.2、ZL00802040.x、ZL03821995.6)、MTP工艺(EP0448000A、DE233975A1)和中国科学院大连化物所的DMTO技术(ZL96115333.4、ZL92109905.3)。

含氧化合物(当前典型采用的是甲醇)制取低碳烯烃工艺(MTO)的反应特点是快速反应、强放热、且剂醇比比较低，是在连续的反应-再生的密相流化床反应器中进行反应和再生。反应生成的富含乙烯和丙烯等低碳烯烃的高温油气，需要进行急冷和水洗，除去其中催化剂并降温后，送往下游烯烃分离系统进行分离。MTO工艺装置的目的产品是乙烯和丙烯，副产品混合C₄、C₅以上组分和燃料气。MTO气体的构成与石脑油裂解气有很大的不同，最大的差别在于MTO气体中氢气和甲烷含量较低，丙烯和乙烯含量明显高于石脑油裂解气中丙烯和乙烯含量。如何将这部分富含乙烯和丙烯等低碳烯烃的裂解气体进行分离，提高目的产品乙烯和丙烯的收率，一直受到关注。

WO01/25174披露了一种生产乙烯的方法，该方法的主要特点是：(1)采用前脱乙烷流程，减少脱甲烷塔的进料量；(2)和常规的石脑油裂解生产乙烯装置相比，提高了脱甲烷塔塔顶产品中的乙烯含量，从而提高了脱甲烷塔顶温度，避免采用乙烯冷量；(3)为了回收脱甲烷塔顶气体中的乙烯，将该气体送入变压吸附设施，分离甲烷、氢和乙烯，将回收的乙烯返回氧化反应器出口物料中。该分离方法设备投资低，但由于采用了PSA技术，操作程序较复杂，系统维护的工作量较大。

CN101367697A披露了一种MTO/MTP反应产物中轻烃产品的分离方法。该发明是将MTO/MTP反应产物预处理后送入脱乙烷塔进行C₂/C₃的清晰分离，脱乙烷塔顶气相送到吸收蒸出塔，吸收蒸出塔采用来自油吸收塔的富吸收剂进行吸收，脱乙烷塔塔釜产品进入后续分离系统；将吸收蒸出塔顶产品经冷却后送入油吸收塔，油吸收塔采用乙烷作为贫吸收剂，分离吸收蒸出塔塔顶产品中的乙烯，其余轻质气体由塔顶排出，塔釜产品做为富吸收剂返回吸收蒸出塔；吸收蒸出塔塔釜产品进入乙烯塔，塔釜乙烷组分作为贫吸收剂冷却后进入油吸收塔。与现有技术相比，本发明具有投资少、物料回收率高等优点。

CN1157280A披露了一种提高乙烯回收率的轻烃分离方法，该发明是一种高乙烯回收率，节能和低脱甲烷塔负荷的轻烃分离方法，轻烃经过压缩、冷却和闪蒸后得到的气体和液体分别进入高压脱乙烷塔，进行碳二馏分的非清晰切割，高压脱乙烷塔塔低产物进入低压脱乙烷塔进行碳二和碳三馏分的分离，高压脱乙烷塔塔顶产物经过多级冷却和闪蒸得到两股以上的液体作为脱甲烷塔的进料，气液分离罐出口的气体经冷却进入甲烷吸收塔，用液相甲烷作为吸收剂，将气体中99.5％的乙烯吸收下来，而甲烷吸收塔底部出口液体返回脱甲烷塔作为进料，脱甲烷塔釜液去乙炔加氢反应器或乙烯精馏塔。