[发明专利]MTP工艺中脱除、循环利用DME的方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种甲醇制丙烯(MTP)工艺中脱除和回收利用二甲醚(DME)的方法及脱丙烷塔系统，属于煤化工、天然气化工领域。

背景技术

低碳烯烃(乙烯、丙烯等)作为重要的基本化工原料，主要来源与石脑油、轻柴油(均来自石油)的催化裂化/裂解。我国石油资源短缺，石油进口依存度逐年增加，在一定程度上限制了以石化路线生产乙烯和丙烯产品的发展。

我国乙烯和丙烯的市场缺口较大，目前，由于受乙烷裂解制乙烯的影响，国内乙烯的市场缺口逐渐缩小，而丙烯的市场缺口依然很大。仅靠石油裂解路线所产的丙烯已远远满足不了市场的需求，因此开发增产丙烯的新技术以扩大丙烯来源迫在眉睫，甲醇制丙烯技术是解决这一现状的重要方法之一。

由甲醇制取低碳烯烃的工艺技术主要有MTO和MTP。MTO(Methanol to Olefin)是指由甲醇制取低碳烯烃(乙烯和丙烯)。MTP(Methanol to Propylene)是指由甲醇制取丙烯。目前，两种工艺都有工业化应用，各有其优势。采用这些工艺技术制取低碳烯烃，作为传统石化路线制乙烯的重要补充手段，对于多煤、贫油、少气的中国来说将具有十分重要的战略意义。

目前国内外报道这一领域的专利技术很多，如中国专利CN202246473,CN101050160A等，主要侧重于MTP、MTO工艺技术方面。CN202246473专利解决的是丙烯产品的含水量问题，CN101050160A专利公开了将具有3个碳原子的烯烃从具有4个碳原子的烯烃分离的方法。在MTP工艺中二甲醚(DME)如何从丙烯产品中脱除及回收利用这一至关重要的问题却未有报道。DME的沸点与丙烯、丙烷接近，很难通过传统的精馏塔分离，如果制备的丙烯产品因含有DME杂质，将使以甲醇为源头制备低碳烯烃技术受到巨大的限制，丙烯产品的效益将会大大减少。开发出一种简单、高效的DME脱除及再利用的工艺系统将能够从能耗、操作费用、设备费用等方面推进甲醇制烯烃技术的工业化进程。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种简单高效的甲醇制丙烯(MTP)工艺中脱除和回收利用二甲醚(DME)的方法及系统。其中本发明专利中含有三个碳原子的烃类缩写为C3烃，含有四个以上碳原子的烃类缩写为C4⁺烃，DME/甲醇代表DME和甲醇的混合溶液。MTP工艺主要指甲醇在催化剂的作用下(在DME反应器中)生成DME，DME/甲醇在MTP催化剂的作用下(在MTP反应器中)生成不同碳原子数的烃类，烃类经过精馏塔分离得到丙烯产品，附产乙烯、LPG、汽油产品。

为达上述目的，本发明一种MTP工艺中脱除、循环利用DME的方法，来自上游含有甲烷、乙烷、乙烯、丙烯、C3烃、C4+烃和未反应的DME物料进入脱丙烷塔进行精馏分离，向脱丙烷塔中直接注入甲醇溶液溶解DME，使甲烷、乙烷、乙烯、丙烯、C3烃从塔顶蒸出，C4+烃和DME/甲醇从塔底馏出进入萃取分离罐。在萃取分离罐中，DME/甲醇与C4+烃分离后进入甲醇回收塔，经甲醇回收塔蒸出的精制DME/甲醇送入DME反应器，在DME反应器中将甲醇转化为DME。甲醇溶解的DME和新生成的DME作为原料进入MTP反应器，进行循环再利用，反应生成不同碳原子数的烃类。C4+烃一部分作为循环烃返回MTP反应器进行反应，另一部分作为LPG产品输出。MTP反应器催化剂可以将DME、C2～C6烃催化反应生成小分子烃产物。

进一步地，本发明的方法，随着MTP反应时间的增长，催化剂活性逐渐减弱，未转化的DME会进入丙烯产品中。当丙烯产品中DME质量含量大于5ppm，甲醇开始注入脱丙烷塔中；本发明的方法，在甲醇注入脱丙烷塔之前，增大脱丙烷塔塔顶的回流比，直到塔顶蒸出物中无C4⁺烃为止，此时固定回流比(脱丙烷塔正常操作时，回流比大于1.8)进行操作，如果C4⁺烃含量过高，则甲醇和水将从塔顶蒸出影响丙烯纯度。

本发明的方法，在甲醇注入脱丙烷塔之前，调整塔的操作温度和操作压力。根据物质的相对挥发度差异，要想达到C3和C4+烃的分离要求，塔的操作压力和温度有一定匹配要求，其中优选所述脱丙烷塔的操作压力为1.88～2.28MPaG，塔底温度95～120℃。

本发明的方法，在甲醇原料注入脱丙烷塔之前，稳定丙烯塔操作，并将丙烯塔塔顶产品线下游作为保护装置的再生保护床投入运行。再生保护床内装有分子筛类吸附剂，可以有效吸收上游产品线丙烯产品中可能混入的DME、水和甲醇。