降低脱甲烷塔乙烯损失和能耗的分离方法技术

本发明专利技术涉及甲醇法制烯烃裂解气分离流程的优化。本发明专利技术以裂解气分离过程的关键环节，甲烷氢的分离为对象，提供了一种有利于降低分离过程能耗的工艺流程，包括裂解气洗涤和预分离、洗涤剂制冷及采用分凝分馏供冷的多种方式。本发明专利技术有益效果在于将未被冷凝下来的乙烯采用了吸收的方法进行回收，同时充分利用了高压循环乙烷和丙烷节流膨胀所获得的冷量，实现了部分甲烷氢与乙烯的预分离，有效降低了脱甲烷的进料负荷和分离能耗。且此方法适用于各种组成不同的裂解气分离流程的优化。

Separation method for reducing ethylene loss and energy consumption of methane removal tower

The invention relates to the optimization of the separation process of olefin cracking gas by methanol process. The key to cracking gas separation process, separation of methane and hydrogen as an object, provides a process to reduce the energy consumption of the separation process, including pyrolysis gas washing and pre separation, detergent and refrigeration using a variety of ways dephlegmation cooling. The invention has the beneficial effects that will not be condensed ethylene recovered by adopting an absorption method, the cooling capacity and make full use of high-pressure circulating ethane and propane is obtained by throttling expansion, the pre separation of partial methane hydrogen and ethylene, effectively reduce the feeding load and energy consumption and methane separation. The method is applicable to the optimization of various pyrolysis gas separation processes.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的分离方法，涉及乙烯装置中甲烷与碳二及其以上重组分的分离。
技术介绍
以石油烃为原料，在管式裂解炉内发生高温热裂解是目前生产乙烯的主要方法。除此之外，生产乙烯的其它方法还包括工业上获得乙烯最早采用的乙醇催化脱水制乙烯、以甲烷或合成气为原料制取乙烯、以及由合成气制取甲醇，由甲醇再制取乙烯的方法等，这也是实现乙烯原料路线由石油向煤和天然气转变的途径之一。据预测到2020年中国石油对外依存度将达到60%—62%，为应对石油供应的严峻局面，国家正在研究多方案多元化解决石油短缺的问题，其中包括煤液化制油、煤制甲醇、MTO (Methanol to Olefins,甲醇制烯烃)、MTP(Methanol to Propylene,甲醇制丙烯)技术正是适应了这一要求。裂解产物的主要成分是氢气、甲垸、乙烯、乙烷、丙烯、丙烷、丁烷、丁烯、丁二烯等碳五以下烃的混合物。其混合物的分离是乙烯工业生产过程中必不可少的过程之一。衡量一种分离方法优劣的主要指标是设备投资、生产能耗和产品回收率，尤其是主要产品乙烯的回收率最受关注。 一般而言，上述指标是相互矛盾和制约的。因而一个好的分离方法应该是兼顾各方，实现灵活和低成本的生产。因此，对裂解原料实施基于分离塔严格机理模型的流程优化设计对减少设备投资和降低分离过程能耗有着重要意义。无论是以石油烃为原料的乙烯生产工艺还是以甲醇为原料的乙烯生产工艺，烯烃分离提纯过程都包含了脱甲烷塔系统，脱碳二系统和脱碳三系统等三个主要部分。其中，脱甲烷系统是整个分离和产品提纯的关键。无论在设计上考虑，还是工艺上的安排，也都是围绕脱甲垸塔系统这一中心来进行的。脱甲垸塔系统包括两个部分第一部分是原料的预冷，即高温的反应产物与不同温度等级的冷剂先后换热，逐级冷却到对混合物分离所要求的温度，其冷剂消耗约占整个分离过程冷负荷的40%，第二部分是脱甲烷塔，塔顶气相馏出物需要依靠冷剂提供冷量从而获得塔顶冷回流，其冷剂消耗约占整个分离过程冷负荷的12%。由此可见脱甲烷塔系统的冷剂消耗占到了整个分离过程冷剂消耗的50%以上。乙烯损失主要发生在脱甲垸过程和乙烯精馏过程。其中脱甲烷塔系统的乙烯损失占到乙烯损失总量的60%甚至更多。由于原料预冷和脱甲烷塔两部分的冷剂消耗占整个分离过程冷负荷消耗的50%以上，因此改进脱甲烷塔系统的分离方法，对降低裂解气分离过程总能耗具有重要意义；同样地，脱甲烷塔系统的乙烯损失占到了乙烯损失总量的60%以上，因而，优化脱甲烷塔的操作对于降低乙烯损失也具有明显作用。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术的目的是提供一种可以降低脱甲烷系统的乙烯损失和能耗的分离方法。本专利技术的技术方案如下，其特征在于所述方法包括以下步骤步骤1对压縮裂解气原料冷凝，冷凝后的汽液混合物进入汽液闪蒸罐进行汽液分离；步骤2汽液分离后液相部分作为进料直接进入脱甲烷塔；对气相部分，则采用循环乙烷和循环丙垸混合物进行洗涤，实现甲烷、氢气和乙烯的分离；步骤3洗涤后主要成分为甲烷、氢气的气相作为燃料，直接进入燃料气系统；洗涤后的吸收了乙烯的液相循环乙烷和循环丙烷作为脱甲垸塔的另外一股液相进料。所述步骤1中的冷凝过程是采用了冷却水和三级丙烯冷剂进行逐级冷凝。所述步骤2中的循环乙烷和循环丙垸混合物为经节流膨胀降温后获取的低温洗涤液。所述步骤2中经循环乙烷和丙烷混合物洗涤后的气相得到了乙烯含量低于1.4%的甲烷、氢气、乙烷和丙垸的混合物，使得部分甲烷和氢气得到了预分离，得到一股不需进入脱甲垸塔而直接用作燃料气的甲烷和氢气混合物，降低了脱甲烷塔进料中氢气的含量和脱甲烷塔的处理负荷。步骤2所述的循环乙垸和循环丙烷洗涤吸收气相中的乙烯过程的操作压力是1.0 3.5MPa。步骤2所述的脱甲烷塔的操作压力是1.0 3.5MPa。本专利技术所达到的效果1. 降低了对脱甲烷塔低温冷剂的消耗由于本专利技术中甲烷、氢和乙烯的预分离过程，实现了大约60%左右的氢气不必进入脱甲烷塔，而是随气相直接进入燃料气系统，而吸收了乙烯的循环乙烷和循环丙烷为脱甲烷塔又提供了部分冷回流，在塔的操作压力以及塔顶甲烷中乙烯损失含量和其它流程相同的情况下，所需的塔顶冷负荷减少，能量利用更合理。2. 乙烯损失降低由于部分甲垸、氢气不进入脱甲烷塔，塔顶气相采出量降低，在满足塔顶气相甲烷中乙烯含量和其它流程相同时，损失的乙烯总量也相应降低。3. 采用冷却水和不同等级的冷剂对混合物进行逐级降温冷却，降低了物料冷却过程的有用功损失。附图说明图1是现有设计脱甲垸塔流程图2是本专利技术脱甲烷塔流程附图l符号说明流程简图中的物流l-ll分别为① 为来自四段压縮机出口的裂解气；② 为与冷却水换热后的裂解气；③ 为7"C丙烯冷剂换热后的裂解气；④ 为与-24'C丙烯冷剂换热后的裂解气；⑤ 为与-40'C丙烯冷剂换热后的裂解气；⑥ 为经干燥器干燥之后的裂解气；⑦ 为经闪蒸罐汽液闪蒸后的气相裂解气;⑧ 为经闪蒸罐汽液闪蒸后的液相裂解气;⑨ 为循环丙烷回流液；⑩ 为去燃料气系统的甲烷氢； 为脱甲垸塔塔釜液。流程简图中的设备分别为1、 EA101为冷却水换热器；2、 EA102为7-C丙烯冷剂换热器；3、 EA103为-24'C丙烯冷剂换热器4、 EA104为-4(TC丙烯冷剂换热器；5、 FA101为干燥器；6、 FA102为汽液闪蒸罐；7、 DA101为脱甲垸塔。附图2符号说明流程简图中的物流1-13分别为① 为来自四段压縮机出口的裂解气；② 为与冷却水换热后的裂解气；③ 为7"C丙烯冷剂换热后的裂解气；④ 为与-24"C丙烯冷剂换热后的裂解气；⑤ 为与-4(TC丙烯冷剂换热后的裂解气；⑥ 为经干燥器干燥之后的裂解气；⑦ 为经闪蒸罐汽液闪蒸后的气相裂解气;⑧ 为经闪蒸罐汽液闪蒸后的液相裂解气;⑨ 为富含乙烯的循环洗涤液；⑩ 为去燃料气系统尾气； 为循环乙垸、丙垸洗涤液； 为甲烷、氢混合气； 为脱甲垸塔塔釜液。流程简图中的设备分别为1、 EA101为冷却水换热器；2、 EA102为7'C丙烯冷剂换热器；3、 EA103为-24'C丙烯冷剂换热器；4、 EA104为-4(TC丙烯冷剂换热器；5、 FA101为干燥器；6、 FA102为汽液闪蒸罐；7、 DA101为乙烯吸收塔；8、 DA102为脱甲垸塔。具体实施例方式经甲醇催化反应后生成的主要产物是乙烯和丙烯，此外还会生成少量的甲垸、氢气、乙垸、丙垸、二甲醚以及C4和C5馏分等。该混合物的分离流程为反应产物进入脱甲垸塔之前，先经压縮机分段压縮，在第三段出口的裂解气首先进入高低压脱丙垸塔，脱除其中的Q及其以上重组分。Q及其以下轻组分经过四段压縮、冷却器、干燥器、汽液闪蒸罐后，汽液两相分别从不同的进料位置进入脱甲烷塔。本专利技术主要是针对脱甲垸系统进行了工艺优化。本专利技术对脱甲烷过程采用的工艺流程如图2所示冷却水冷却器EA101和不同等级(冷却剂温度分别为7°C、 -24°C、 -40°C)的丙烯冷剂冷却器EA102-EA104，将压縮气体逐级冷却后，通过汽液闪蒸罐FA102闪蒸得到一股以上的液体⑧作为脱甲烷塔的进料，气相@则进入到乙烯吸收塔DAIOI，采用经节流膨胀降温后的循环乙垸和循环丙垸混合物 作为吸收剂吸收气相⑦中未被冷凝下来的乙烯，吸收乙烯后的液相循环乙烷本文档来自技高网...

【技术保护点】
降低脱甲烷塔乙烯损失和能耗的分离方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：步骤１对压缩裂解气原料冷凝，冷凝后的汽液混合物进入汽液闪蒸罐进行汽液分离；步骤２汽液分离后：液相部分作为进料直接进入脱甲烷塔；对气相部分，则采用循环乙烷和循环丙烷混合物进行洗涤，实现甲烷、氢气和乙烯的分离；步骤３洗涤后主要成分为甲烷、氢气的气相作为燃料，直接进入燃料气系统；洗涤后的吸收了乙烯的液相循环乙烷和循环丙烷作为脱甲烷塔的另外一股液相进料。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：钱锋，王松汉，叶贞成，张文理，杜文莉，赵玲，刘涛，
申请(专利权)人：华东理工大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]