本发明专利技术涉及一种用于甲醇制烯烃装置中的轻烃分离方法，通过对现有工艺流程的优化，可有效提高乙烯和丙烯的回收率，同时不引入另外吸收剂，使用系统内物料：乙烷、丙烷、碳三混合物进行吸收；并设置多段吸收，分为主吸收和辅助吸收，主吸收液在系统内循环较短，可有效减小系统操作负荷，降低装置运行成本，辅助吸收循环流程虽然相对主吸收长，但其循环量小，对系统负荷影响较小。本发明专利技术通过多级吸收可实现甲烷、氢气、氮气、氧气、一氧化碳、乙烷等气体与乙烯、丙烯和丙烷的分离，不需要深冷。燃料气中乙烯和丙烯的损失很小，分离效率高，可得到燃料气产品，其中含有少量丙烷，可生产满足聚合级要求的丙烯和乙烯产品，同时还可得到纯度很高的丙烷产品。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于煤化工领域，特别涉及一种甲醇制烯烃装置中的轻烃分离方法。
技术介绍
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°C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°C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°C以上，因此整个装置只需配置_40°C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的专利技术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的专利技术专利以及申请号为201110279313.1的专利技术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。
技术实现思路
本专利技术主要是为了克服现有技术中甲醇制烯烃装置中的轻烃分离方法存在设备投资大，运行费用高等问题，通过对现有工艺流程的优化，提供一种甲醇制烯烃装置中的轻烃分离方法，可有效提高乙烯和丙烯的回收率。本专利技术的技术方案是:`一种甲醇制烯烃装置中的轻烃分离方法，特别是针对前脱丙烷流程，包括如下步骤:组成为甲烷、氢气、一氧化碳、氮气、乙烯、乙烷、丙烯、丙烷等的混合轻烃经逐级冷却后进入气液分离罐，在罐内实现气液相分离，分离后的气相和液相分别于不同位置进入脱甲烷塔内，在脱甲烷塔内通过多段轻烃液吸收实现甲烷、氢气、氮气、氧气、一氧化碳、乙烷等气体与乙烯、丙烯和丙烷的分离；脱甲烷塔顶不设冷凝器、回流罐、回流泵等设备，甲烷、氢气、氮气、氧气、一氧化碳、乙烷等作为燃料气产品直接从脱甲烷塔塔顶排出，塔釜得到碳二和碳三的混合物，进入脱乙烷塔；脱乙烷塔塔顶得到碳二组份送入乙烯塔，脱乙烷塔塔釜的碳三组份一部分作为脱甲烷塔的吸收剂，经冷却后送入脱甲烷塔内，一部分送入丙烯塔；乙烯塔塔顶得到乙烯产品，塔釜的乙烷一部分作为吸收液，经冷却后送入脱甲烷塔进行吸收；丙烯塔塔顶得到丙烯产品，丙烯塔塔釜的丙烷一部分也作为吸收液，经冷却后送入脱甲烷塔进行吸收，其他可作为丙烷产品。进一步，上述多段轻烃液吸收为三段吸收，吸收液为系统内物料:乙烷、丙烷、碳三混合物。更进一步，上述三段吸收分为主吸收和辅助吸收，主吸收液碳三混合物在系统内循环较短，可有效减小系统操作负荷，降低装置运行成本，辅助吸收循环流程虽然相对主吸收较长，但其循环量小，对系统负荷影响较小；通过多段吸收可有效提高乙烯丙烯回收率，具有很好的经济效益。上述甲醇制烯烃装置中的轻烃分离方法的具体步骤如下:(I)脱甲烷塔 经多级压缩后的工艺气体经过逐级冷却，末级冷却后温度控制在-40~_20°C，进入一气液分离罐中进行气液相分离，气相和液相分别送入脱甲烷塔内；脱甲烷塔塔顶温度范围-45~-55°C，塔底温度范围10~30°C。脱甲烷塔底再沸器可根据塔操作压力的不同选用蒸汽或利用反再的废热进行能量的综合利用，脱甲烷塔采用吸收方式实现乙烯及丙烯的回收，控制塔顶气相中尽可能少损失乙烯和丙烯。脱甲烷塔分三段进入吸收剂，分别为丙烷、乙烷和碳三混合物。其中，丙烷来自丙烯塔塔釜，乙烷来自乙烯塔塔釜，碳三混合物来自脱乙烷塔塔釜。这三股吸收剂在进入脱甲烷塔之前都需要进行冷却，以保证吸收效果。优选的，吸收碳三液的吸收温度为-10~_40°C，吸收乙烷液的吸收温度为-10~_60°C，吸收丙烷液的吸收温度为-10~-60°C。对于主吸收剂的碳三混合物，用_40°C丙烯对其进行冷却。虽然较低的吸收液温度有利于提高乙烯和丙烯的回收率，但由于该循环量较大，如为了降低其吸收温度引入更高品味的冷源，则对于装本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于甲醇制烯烃装置中的轻烃分离方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：组成为甲烷、氢气、一氧化碳、氮气、乙烯、乙烷、丙烯、丙烷等的混合轻烃经逐级冷却后进入气液分离罐，在罐内实现气液相分离，分离后的气相和液相分别于不同位置进入脱甲烷塔内，在脱甲烷塔内通过多段轻烃液吸收实现甲烷、氢气、氮气、氧气、一氧化碳、乙烷等气体与乙烯、丙烯和丙烷的分离；脱甲烷塔顶不设冷凝器、回流罐、回流泵设备，甲烷、氢气、氮气、氧气、一氧化碳、乙烷作为燃料气产品直接从脱甲烷塔塔顶排出，塔釜得到碳二和碳三的混合物，进入脱乙烷塔；脱乙烷塔塔顶得到碳二组份送入乙烯塔，脱乙烷塔塔釜的碳三组份一部分作为脱甲烷塔的吸收剂，经冷却后送入脱甲烷塔内，一部分送入丙烯塔；乙烯塔塔顶得到乙烯产品，塔釜的乙烷一部分作为吸收液，经冷却后送入脱甲烷塔进行吸收；丙烯塔塔顶得到丙烯产品，丙烯塔塔釜的丙烷一部分也作为吸收液，经冷却后送入脱甲烷塔进行吸收，其他可作为丙烷产品；上述多段轻烃液吸收为三段吸收，吸收液为系统内物料：乙烷、丙烷、碳三混合物。
【技术特征摘要】
1.一种用于甲醇制烯烃装置中的轻烃分离方法，其特征在于:该方法包括如下步骤:组成为甲烷、氢气、一氧化碳、氮气、乙烯、乙烷、丙烯、丙烷等的混合轻烃经逐级冷却后进入气液分离罐，在罐内实现气液相分离，分离后的气相和液相分别于不同位置进入脱甲烷塔内，在脱甲烷塔内通过多段轻烃液吸收实现甲烷、氢气、氮气、氧气、一氧化碳、乙烷等气体与乙烯、丙烯和丙烷的分离；脱甲烷塔顶不设冷凝器、回流罐、回流泵设备，甲烷、氢气、氮气、氧气、一氧化碳、乙烷作为燃料气产品直接从脱甲烷塔塔顶排出，塔釜得到碳二和碳三的混合物，进入脱乙烷塔；脱乙烷塔塔顶得到碳二组份送入乙烯塔，脱乙烷塔塔釜的碳三组份一部分作为脱甲烷塔的吸收剂，经冷却后送入脱甲烷塔内，一部分送入丙烯塔；乙烯塔塔顶得到乙烯产品，塔釜的乙烷一部分作为吸收液，经冷却后送入脱甲烷塔进行吸收；丙烯塔塔顶得到丙烯产品，丙烯塔塔釜的丙烷一部分也作为吸收液，经冷却后送入脱甲烷塔进行吸收，其他可作为丙烷产品； 上述多段轻烃液吸收为三段吸收，吸收液为系统内物料:乙烷、丙烷、碳三混合物。2.根据权利要求1所述的一种用于甲醇制烯烃装置中的轻烃分离方法，其特征在于:所三段吸收分为主吸收和辅助吸收，主吸收液碳三混合物在系统内循环较短，辅助吸收循环流程相对主吸收长，并且循环量小。3.根据权利要求1所述的一种用于甲醇制烯烃装置中的轻烃分离方法，其特征在于:所述吸收液碳三混合物的吸收温度为-10~-40°C，吸收液乙烷的吸收温度为-10~_60°C，吸收液丙烷的吸收温度为-10~-60°C。4.根据...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨光，孔令海，李强，耿玉侠，赵文文，裴艳红，王兵，杨玉兰，段天魁，刘新伟，陈宁，
申请(专利权)人：中国天辰工程有限公司，天津天辰绿色能源工程技术研发有限公司，
类型：发明
国别省市：
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