甲醇制烯烃下游烯烃分离技术的简介、对比及发展方向

工业工程与技术2013.NO.08河南科技Journal ot Henan Science and Technology甲醇制烯烃下游烯烃分离技术的简介、对比及发展垧赵良程广伟高文刚吴大伟(神华煤制油化工有限公司新疆煤化工分公司,新疆 乌鲁木齐 830019)摘要:随着国内外甲醇 制烯烃(MTO)工业项目的快速推进,新的烯烃分离技术也不断改进和工业化。根据MTO产品的组成选择溶剂吸收回收乙烯，可以降低烯烃分离的能耗。对目前工业化的采用溶剂吸收的中冷分离工艺进行比较和归类。总结MTO下游烯烃分离的关键节能点。关键词:MTO;烯烃分离;中冷;溶剂吸收中图分类号:TQ221文献标识码:A 文章编 号:1003-51682013)16 -025-02随着国内外甲醇制烯烃(MT0)工业项目的快速推进,新的丙烷工 段的液相C4+进入脱丁烷塔,分离得到混合C4产品和烯烃分离技术也不断改进和工业化。烯烃分离技术如何适应粗汽油产品。脱丙烷塔气相经过压缩后，进人预切割塔。预切割MTO的产品性质,如何合理的利用MTO装置和C4+综合利用装塔塔底物料为C2与C3的混合物,经脱乙烷塔后分别进人乙烯置的余热来降低烯烃分离的能耗，是烯烃分离技术改进的关键。精馏(包括乙炔加氢)和丙烯精馏。预切割塔塔顶气进人以丙烷MTO下游烯烃分离的特点:由于MTO工艺为气固循环流(C3、C4和C5+及其混合物均可作为吸收剂)为吸收剂的油吸化床,热效应明显,催化剂活性高,装置的抗波动能力比较大。而收塔,油吸收塔塔底的富吸收剂用泵送到预切割塔，塔顶的气烯烃分离操作精细，对产品指标要求高.所以MTO下游的烯烃体为燃料气进人冷箱。分离应具有一定的抗干扰能力,工艺尽量不要太复杂。MTO的产主要技术":(1)将经过预处理的MTO产物冷却到10C~品中轻组分和重组分均比较少,二烯烃含量少。MTO副产物中的379C后送到预切割塔;(2)将预切割塔的塔顶产物经冷却后送氧化物随反应的变化较大。这些氧化物尽量在MTO装置处理。到--个吸收塔,用碳三、碳四、碳五或其烃类的混合物组成的吸因为MTO水系统的冷却介质为水，可以对氧化物进行洗涤、分收剂将预切制塔塔顶产物中的碳二烃类吸收下来;(3)预切割离并加以回炼。如果将氧化物带到烯烃分离系统,不但造成流程塔的塔釜产品送到脱乙烷塔进行碳二和碳三的清晰切割,塔顶复杂、循环路线长,还会造成碱洗负荷大,黄油生成量大。得到碳二馏分;塔釜产品是碳三及更重的组分。目前MTO下游的烯烃分离工艺主要有两大类:深冷分离(二)前脱丙烷后加氢丙烷洗技术技术和中冷分离技术。工艺流程简介:MTO气体产物经过三段压缩冷却分液,然一深冷分离技术后水洗、碱洗除去有机氧化物和酸性气体,再冷却千燥。气体干深冷分离技术与石脑油裂解技术的烯烃分离技术相近。燥脱水后进入脱丙烷工段(可以双塔脱丙烷，也可单塔脱丙分离流程主要有顺序分离、前脱乙烷和前脱丙烷流程。唐锦文国烷)。 脱丙烷工段的液相C4+进人脱丁烷塔，分离得到混合C4提出了六塔顺序分离流程,并对深冷系统进行了模拟计算。六产品和粗汽油产品。脱丙烷塔气相经过第四段压缩后,进入预塔顺序分离流程中脱水单元在碱洗单元之前,这样布置是完成脱甲烷塔。 脱甲烷塔塔底物料为C2与C3的混合物,经脱乙烷对混烃的干燥。碱洗单元应放在干燥单元之前。洛阳石化工程塔 后分别进人乙烯精馏(包括乙炔加氢)和丙烯精馏。脱甲烷塔公司提供了-种比传统前脱乙烷简单的前脱乙烷丙烷洗深冷塔顶气为燃料气进人冷箱回收冷量。分离工艺。优点是没有采用乙烯制冷.脱甲烷塔采用了丙烷吸关键技术是脱甲烷塔。脱甲烷塔四是-个吸收塔和一个解收技术,但流程依然比较复杂。析塔的耦合塔。脱甲烷塔分为上下两个部分,下部分是将塔釜二中冷分 离技术的混合烃中的甲烷解析出来,上部分是利用液态丙烷、丙烯(以中冷分离技术在采用了固体吸附或溶剂吸收技术回收乙丙烷为主)作为吸剂回收相中的乙烯。烯,从而提高了分离温度,简化了工艺流程,降低了能耗。(三)前脱丙烷后加氢、混合C3洗技术采用固体吸附技术的中冷分离工艺有UOP公司前脱乙烷,PSA回收乙烯技术月。但MTO的产品中甲烷和氢气的含量后水洗碱洗除去有机氧化物和酸性气体,再冷却干燥。气体干很少,PSA工艺比较复杂。另外PSA回收的目的产品乙烯的比燥脱水后进入脱丙烷工段 (可以双塔脱丙烷，也可单塔脱丙重高于PSA进料中甲烷和氢气的比重。这就造成PSA回收得烷)。脱丙烷工段的液相C4+进入脱丁烷塔，分离得到混合C4到的乙烯压力低,需要返回压缩机入口重新加压。产品和粗汽油产品。脱丙烷塔气相经过第四段压缩后,进人脱目前主流MTO下游的烯烃分离技术以吸收剂吸收技术甲 烷塔。脱甲烷塔塔底物料为C2与C3的混合物,经脱乙烷塔为主,主要有前脱丙烷技术和前脱乙烷技术。在MTO领域已经后分别进人乙烯精馏(包括乙炔加氢)和丙烯精馏。脱甲烷塔塔工业化中冷分离技术中.前脱丙烷技术主要有惠生公司的预切顶气 为燃料气进入冷箱回收冷量。割和油吸收技术、LUMMUS公司的前脱丙烷后加氢丙烷洗技术关键技术:脱甲烷塔是一个吸收塔和一个解析塔的耦合和KBR公司的前脱丙烷后加氢混合C3洗技术;前脱乙烷技术塔 ,塔顶与冷却器连体。脱甲烷塔分为上下两个部分,下部分是主要是中石化的前脱乙烷后加氢混合C4洗技术。将塔釜的混合烃中的甲烷解析出来，上部分是利用液态丙烯、(一)前脱丙烷后加氢、预切割和油吸收技术丙烷(以丙烯为主)混合物作为吸剂回收相中的乙烯。工艺流程简介:MTO气体产物经过压缩冷却分液,然后水(四)前脱乙烷后加氢、混合C4洗技术洗、碱洗除去有机氧化物和酸性气体再冷却干燥。气体干燥脱MTO气体产物经过三段压缩冷却分液,然后水洗、碱洗除水后进人脱丙烷工段(可以双塔脱丙烷,也可单塔脱丙烷)。脱去有机氧化物和酸性气体，再经过第四段后冷却干燥。干燥后25.河南科技2013.NO.08Journal of Henan Science and Technology工业工程与技术的气体进人脱乙烷塔。脱乙烷塔塔底的C3+先脱丙烷,塔顶物收剂再生比较容易。但脱乙烷塔塔底温度较高,需要蒸汽作为料进人丙烯精馏得到丙烯和丙烷,塔底物料进人脱丁烷塔得到热源,蒸汽的消耗高于前脱丙烷工艺。由于塔底温度高,聚合现混合C4和粗汽油。分离得到混合C4产品和粗汽油产品。脱乙象也较前脱丙烷工艺严重，但远小于常规乙烯的烯烃分离技烷塔塔顶的气体先进人脱甲烷塔。脱甲烷塔塔底为混合C2进术。人乙炔加氢,然后进入乙烯精馏。脱甲烷塔塔顶气体进人乙烯四结论回收塔。乙烯回收塔的吸收剂为混合C4,富吸收剂返回脱乙烷在MTO下游的烯烃分离技术中，深冷分离技术已经被中塔再生,乙烯回收塔塔顶气昧燃料气。冷分离技术所替代。中冷分离技术以溶剂吸收法回收乙烯为主主要技术:前脱乙烷流程,混合C4作为乙烯回收塔的吸流技术。而固体吸附回收乙烯法，更适合于回收提纯氢气、甲收剂。完。三四种溶剂吸收中冷 烯烃分离工艺的比较在溶剂吸收法回收乙烯的前脱丙烷技术中,采用高、低压预切割+油吸收技术与脱甲烷塔丙烷洗技术+分相似,如双塔脱丙烷更有利于使用MTO装置水系统的废热作为塔底热果预切割+油吸收技术中，油吸收塔塔底富吸收剂返回预切割源,可以降低能耗。而在溶剂吸收法回收乙烯的前脱乙烷工艺,塔,两个技术可作为一种技术,其区别仅在于预切割+油吸收为需要MTO装置优化水系统热水的温度，以适应前脱乙烷工艺两个塔完成脱甲烷,脱甲烷塔丙烷洗为一个塔完成脱甲烷。两对热源的需求。可以通过提高水系统的压力或提高塔底压力来个技术可作为一种技术。脱甲烷塔混合C3洗技术与与上述两提升水系统的热水温度。MTO下游烯烃分离的发展方向:1、要种技术的区别在于采用的吸收剂不同，吸收剂的循环路线不适应MTO与C4+综合利用组合工艺的特点;2、总体优化系统同。脱甲烷塔混合C3洗技术的吸收剂在脱甲烷塔和脱乙烷塔的能耗。之间循环。预切割+油吸收技术中丙烷作为吸收剂时,吸收剂在油吸收塔、预切割塔、脱乙烷塔和丙烯精馏塔之间循环。丙烷作参考文献:为吸收剂时,吸收剂循环路线较长,能耗较高,但吸收乙烯过程[1]上海惠生化工工程有限公司.一种含轻质气体的非深冷中损失的吸收剂以丙烷为主。混合C3作为吸收剂时吸收剂循低碳烃分离方法:中国,103532806AIP.2009-01-28环路线短,能耗较低,但吸收乙烯时损失的吸收剂以丙烯为主。{2]Lummus Technology Inc. Absorber demethanizer for丙烯和乙烯为同系物,丙烯对乙烯的吸收作用比丙烷强,吸收methanol to olefins process:US2009046736[P].2009-0-09剂的用量小一些。前脱丙烷工艺的脱丙烷塔可以采用高压塔和[3]唐锦文,唐宏青.甲醇制乙烯的流程模拟与分析[]石油低压塔两塔组合,或单塔脱丙烷。高低压双塔脱丙烷,理论上聚化工设计,2001, 18(1):30-33合可以得到抑制。但从目前MTO产品的组成看,二烯烃和炔烃[4]李网章,吴艳春.甲醇转化制取低碳烯烃气体的分离方的含量非常少,聚合现象不明显,可采用单塔脱丙烷。法:中国, 1847203A[P].2006- 10-18溶剂吸收技术中前脱乙烷技术与前脱丙烷的区别较大。[5]Senetar John , Miller J,Lawrence w. Process for producing前脱乙烷技术中，进人冷区的物料量比前脱丙烷要少一些,理ethylene : W0,01/25174A1P.2001-04-12论上冷剂的消耗量要少于前脱丙烷，另外,C4 作为吸收剂,吸(上接第22页)4项目改造后的经济效益万+1.38万=38.994万元4.1项目实际成本4.2 新增经济效益计算投入费用及成本情况(形成固定资产的投资按5年折旧此项目圆满完成，顺利实现了整个选矿工艺流程的试生算,年折旧额及其他投人需在总效益中扣除)。产。2012年的4月份-2012年12月,共计生产8个月。(1)粗碎改造制作成本此次改造重点解央选矿工艺流程故障停车导致产量下格筛60mm锰板32吨x4500元/吨=14.4万元，斜长锥型降、电耗增高的问题,根据前期试验数据,通过改造每月可减少溜槽钢材23.5吨x4300元/吨=10.105万元，其它材料合计3.7故障停机 48小时以上,多生产铁精粉为:Q1=140/hx48h+2x8=万元，制作人工费55.5吨x780元/吨=4.329万元。粗碎改造制26880t(按8个月正常生产计算,2012年选矿厂新系统选比为作成本:E=14.4万+10.105万+3.7万+4.329万=32.534万元。2.0)。(2)中细碎改造制作成本按塔东矿业公司2012年铁精粉出厂价格580元/、直接钢材7.6吨x4300元/吨=3.268万元，制作人工费7.6吨x选矿成本150元/计算,选矿厂多产出铁精粉利润为:430元。780元/吨=0.5928万元。中细碎改造制作成本:E2=3.268万+8个月可创效为:W=430元/x268801=1155.84万元。0.5928万=3.8608万元。4.3该项 目改造后的最终经济效益(3)湿式预磁选给料溜槽改造制作成本除去投资成本,该项目至2012年底最终创效:钢材2.4吨x4300元/吨=1.032万元，制作人工费2.4吨xA=W-E-1155.84万元-38.994 万元-1116.846万元。780元/吨=0.1872万元。湿式预磁选给料溜槽改造制作成本:节省的电能由于计算复杂,此次不予计算。E=1.032万+0.1872万=1.2192万元。5结语(4)絮凝剂制备器成本塔东矿业公司选矿厂在带矿试车调试的过程中,对以上絮凝剂制备器成本:E=1.38万元。四个主要问题严格按照工艺技术改造方案实施，并不断总结.(5)总成本合计和改进,顺利通过了试生产考验,问题全部得到解决,实现了总成本合计:E=E+Ez+E+E.=-32.534万+3.8608万+1.2192预期效果。26