Mtp工藝中脫除、循環(huán)利用dme的方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種MTP工藝中脫除、循環(huán)利用DME的方法及系統(tǒng)，來自上游含有甲烷、乙烷、乙烯、丙烯、C3烴、C4+烴和未反應(yīng)的DME物料進入脫丙烷塔進行精餾分離，向脫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烴從塔頂蒸出，C4+烴和DME/甲醇從塔底餾出進入萃取分離罐；在萃取分離罐中，DME/甲醇與C4+烴分離后進入甲醇回收塔，經(jīng)甲醇回收塔蒸出的精制DME/甲醇送入DME反應(yīng)器進行循環(huán)再利用。本發(fā)明工藝流程簡單、不需增加額外設(shè)備；操作簡單，直接在脫丙烷中注入甲醇，高效溶解DME與丙烯、C3分離，DME/甲醇積聚在塔底分離出，保證丙烯產(chǎn)品的純度；通過簡單的萃取分離過程回收并返回DME反應(yīng)器再利用。
【專利說明】MTP工藝中脫除、循環(huán)利用DME的方法及系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種甲醇制丙烯(MTP)工藝中脫除和回收利用二甲醚(DME)的方法及脫丙烷塔系統(tǒng)，屬于煤化工、天然氣化工領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]低碳烯烴(乙烯、丙烯等)作為重要的基本化工原料，主要來源與石腦油、輕柴油(均來自石油)的催化裂化/裂解。我國石油資源短缺，石油進口依存度逐年增加，在一定程度上限制了以石化路線生產(chǎn)乙烯和丙烯產(chǎn)品的發(fā)展。
[0003]我國乙烯和丙烯的市場缺口較大，目前，由于受乙烷裂解制乙烯的影響，國內(nèi)乙烯的市場缺口逐漸縮小，而丙烯的市場缺口依然很大。僅靠石油裂解路線所產(chǎn)的丙烯已遠遠滿足不了市場的需求，因此開發(fā)增產(chǎn)丙烯的新技術(shù)以擴大丙烯來源迫在眉睫，甲醇制丙烯技術(shù)是解決這一現(xiàn)狀的重要方法之一。
[0004]由甲醇制取低碳烯烴的工藝技術(shù)主要有MTO和MTP。MTO (Methanol to Olefin)是指由甲醇制取低碳烯烴(乙烯和丙烯)。MTP (Methanol to Propylene)是指由甲醇制取丙烯。目前，兩種工藝都有工業(yè)化應(yīng)用，各有其優(yōu)勢。采用這些工藝技術(shù)制取低碳烯烴，作為傳統(tǒng)石化路線制乙烯的重要補充手段，對于多煤、貧油、少氣的中國來說將具有十分重要的戰(zhàn)略意義。
[0005]目前國內(nèi)外報道這一領(lǐng)域的專利技術(shù)很多，如中國專利CN202246473, CN101050160A等，主要側(cè)重于MTP、MTO工藝技術(shù)方面。CN202246473專利解決的是丙烯產(chǎn)品的含水量問題，CN101050160A專利公開了將具有3個碳原子的烯烴從具有4個碳原子的烯烴分離的方法。在MTP工藝中二甲醚(DME)如何從丙烯產(chǎn)品中脫除及回收利用這一至關(guān)重要的問題卻未有報道。DME的沸點與丙烯、丙烷接近，很難通過傳統(tǒng)的精餾塔分離，如果制備的丙烯產(chǎn)品因含有DME雜質(zhì)，將使以甲醇為源頭制備低碳烯烴技術(shù)受到巨大的限制，丙烯產(chǎn)品的效益將會大大減少。開發(fā)出一種簡單、高效的DME脫除及再利用的工藝系統(tǒng)將能夠從能耗、操作費用、設(shè)備費用等方面推進甲醇制烯烴技術(shù)的工業(yè)化進程。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種簡單高效的甲醇制丙烯(MTP)工藝中脫除和回收利用二甲醚(DME)的方法及系統(tǒng)。其中本發(fā)明專利中含有三個碳原子的烴類縮寫為C3烴，含有四個以上碳原子的烴類縮寫為C4+烴，DME/甲醇代表DME和甲醇的混合溶液。MTP工藝主要指甲醇在催化劑的作用下(在DME反應(yīng)器中)生成DME，DME/甲醇在MTP催化劑的作用下(在 MTP反應(yīng)器中)生成不同碳原子數(shù)的烴類，烴類經(jīng)過精餾塔分離得到丙烯產(chǎn)品，附產(chǎn)乙烯、LPG、汽油產(chǎn)品。
[0007]為達上述目的，本發(fā)明一種MTP工藝中脫除、循環(huán)利用DME的方法，來自上游含有甲烷、乙烷、乙烯、丙烯、C3烴、C4+烴和未反應(yīng)的DME物料進入脫丙烷塔進行精餾分離，向脫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烴從塔頂蒸出，C4+烴和DME/甲醇從塔底餾出進入萃取分離罐。在萃取分離罐中，DME/甲醇與C4+烴分離后進入甲醇回收塔，經(jīng)甲醇回收塔蒸出的精制DME/甲醇送入DME反應(yīng)器，在DME反應(yīng)器中將甲醇轉(zhuǎn)化為DME。甲醇溶解的DME和新生成的DME作為原料進入MTP反應(yīng)器，進行循環(huán)再利用，反應(yīng)生成不同碳原子數(shù)的烴類。C4+烴一部分作為循環(huán)烴返回MTP反應(yīng)器進行反應(yīng)，另一部分作為LPG產(chǎn)品輸出。MTP反應(yīng)器催化劑可以將DME、C2~C6烴催化反應(yīng)生成小分子烴產(chǎn)物。
[0008]進一步地，本發(fā)明的方法，隨著MTP反應(yīng)時間的增長，催化劑活性逐漸減弱，未轉(zhuǎn)化的DME會進入丙烯產(chǎn)品中。當(dāng)丙烯產(chǎn)品中DME質(zhì)量含量大于5ppm，甲醇開始注入脫丙烷塔中；本發(fā)明的方法，在甲醇注入脫丙烷塔之前，增大脫丙烷塔塔頂?shù)幕亓鞅?，直到塔頂蒸出物中無C4+烴為止，此時固定回流比(脫丙烷塔正常操作時，回流比大于1.8)進行操作，如果C4+烴含量過高，則甲醇和水將從塔頂蒸出影響丙烯純度。
[0009]本發(fā)明的方法，在甲醇注入脫丙烷塔之前，調(diào)整塔的操作溫度和操作壓力。根據(jù)物質(zhì)的相對揮發(fā)度差異，要想達到C3和C4+烴的分離要求，塔的操作壓力和溫度有一定匹配要求，其中優(yōu)選所述脫丙烷塔的操作壓力為1.88~2.28MPaG，塔底溫度95~120°C。
[0010]本發(fā)明的方法，在甲醇原料注入脫丙烷塔之前，穩(wěn)定丙烯塔操作，并將丙烯塔塔頂產(chǎn)品線下游作為保護裝置的再生保護床投入運行。再生保護床內(nèi)裝有分子篩類吸附劑，可以有效吸收上游產(chǎn)品線丙烯產(chǎn)品中可能混入的DME、水和甲醇。
[0011]本發(fā)明的方法，直接在脫丙烷塔的第10~50塊塔板之間一塔盤逐步注入新鮮甲醇溶液，逐漸增加注入甲醇量至正常操作設(shè)定流量(甲醇進料量/脫丙烷塔原料氣流量=
0.1~0.3)。隨著甲醇注入量的增加，有規(guī)律的不斷地在脫丙烷塔塔頂取樣檢測塔頂產(chǎn)品中甲醇和水的含量(甲醇質(zhì)量含量小于3ppm)，并隨時調(diào)整回流量和塔溫以保證塔的操作穩(wěn)定和達到產(chǎn)品的分離要求。
[0012]本發(fā)明的方法，甲醇/DME和C4+烴聚集在脫丙烷塔塔底一并進入下游的萃取分離罐。將甲醇回收塔塔底的抽提水從萃取分離罐側(cè)面注入，抽提水將甲醇/DME溶解并從分離罐底部循環(huán)回甲醇回收塔，C4+烴從分離罐頂分出，一部分作為循環(huán)烴返回MTP反應(yīng)器，一部分作為LPG產(chǎn)品輸出。
[0013]本發(fā)明還涉及一種MTP工藝中脫除、循環(huán)利用DME的系統(tǒng)，包括脫丙烷塔、脫乙烷塔、丙烯塔、丙烯產(chǎn)品罐、萃取分離罐、甲醇回收塔、DME反應(yīng)器和MTP反應(yīng)器，其中，脫丙烷塔的塔頂出料口依次和脫乙烷塔、丙烯塔和丙烯產(chǎn)品罐串聯(lián)連通；脫丙烷塔的塔底出料口依次和萃取分離罐、甲醇回收塔、DME反應(yīng)器和MTP反應(yīng)器串聯(lián)連通；所述脫丙烷塔還設(shè)有甲醇進料口。
[0014]本發(fā)明的系統(tǒng)，其中還包括塔頂產(chǎn)品在線分析儀，所述塔頂產(chǎn)品在線分析儀設(shè)于脫丙烷塔和脫乙烷塔之間，在線分析儀的進料口和出料口分別與脫丙烷塔的塔頂出料口、脫乙烷塔的進料口連通。
[0015]本發(fā)明的系統(tǒng)，其中優(yōu)選所述脫丙烷塔的操作壓力為1.88~2.28MPaG，塔底溫度95 ~120°C。
[0016] 本發(fā)明的系統(tǒng)，還包括再生保護床，所述再生保護床設(shè)于丙烯塔和丙烯產(chǎn)品罐之間，再生保護床的進料口和丙烯塔的出料口連通，再生保護床的出料口和丙烯產(chǎn)品罐的進料口連通，用于吸收丙烯產(chǎn)品中可能混入的DME、水和甲醇。[0017]本發(fā)明的系統(tǒng)，其中優(yōu)選所述甲醇回收塔塔底出液口和萃取分離罐的一個進液口連通。
[0018]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)不同之處在于，本發(fā)明在脫丙烷塔中注入甲醇，簡單高效的溶解脫丙烷塔頂?shù)腄ME產(chǎn)物，DME/甲醇與C4+烴一起從塔底分出。在萃取分離罐中將DME/甲醇與C4+烴分離并通過甲醇回收塔循環(huán)回DME反應(yīng)器再利用。本發(fā)明具有:(1)工藝流程簡單、不需增加額外設(shè)備，減少設(shè)備投資費用；(2)操作簡單，直接在脫丙烷塔本體上部注入甲醇，高效溶解DME，使之與丙烯、C3分離，DME/甲醇積聚在塔底分離出，保證了丙烯產(chǎn)品的純度；(3)通過簡單的萃取分離過程回收并返回DME反應(yīng)器再利用。
[0019]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的MTP工藝中脫除、循環(huán)利用DME的方法和系統(tǒng)作進一步說明。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明MTP工藝中脫除、循環(huán)利用DME的系統(tǒng)流程示意圖。
[0021]附圖標(biāo)記說明:1-脫丙烷塔；2_脫乙烷塔；3_丙烯塔；4_再生保護床；5_丙烯產(chǎn)品罐；6_萃取分離罐；7_甲醇回收塔；8-DME反應(yīng)器；9-MTP反應(yīng)器；10_在線分析儀；11_來自壓縮單元和脫丁烷塔頂?shù)臍鈶B(tài)烴進料；12-C3及C3以下輕組分；13-C3烴、丙烯；14_丙烯；15-丙烯產(chǎn)品；16-C4+烴、DME/甲醇；17-DME/甲醇、抽提水；18-DME/甲醇；19-DME ；20-C2及C2以下輕組分；21-C3烴及少量C4+烴；22_抽提水；23_C4+烴；24_不同碳原子數(shù)的烴；31-甲醇。
【具體實施方式】
[0022]以下是實施例及其試驗數(shù)據(jù)等，但本發(fā)明的內(nèi)容并不局限于這些實施例的范圍。
[0023]實施例1
[0024]如圖1所示，本發(fā)明一種MTP工藝中脫除、循環(huán)利用DME的方法，來自上游壓縮單元和脫丁烷塔頂?shù)臍鈶B(tài)烴11進入脫丙烷塔I精餾。塔頂產(chǎn)物C3烴及C3以下輕組分12經(jīng)脫乙烷塔2、丙烯塔3和再生保護床4得到合格丙烯產(chǎn)品。其中，脫乙烷塔2塔頂分離出C2及C2以下輕組分20，脫乙烷塔2塔底物料送入丙烯塔3分離出丙烯14和C3烴及少量C4+烴21，丙烯14送入再生保護床4吸收可能混入的DME、水和甲醇得到合格的丙烯產(chǎn)品15送入丙稀廣品te 5儲存。
[0025]當(dāng)塔頂產(chǎn)品C3及C3以下輕組分12含有較多的DME時，直接在脫丙烷塔的10~50塊塔板之間逐步注入新鮮甲醇31溶液，不斷調(diào)整注入甲醇的流量，有規(guī)律的檢測塔頂產(chǎn)品中甲醇和水的含量從而決定甲醇注入量。甲醇將DME溶解在脫丙烷塔底(即C4+烴、DME/甲醇16)進入萃取分離罐6。在萃取分離罐6中分離出DME/甲醇、水17和C4+烴，C4+烴送入下游裝置處理，DME/甲醇、水17送入甲醇回收塔7。甲醇回收塔7底的抽提水循環(huán)注入萃取分離罐6溶解甲醇和DME，并一同注入甲醇回收塔7，蒸餾出的甲醇/DME18作為DME反應(yīng)器8的原料，甲醇轉(zhuǎn)化的DME和甲醇溶解的DME19 —并作為原料進入MTP反應(yīng)器9生成不同碳原子數(shù)的烴，從而實現(xiàn)了未反應(yīng)DME的循環(huán)和再利用。
[0026] 以一個年產(chǎn)50萬噸/年丙烯的MTP裝置為例，脫丙烷塔進料11流量為120000-140000kg/h，進料中含有甲烷、乙烷、乙烯、C3烴、丙烯、C4+烴等。甲醇注入脫丙烷塔前:首先逐漸增大脫丙烷塔I塔頂?shù)幕亓髁?，增加?50000~400000kg/h，當(dāng)塔頂產(chǎn)品的在線分析儀10檢測無C4+烴的時候穩(wěn)定回流量進行操作；將丙烯塔頂產(chǎn)品線下游的再生保護床4投入運行；來自甲醇回收塔底7的抽提水循環(huán)進入萃取分離罐6操作運行用于萃取DME/甲醇，抽提水的流量為70000~90000kg/h ;脫丙烷塔的操作壓力設(shè)為1.88~
2.28MPaG ;調(diào)整脫丙烷塔塔底溫度至95~120°C;開始緩慢的注入甲醇，甲醇的流量可以靈活的調(diào)整，甲醇流量為20000~450000kg/h，并有規(guī)律的不斷在塔頂取樣檢測水和甲醇含量，并逐漸調(diào)整回流量和塔溫；DME和甲醇積聚在脫丙烷塔I塔底，進入萃取分離罐6與C4+烴分離進入甲醇回收塔7，精制后返回DME反應(yīng)器8中，甲醇在催化劑作用下反應(yīng)生DME，DME進入MTP反應(yīng)器生成低碳原子數(shù)的輕烴。
[0027]實施例2
[0028]如圖1所示，本發(fā)明一種MTP工藝中脫除、循環(huán)利用DME的系統(tǒng)，包括脫丙烷塔1、脫乙烷塔2、丙烯塔3、丙烯產(chǎn)品罐5、萃取分離罐6、甲醇回收塔7、DME反應(yīng)器8，其中，脫丙烷塔I的塔頂出料口依次和脫乙烷塔2、丙烯塔3和丙烯產(chǎn)品罐5串聯(lián)連通；脫丙烷塔I的塔底出料口依次和萃取分離罐6、甲醇回收塔7、DME反應(yīng)器8和MTP反應(yīng)器9串聯(lián)連通；所述脫丙烷塔I還設(shè)有甲醇進料口。還設(shè)有塔頂產(chǎn)品在線分析儀10用于檢測C4+烴含量，該產(chǎn)品在線分析儀10設(shè)于脫丙烷塔I和脫乙烷塔2之間，其進料口和出料口分別與脫丙烷塔I的塔頂出料口、脫乙烷塔2的進料口連通。在丙烯塔3和丙烯產(chǎn)品罐5之間還設(shè)有再生保護床4，再生保護床4的進料口和丙烯塔3的出料口連通，再生保護床4的出料口和丙烯產(chǎn)品罐5的進料口連通，用于吸收丙烯產(chǎn)品中可能混入的DME、水和甲醇。其中，甲醇回收塔7塔底出液口和萃取分離罐6的一個進液口連通，用于將甲醇回收塔7底的抽提水循環(huán)注入萃取分離罐6溶解甲醇和DME。所述脫丙烷塔I的操作壓力優(yōu)選為1.88~2.2810^6，塔底溫度優(yōu)選為95~120°C。
[0029]以上所述的實施 例僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行描述，并非對本發(fā)明的范圍進行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計精神的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對本發(fā)明的技術(shù)方案作出的各種變形和改進，均應(yīng)落入本發(fā)明權(quán)利要求書確定的保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種MTP工藝中脫除、循環(huán)利用DME的方法，其特征在于:來自上游含有甲烷、乙烷、乙烯、丙烯、C3烴、C4+烴和未反應(yīng)的DME物料進入脫丙烷塔進行精餾分離，向脫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烴從塔頂蒸出，C4+烴和DME/甲醇從塔底餾出進入萃取分離罐；在萃取分離罐中，DME/甲醇與C4+烴分離后進入甲醇回收塔，經(jīng)甲醇回收塔蒸出的精制DME/甲醇送入DME反應(yīng)器進行循環(huán)再利用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:增大脫丙烷塔塔頂?shù)幕亓髁浚钡剿斦舫鑫镏蠧4+烴含量低于分析儀表的檢測下限或無法檢測到為止。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述脫丙烷塔的操作壓力為1.88~2.28MPaG,塔底溫度 95 ~120°C。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:在甲醇原料注入脫丙烷塔之前，穩(wěn)定丙烯塔操作，并將丙烯塔塔頂產(chǎn)品線下游作為保護裝置的再生保護床投入運行，吸收丙烯產(chǎn)品中可能混入的DME、水和甲醇。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:將甲醇回收塔塔底的抽提水注入萃取分離罐，用以萃取DME/甲醇。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:直接在脫丙烷塔的10~50塊塔板之間逐步注入新鮮甲醇溶液，不斷調(diào)整注入甲醇的流量，有規(guī)律的檢測塔頂產(chǎn)品中甲醇和水的含量。
7.—種MTP工藝中 脫除、循環(huán)利用DME的系統(tǒng)，包括脫丙烷塔、脫乙烷塔、丙烯塔、丙烯產(chǎn)品罐、萃取分離罐、甲醇回收塔、DME反應(yīng)器和MTP反應(yīng)器，其中，脫丙烷塔的塔頂出料口依次和脫乙烷塔、丙烯塔和丙烯產(chǎn)品罐串聯(lián)連通；脫丙烷塔的塔底出料口依次和萃取分離罐、甲醇回收塔、DME反應(yīng)器和MTP反應(yīng)器串聯(lián)連通；所述脫丙烷塔還設(shè)有甲醇進料口。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于:還包括塔頂產(chǎn)品在線分析儀，所述塔頂產(chǎn)品在線分析儀設(shè)于脫丙烷塔和脫乙烷塔之間，在線分析儀的進料口和出料口分別與脫丙烷塔的塔頂出料口、脫乙烷塔的進料口連通。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于:所述脫丙烷塔的操作壓力為1.88~2.28MPaG,塔底溫度 95 ~120°C。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于:還包括再生保護床，所述再生保護床設(shè)于丙烯塔和丙烯產(chǎn)品罐之間，再生保護床的進料口和丙烯塔的出料口連通，再生保護床的出料口和丙烯產(chǎn)品罐的進料口連通，用于吸收丙烯產(chǎn)品中可能混入的DME、水和甲醇。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于:所述甲醇回收塔塔底出液口和萃取分離罐的一個進液口連通。
【文檔編號】C07C41/09GK103992201SQ201410194150
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年5月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月8日
【發(fā)明者】王勇, 姜南, 李玉鑫, 路聿軒, 王峰, 曹媛維, 曹新波, 張霄航, 郭克倫, 于震坤, 劉曉波, 石海濤 申請人:中國寰球工程公司