一种甲醇制烯烃轻烃回收部分冷分离单元及其轻烃分离方法与流程

1.本发明属于煤化工技术领域，具体涉及一种甲醇制烯烃轻烃回收部分冷分离单元及其轻烃分离方法。


背景技术：

2.甲醇制烯烃工艺(mto)是煤制烯烃工艺路线的枢纽技术，实现了由煤炭经甲醇制乙烯、丙烯的重要转变，是对传统的以石油为原料制取烯烃的路线的重要补充，也是“石油替代战略”一次突破。2010年8月大连化物所开发的d-mto在神华包头建成投产，2011年10月中国石化自主知识产权s-mto技术第一次在中原石化建成投产，目前国内正在建设或投产的甲醇制烯烃工厂已有40余家，产能巨大。
3.甲醇制烯烃轻烃回收部分包括工艺气压缩单元、冷分离单元、热分离单元和丙烯制冷单元等，冷分离单元包括的工艺是指物料进入冷分离单元至精馏产出合格聚合级乙烯的过程。目前，中国石化s-mto技术冷分离单元开车过程中，开车时脱乙烷塔塔顶第一冷凝器无冷剂造成脱乙烷塔塔顶温度偏高，回流量不足，塔系超压放火炬，塔顶物料中碳三及重组含量超标，塔系无法快速调整至正常状态，需从脱乙烷塔第一冷却器出口阀放火炬；脱乙烷塔塔釜至脱丙烷塔物料中碳二及轻组分含量超标，需从脱丙烷塔顶放火炬维持塔压，同时脱丙烷运行不稳定，不能及时给乙烯回收塔、脱乙烷塔输送合格碳四洗液，不利于脱乙烷稳定运行。另外，乙烯精馏塔进料重组分超标，导致聚合级乙烯采出长时间不合格，塔釜重组分超标，导致再沸器加热效果差，严重时需在再沸器底部放火炬。由于脱乙烷塔塔顶无冷剂，正常操作中，塔釜必然减少加热，塔釜降温操作，导致部分轻组分代入热分离单元，最终导致碳四洗液无法以最快速度建立循环，影响乙烯回收塔的以及脱乙烷塔的循环迅速建立。此外，现有的冷分离单元在运行过程中，脱甲烷塔的塔顶溜出组分和乙烯塔的塔釜物料中均含有一定量的乙烯，如果对这些物料进行再次处理以提高乙烯的回收率，这对于降低成本、提高生产效率具有重要意义。
4.如何使脱乙烷塔塔顶能够更快冷却，而塔釜不用减少加热量；如何缩短放火炬时间，减少双烯产品损失，同时后系统的碳四洗液及早的返回至脱乙烷塔，是一个重要技术课题。传统甲醇制烯烃轻烃回收部分冷分离单元的开车方案开工周期长，放火炬时间长，双烯损失量大，环保压力大。


技术实现要素：

5.针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种甲醇制烯烃轻烃回收部分冷分离单元及其轻烃分离方法，通过在脱乙烷塔第一冷凝器上连接乙烯补充管线，以实现开工前期快速使脱乙烷塔进入稳定运行状态，缩短开工时间；通过在脱甲烷塔、乙烯精馏塔、乙烯回收塔之间设置乙烷汽化器，提高乙烯得率。
6.为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
7.一种甲醇制烯烃轻烃回收部分冷分离单元，包括脱乙烷塔、脱甲烷塔、乙烷汽化
器、乙烯精馏塔和乙烯回收塔，其中：
8.所述脱乙烷塔的塔顶出口依次连接有脱乙烷塔第一冷凝器、脱乙烷塔第二冷凝器、脱乙烷塔回流罐，所述脱乙烷塔回流罐的底部液相出口与脱乙烷塔的塔顶进口连接，进一步的，所述脱乙烷塔回流罐的底部液相出口与脱乙烷塔的塔顶进口之间安装有脱乙烷塔回流泵；所述脱乙烷塔回流罐的顶部气相出口与脱甲烷塔的塔身进口连接；所述脱乙烷塔的下部安装有脱乙烷塔再沸器。
9.所述脱甲烷塔的塔顶出口依次连接有脱甲烷塔冷凝器、脱甲烷塔回流罐、乙烷汽化器；所述乙烷汽化器包括第一进口、第一出口、第二进口、第二出口和燃料气出口；所述脱甲烷塔回流罐的顶部气相出口与乙烷汽化器的第一进口连接，所述乙烷汽化器的第一出口与脱甲烷塔回流罐的液相进口连接，所述脱甲烷塔回流罐的液相出口与脱甲烷塔的塔顶进口连接，进一步的，所述脱甲烷塔回流罐的液相出口与脱甲烷塔的塔顶进口之间安装有脱甲烷塔回流泵；所述乙烷汽化器的燃料气出口与燃料气管网连接；所述乙烷汽化器的第二出口与乙烯回收塔的塔身下部进口连接；所述脱甲烷塔的下部安装有脱甲烷塔再沸器；。
10.所述脱甲烷塔的塔底出口连接有脱甲烷塔出料管线，所述脱甲烷塔出料管线经过脱乙烷塔第一冷凝器后与乙烯精馏塔的塔身进口连接；所述乙烯精馏塔的塔底出口与乙烷汽化器的第二进口连接；从乙烯精馏塔的上部出料口收集合格聚合级乙烯；进一步的，所述乙烯精馏塔的塔顶出口依次连接有乙烯精馏塔冷凝器、乙烯精馏塔回流罐，所述乙烯精馏塔回流罐的底部出口通过乙烯精馏塔回流泵与乙烯精馏塔的塔顶进口连接；所述乙烯精馏塔的下部安装有乙烯精馏塔再沸器；
11.所述乙烯回收塔的塔顶出口与燃料气管网连接，所述乙烯回收塔的底部出口与脱乙烷塔的塔身进口连接；所述乙烯回收塔与脱乙烷塔之间的管线上安装有乙烯回收塔釜泵。
12.作为优选的技术方案，所述甲醇制烯烃轻烃回收部分冷分离单元还包括乙烯补充管线，所述乙烯补充管线的出口端与脱甲烷塔出料管线合并后通入脱乙烷塔第一冷凝器，所述乙烯补充管线的进口端通过乙烯输送泵与乙烯球罐连接。开车前期通过乙烯补充管线向脱乙烷塔第一冷凝器输送乙烯作为冷剂，能够使脱乙烷塔快速进入稳定运行状态，缩短开车时间。
13.作为优选的技术方案，所述脱乙烷塔的塔底出口与脱丙烷塔的塔身进口连接，所述脱乙烷塔的塔底出料管线上安装有脱乙烷塔塔釜冷却器；所述脱丙烷塔的塔底出口通过脱丙烷塔出料管线与乙烯回收塔的塔身进口连接；所述脱丙烷塔的下部安装有脱丙烷塔再沸器。进一步的，所述脱丙烷塔出料管线上安装有脱丙烷塔釜泵和碳四洗液冷却器。
14.本发明还提供了一种甲醇制烯烃轻烃回收部分冷分离单元轻烃分离方法，该方法在开车前期通过乙烯补充管线向脱乙烷塔第一冷凝器输送低温高压乙烯作为冷剂，能够使脱乙烷塔快速进入稳定运行状态，使脱乙烷塔塔顶和塔釜同时尽快的向下游输送合格中间物料，缩短开工时间、减少工艺气放火炬量和降低双烯损失量；上述方案在冷分离单元不退料的情况下开工，得到了很好的实践应用。
15.与现有技术相比，本发明的有益效果为：
16.(1)本发明提供的甲醇制烯烃轻烃回收部分冷分离单元中乙烷汽化器的作用体现在以下两个方面：一方面，能够将脱甲烷塔回流罐内含有乙烯、甲烷氢的不凝气进行收集，
该不凝气在乙烷汽化器内换热后，产生的液相通过自流回到脱甲烷塔回流罐内，气相进入乙烯回收塔下部，利用碳四洗液与乙烯的相似相溶原理，由脱丙烷塔塔釜的碳四洗液作为吸收液溶解乙烯，并进入脱乙烷塔中回收乙烯，甲烷氢则进入燃料气管网；在提高乙烯产率的同时，可使脱甲烷塔塔釜物料经脱乙烷塔顶第一冷凝器换热后，不需要放火炬，直接进入乙烯精馏塔；另一方面，乙烯精馏塔的塔釜物料进入乙烷汽化器后能够将塔釜物料中的乙烷进行气化分离，并将分离后的物料输送至乙烯回收塔中进行回收利用，能够增加乙烯的产率，减少资源浪费，具有良好的经济效益。
17.(2)本发明提供的甲醇制烯烃轻烃回收部分冷分离单元通过对脱乙烷塔第一冷凝器增设乙烯补充管线，开车前期能够为脱乙烷塔第一冷凝器提供足够的冷剂，以使脱乙烷塔在较短时间内能够进入稳定运行状态，缩短开工时间，提高生产效率。
附图说明
18.图1为本发明提供的甲醇制烯烃轻烃回收部分冷分离单元的结构示意图；
19.附图标记：1-脱乙烷塔；2-脱乙烷塔第一冷凝器；3-脱乙烷塔第二冷凝器(-25℃丙烯冷剂)；4-脱乙烷塔回流罐；5-脱甲烷塔；6-乙烯回收塔；7-乙烯精馏塔；8-脱丙烷塔；9-乙烯输送泵；10-脱甲烷塔冷凝器(-40℃丙烯冷剂)；11-脱甲烷塔回流罐；12-乙烷汽化器；1201-第一进口，1202-第一出口，1203-第二进口，1204-第二出口，1205-燃料气出口，13-脱乙烷塔再沸器；14-脱乙烷塔塔釜冷却器；15-脱乙烷塔回流泵；16-脱丙烷再沸器；17-脱丙烷塔釜泵；18-脱甲烷再沸器(25℃丙烯)；19-碳四洗液冷却器；20-脱甲烷塔回流泵；21-乙烯回收塔釜泵；22-乙烯精馏塔再沸器(25℃丙烯)；23-乙烯精馏塔冷凝器(-40℃丙烯)；24-乙烯精馏塔回流罐；25-乙烯精馏塔回流泵；26-乙烯补充管线，27-脱丙烷塔出料管线，28-脱甲烷塔出料管线，a-燃料气管网；b-乙烯球罐。
具体实施方式
20.下面结合附图和实施例对本发明作更进一步的说明。
21.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
22.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为本发明的限制。本发明中所述“第一”、“第二”、“第三”不代表具体的数量及顺序，仅仅是用于名称的区分。
23.参考图1，一种甲醇制烯烃轻烃回收部分冷分离单元，包括脱乙烷塔1、脱甲烷塔5、乙烷汽化器12、乙烯精馏塔7和乙烯回收塔6，其中：
24.所述脱乙烷塔1的塔顶出口依次连接有脱乙烷塔第一冷凝器2、脱乙烷塔第二冷凝器3、脱乙烷塔回流罐4，所述脱乙烷塔回流罐4的底部液相出口与脱乙烷塔1的塔顶进口连接，进一步的，所述脱乙烷塔回流罐4的底部液相出口与脱乙烷塔1的塔顶进口之间安装有
脱乙烷塔回流泵4；所述脱乙烷塔回流罐4的顶部气相出口与脱甲烷塔5的塔身进口连接；所述脱乙烷塔1的下部安装有脱乙烷塔再沸器13。
25.所述脱甲烷塔5的塔顶出口依次连接有脱甲烷塔冷凝器10、脱甲烷塔回流罐11、乙烷汽化器12；所述乙烷汽化器12包括第一进口1201、第一出口1202、第二进口1203、第二出口1204和燃料气出口1205；所述脱甲烷塔回流罐11的顶部气相出口使与乙烷汽化器的第一进口1201连接，所述乙烷汽化器的第一出口1202与脱甲烷塔回流罐11的液相进口连接，所述脱甲烷塔回流罐11的液相出口与脱甲烷塔5的塔顶进口连接，进一步的，所述脱甲烷塔回流罐11的液相出口与脱甲烷塔5的塔顶进口之间安装有脱甲烷塔回流泵20；所述乙烷汽化器12的燃料气出口1205与燃料气管网a连接；所述乙烷汽化器的第二出口1204与乙烯回收塔6的塔身下部进口连接；所述脱甲烷塔5的下部安装有脱甲烷塔再沸器18，脱甲烷塔再沸器18内通入25℃丙烯。
26.所述脱甲烷塔5的塔底出口连接有脱甲烷塔出料管线28，所述脱甲烷塔出料管线28经过脱乙烷塔第一冷凝器2后与乙烯精馏塔7的塔身进口连接；所述乙烯精馏塔7的塔底出口与乙烷汽化器的第二进口1203连接；从乙烯精馏塔7的上部出料口收集合格聚合级乙烯；进一步的，所述乙烯精馏塔7的塔顶出口依次连接有乙烯精馏塔冷凝器23、乙烯精馏塔回流罐24，所述乙烯精馏塔回流罐24的底部出口通过乙烯精馏塔回流泵25与乙烯精馏塔7的塔顶进口连接；所述乙烯精馏塔7的下部安装有乙烯精馏塔再沸器22，乙烯精馏塔再沸器22内通入25℃丙烯；
27.所述乙烯回收塔6的塔顶出口与燃料气管网a连接，所述乙烯回收塔6的底部出口与脱乙烷塔1的塔身进口连接；所述乙烯回收塔6与脱乙烷塔1之间的管线上安装有乙烯回收塔釜泵21。
28.作为优选的技术方案，所述脱乙烷塔1的塔底出口与脱丙烷塔8的塔身进口连接，所述脱乙烷塔1的塔底出料管线上安装有脱乙烷塔塔釜冷却器14；所述脱丙烷塔8的塔底出口通过脱丙烷塔出料管线27与乙烯回收塔6的塔身进口连接；所述脱丙烷塔8的下部安装有脱丙烷塔再沸器16。进一步的，所述脱丙烷塔出料管线27上安装有脱丙烷塔釜泵17和碳四洗液冷却器19。
29.作为优选的技术方案，所述甲醇制烯烃轻烃回收部分冷分离单元还包括乙烯补充管线26，所述乙烯补充管线26的出口端与脱甲烷塔出料管线28合并后通入脱乙烷塔第一冷凝器2，所述乙烯补充管线26的进口端通过乙烯输送泵9与乙烯球罐b连接。开车前期通过乙烯补充管线26向脱乙烷塔第一冷凝器2输送低温高压乙烯作为冷剂，能够使脱乙烷塔1快速进入稳定运行状态，使脱乙烷塔塔顶和塔釜同时尽快的向下游输送合格中间物料，缩短开工时间、减少工艺气放火炬量和降低双烯损失量；上述方案在冷分离单元不退料的情况下开工，得到了很好的实践应用。
30.甲醇制烯烃轻烃回收部分包括工艺气压缩单元、冷分离单元、热分离单元和丙烯制冷单元等，冷分离单元包括的工艺是指物料进入冷分离单元至精馏产出合格聚合级乙烯的过程，当所述工艺气压缩单元引入进料，四段出口放火炬，热分离单元全回流已建立，当丙烯制冷单元运行稳定，冷分离单元乙烯回收塔保压保液，脱乙烷塔1、脱甲烷塔5、乙烯精馏塔7全回流已建立，工艺气压缩单元干燥合格后工艺气(工艺气甲醇含量15ppm以下，水含量1ppm以下，二甲醚500ppm以下，二氧化碳2ppm以下)和凝液(凝液甲醇含量15ppm以下，水
含量1ppm以下，二甲醚500ppm以下)进入脱乙烷塔1时，按如下步骤进行处理：
31.a)启动乙烯输送泵9，将乙烯引至脱乙烷塔第一冷凝器2换热，使脱乙烷塔塔顶工艺介质冷凝至-20℃以下；进一步的，乙烯温度-32℃以下，压力2.2mpa以上，二氧化碳含量5ppm以下，水含量1ppm以下；
32.b)调整脱乙烷塔第二冷凝器-25℃丙烯冷剂用量，保证工艺介质在脱乙烷塔第二冷凝器3冷后温度在-21℃以下，同时调整丙烯制冷单元；
33.c)脱乙烷塔再沸器13增大再沸量，脱乙烷塔回流罐4不凝气缓慢进入脱甲烷塔5，控制脱乙烷塔压力在2.8～3.0mpa，塔顶温度调整至-17℃以下；
34.d)脱乙烷塔回流罐4液位上升，增大脱乙烷塔塔顶回流量；
35.e)脱乙烷塔1塔釜液位上涨后，将塔釜物料(c3及重组分)送至脱丙烷塔8；
36.f)脱丙烷塔8在进料后，开始调整，在塔釜建立液位后，优先将塔釜内的碳四洗液送至乙烯回收塔6并逐步增大流量，之后再正常采出；所述碳四洗液6中丙烯含量小于0.1％(质量分数)，丙烷含量小于0.1％(质量分数)；
37.g)脱乙烷塔1塔顶气相经过脱乙烷塔第一冷凝器2、脱乙烷塔第二冷凝器3换热冷凝后直接进入脱甲烷塔5，脱甲烷塔5开始调整，脱甲烷塔回流罐11无需放火炬，脱甲烷塔5塔顶的不凝气进入乙烷汽化器12换热，液相通过自流回到脱甲烷塔回流罐11，气相进入乙烯回收塔6，进入乙烯回收塔6的气相在碳四洗液的作用下进行吸收回收利用乙烯；脱甲烷塔塔釜物料经脱乙烷塔第一冷凝器2换热后，不需要放火炬，直接进入乙烯精馏塔7；
38.h)乙烯回收塔6建立液位后，塔内的碳四洗液送至脱乙烷塔1并逐步增大流量；
39.i)乙烯精馏塔7调整25℃丙烯用量和-40℃丙烯冷剂量，控制塔顶压力1.6mpa-1.7mpa，顶温-37℃～-31℃，控制回流比4左右，侧线采出乙烯至不合格乙烯罐，当分析合格后切至乙烯球罐b。
40.上述工艺中，为保证脱乙烷塔塔釜采出物料合格(合格指标是指物料中碳二及以下组份小于170ml/m3)，脱乙烷塔釜温度在整个进料过程中始终控制在93～96℃；制得的合格乙烯指标为产物中乙烯的体积分数大于等于99.95％，水含量1ppm以下，co小于1ppm，co2含量小于5ppm，甲醇含量小于4ml/m3，碳三以上组份小于10ml/m3；通过上述工艺，本发明能够有效提高乙烯的产品得率，并显著缩短冷分离单元开工时间；整个开工过程处理时间历时8小时，放火炬时间历时4小时。
41.显然，上述所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。