由合成气直接制低碳烯烃的产品气的分离装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种由合成气直接制低碳烯烃的产品气的分离装置和方法，所述分离装置包括产品气净化单元、合成气一次回收单元、合成气二次回收单元、碳二与碳三及重组分分离单元、乙烯精馏单元、碳三与重组分分离单元、丙烯精馏单元和脱丁烷单元。本发明专利技术提出的分离装置和方法操作简单，通用性强，乙烯和丙烯产品均可以达到聚合级规格。

Device and method for separating gas from direct synthesis of low olefins from Syngas

The present invention provides a separation device and method for producing a product gas of low carbon olefin directly from a synthetic gas. The separation device includes a product gas purification unit, a synthetic gas recovery unit, a synthetic gas two recovery unit, a carbon two and a carbon three and a recombinant separation unit, a ethylene distillation unit, a carbon three and a recombinant separation unit, and the separation unit, Propylene distillation unit and debutane unit. The separation device and method provided by the invention are simple in operation and strong in versatility, and both ethylene and propylene products can reach polymerization level specifications.

【技术实现步骤摘要】
由合成气直接制低碳烯烃的产品气的分离装置和方法
本专利技术属于能源化工
，具体涉及一种由合成气直接制低碳烯烃的产品气的分离装置和方法。
技术介绍
低碳烯烃，通常是指碳原子数小于或等于4的烯烃，如乙烯、丙烯和丁烯等，它们是合成聚乙烯、聚丙烯、环氧乙烷等有机化合物的重要原料，是石油化学工业生产中的重要组成部分，在国民经济发展中占有十分重要的地位。目前，低碳烯烃生产主要有石脑油、煤和天然气等多种原料路线。近年来，随着石油资源的短缺加剧，以煤和天然气等为原料制取低碳烯烃的路线开始受到广泛关注。以煤天然气等为原料制低碳烯烃的方法，通常是将煤和天然气转化成合成气，然后由合成气制取低碳烯烃。从长远来看，这对我国能源结构的调整以及减少对石油资源的依赖具有重要的战略意义。一般地，由合成气制取低碳烯烃可分为“间接法”和“直接法”两类：前者是指合成气转化甲醇或二甲醚间接制烯烃，后者则是指合成气直接制烯烃。目前，间接法已经成功工业化实施，但装置投资较大、能耗较高。与间接法相比，合成气直接制烯烃避免了中间产物的合成和纯化工序，工艺路线较短，投资成本和操作费用有所降低。但是，合成气直接制烯烃工艺尚没有实现工业化运行，研究仍主要集中于催化剂的开发，而对于工艺流程的开发、产品分离方案的设计等方面研究则十分匮乏。从目前专利和文献披露的方法来看，合成气直接制烯烃是费托(F-T)合成过程，产物分布在很广的碳数范围，符合ASF方程，低碳烯烃的选择性较低，仅有甲烷和C5+具有较高的选择性，这不仅增加了分离难度，而且在很大程度上影响了经济效益的提高。近日，中国科学院称在合成气直接制烯烃的研究中取得了重大突破，其提出的OX-ZEO过程通过采用氧化物与分子筛复合的双功能催化剂，从而使反应颠覆了一直沿袭的费托路线，低碳烯烃的选择性有了长足的提高。但是，由于该过程以一氧化碳消除烃类形成中多余的氧原子，所以其产物分布中不可避免地提高了二氧化碳的选择性。与此同时，由于反应转化率的限制，反应出口产品气中含有大量的未转化合成气，给后续分离带来了困难。综上所述，为加快合成气直接制烯烃的工业化进程，非常需要提供一种操作方便、流程简单的分离方法，能顺利完成合成气直接制烯烃反应出口产品气中各组分的分离。同时考虑产品气中各组分的组成分布特点，选用合适的分离技术，以保证低碳烯烃产品的品质。
技术实现思路
为解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种由合成气直接制低碳烯烃的产品气的分离装置和方法。为了实现上述目的，本专利技术提供一种由合成气直接制低碳烯烃的产品气的分离装置，所述分离装置包括产品气净化单元、合成气一次回收单元、合成气二次回收单元、碳二与碳三及重组分分离单元、乙烯精馏单元、碳三与重组分分离单元、丙烯精馏单元和脱丁烷单元。优选地，所述合成气一次回收单元为变压吸附单元，所述合成气二次回收单元为深冷分离单元。通过变压吸附技术与深冷分离技术的结合，充分回收了产品气中的未转化合成气。本专利技术还提供一种利用上述分离装置进行的分离方法，该方法包括以下步骤：(1)合成气经直接制烯烃反应转化成产品气，产品气经冷却干燥后进入产品气净化单元，脱除产品气中的二氧化碳组分，得到净化产品气；(2)所述净化产品气进入合成气一次回收单元，对其中的未转化合成气进行一次回收；(3)经一次回收后的产品气进入合成气二次回收单元，进行二次回收；(4)二次回收后的塔釜物料进入碳二与碳三及重组分分离单元，使碳二组分与碳三及重组分分离；(5)碳二与碳三及重组分分离单元的塔顶物料进入乙烯精馏单元，得到乙烯产品；塔釜物料进入碳三与重组分分离单元，使碳三组分与碳四及重组分分离；(6)碳三与重组分分离单元的塔顶物料进入丙烯精馏单元，得到丙烯产品；塔釜物料进入脱丁烷单元，得到碳四产品和汽油产品。根据本专利技术，优选地，产品气净化单元：主要包括干燥器、吸收塔和再生塔。产品气经冷却后进入干燥器脱除含有的少量水分，然后进入吸收塔与吸收溶剂进行传质传热，气体中的CO2组分被吸收，净化产品气由塔顶引出。优选地，产品气净化单元以甲基二乙醇胺为吸收溶剂。根据本专利技术，优选地，合成气一次回收单元：主要包括变压吸附装置。由于合成气直接制低碳烯烃反应的转化率较低，净化产品气中含有较多的未转化合成气。通过变压吸附装置对未转化合成气进行一次回收，经变压吸附后的产品气中H2和CO组分含量大幅减少，从而降低了后续深冷分离单元的负荷。根据本专利技术，优选地，合成气二次回收单元：主要包括碳一分离罐和脱甲烷塔。产品气进入脱甲烷塔前，通过碳一分离罐对轻组分进行回收。自变压吸附装置来的产品气经冷却后进入碳一分离罐进行气液分离，然后罐底物流进一步进入脱甲烷塔分离，自碳一分离罐罐顶和脱甲烷塔塔顶得到未转化合成气及少量的甲烷组分。根据本专利技术，优选地，碳二与碳三及重组分分离单元：主要包括脱乙烷塔。脱甲烷塔的塔釜物料组成主要为碳二、碳三及重组分，通过脱乙烷塔完成碳二与碳三及重组分的分离。根据本专利技术，优选地，乙烯精馏单元：主要包括乙烯精馏塔。脱乙烷塔的塔顶物料组成主要为乙烯和少量乙烷，通过乙烯精馏塔进行精馏分离，塔顶得到聚合级的乙烯产品。根据本专利技术，优选地，碳三与重组分分离单元：主要包括脱丙烷塔。脱乙烷塔的塔釜物料组成主要为碳三与重组分，通过脱丙烷塔完成碳三与重组分的分离。根据本专利技术，优选地，丙烯精馏单元：主要包括丙烯精馏塔。脱丙烷塔的塔顶物料组成主要为丙烯和少量丙烷，通过丙烯精馏塔进行精馏分离，塔顶得到聚合级的丙烯产品。根据本专利技术，优选地，脱丁烷单元：主要包括脱丁烷塔。脱丙烷塔的塔釜物料组成主要为碳四与重组分，通过脱丁烷塔完成碳四与重组分汽油的分离。本专利技术所述的分离装置优选设置闭路循环制冷系统，以便为深冷分离单元提供不同温位的冷量。根据本专利技术一种优选实施方式，所述分离方法包括以下步骤：(1)合成气经直接制烯烃反应转化成产品气，产品气经冷却干燥后进入净化单元，以甲基二乙醇胺(MDEA)为吸收溶剂，脱除其中的二氧化碳组分；(2)净化产品气进入合成气一次回收单元，通过变压吸附装置对未转化合成气进行一次回收；(3)经变压吸附后的产品气进入合成气二次回收单元，通过碳一分离罐、脱甲烷塔对未转化合成气进行二次回收，自碳一分离罐罐顶和脱甲烷塔塔顶得到未转化合成气及少量的甲烷组分；(4)脱甲烷塔的塔釜物料进入碳二与碳三及重组分分离单元，通过脱乙烷塔使碳二组分与碳三及重组分分离；(5)脱乙烷塔的塔顶物料进入乙烯精馏单元，得到合格的乙烯产品；脱乙烷塔的塔釜物料进入碳三与重组分分离单元，通过脱丙烷塔使碳三组分与碳四及重组分分离；(6)脱丙烷塔的塔顶物料进入丙烯精馏单元，得到合格的丙烯产品；脱丙烷塔的塔釜物料进入脱丁烷单元，通过脱丁烷塔得到碳四产品和汽油产品。本专利技术中所述产品气主要是指合成气在催化剂作用下，经反应直接制低碳烯烃而得到的产物气体。其中，乙烯、丙烯等低碳烯烃在烃类产品中的含量较高。另外，由于反应转化率的限制，产品气中含有大量的未转化合成气，具体地，所述产品气中未转化合成气的摩尔分率超过50％。通过本专利技术所述的方法，可对未转化合成气进行充分回收，以循环利用，同时乙烯、丙烯等产品也可达到聚合级规格。本专利技术所述的分离装置和方法具有如下优点：(1)本专利技术提出了一种由合成气直接制低碳烯烃的分离本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种由合成气直接制低碳烯烃的产品气的分离装置，其特征在于，所述分离装置包括产品气净化单元、合成气一次回收单元、合成气二次回收单元、碳二与碳三及重组分分离单元、乙烯精馏单元、碳三与重组分分离单元、丙烯精馏单元和脱丁烷单元。

【技术特征摘要】
1.一种由合成气直接制低碳烯烃的产品气的分离装置，其特征在于，所述分离装置包括产品气净化单元、合成气一次回收单元、合成气二次回收单元、碳二与碳三及重组分分离单元、乙烯精馏单元、碳三与重组分分离单元、丙烯精馏单元和脱丁烷单元。2.根据权利要求1所述的分离装置，其中，所述合成气一次回收单元为变压吸附单元，所述合成气二次回收单元为深冷分离单元。3.根据权利要求2所述的分离装置，其中，所述合成气二次回收单元包括碳一分离罐和脱甲烷塔。4.根据权利要求1-3中任意一项所述的分离装置，其中，所述产品气净化单元包括干燥器、吸收塔和再生塔。5.根据权利要求1-3中任意一项所述的分离装置，其中，所述碳二与碳三及重组分分离单元包括脱乙烷塔。6.根据权利要求1-3中任意一项所述的分离装置，其中，所述碳三与重组分分离单元包括脱丙烷塔。7.一种利用权利要求1所述的分离装置进行的分离方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)合成气经直接制烯烃反应转化成产品气，产品气经冷...

【专利技术属性】
技术研发人员：王振维，田野，盛在行，刘罡，彭勃，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石化工程建设有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11