一种与甲醇制烯烃工艺结合增产乙烯的装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种与甲醇制烯烃工艺结合增产乙烯的装置，该方法具体为：(a)将MTO副产的乙烷产品与稀释气、氧化剂混合后送入ODHE反应器中，生成富含乙烯的ODHE粗产品气；(b)ODHE粗产品气被送入ODHE酸水分离塔，得到ODHE产品气和ODHE酸水；(c)将ODHE产品气送入变压吸附装置，得到ODHE稀释气和ODHE富C2气；(d)将ODHE富C2气与MTO粗产品气混合、压缩后依次进行含氧化合物分离、碱洗脱CO2、干燥和烯烃分离，最终得到乙烯产品、乙烷产品及其他产品，乙烷产品返回ODHE反应器的入口。与现有技术相比，本实用新型专利技术专利工艺流程简单，设备投资少，并且能够有效提高乙烯产品的产率。并且能够有效提高乙烯产品的产率。并且能够有效提高乙烯产品的产率。

【技术实现步骤摘要】
一种与甲醇制烯烃工艺结合增产乙烯的装置


[0001]本技术属于乙烷资源化利用
，涉及一种与甲醇制烯烃工艺结合增产乙烯的装置。

技术介绍

[0002]典型的MTO工艺主产品为乙烯和丙烯，主要副产物为乙烷、丙烷和混合C4+。专利CN109651038A提出了一种MTO工艺与丙烷脱氢工艺耦合的方法，利用MTO副产的丙烷通过PDH工艺来增产丙烯；专利CN102190539B提出了一种提高丙烯收率的方法，利用MTO系统分离出的混合C4+通过催化裂解系统和烯烃歧化系统来增产丙烯；专利CN101092322A提出了一种将MTO反应副产物转化成烷烃的方法，利用MTO系统分离出的含C4+的副产品在加氢催化剂作用下与氢气反应转变成烷烃。以上专利均未涉及对MTO副产乙烷的利用。
[0003]MTO工艺副产的乙烷产品约占乙烯产品的3％，当前MTO工艺副产的乙烷主要作为燃料使用，或作为乙烷产品直接出售，产生的价值相对较低。为了挖掘更高的利润空间，可以采用合适的工艺将此部分乙烷转化为乙烯，为企业增加收益。
[0004]中国专利CN104193574B、CN104151121B、CN107417481A、CN107056568A、CN104193570B、CN104230617B均涉及了MTO系统与蒸汽裂解制乙烯装置的耦合工艺。蒸汽裂解法是目前工业上广泛应用的一种乙烷生产乙烯的方法，气体原料通过裂解炉进行高温裂解来生产烯烃，但此为一强吸热过程，不仅要求温度高(一般高于850℃)，而且还需在负压(加大量过热水蒸气稀释)条件下进行，能耗极大，裂解炉投资高、操作复杂，需定期除积碳，且较小的规模较难使用裂解技术。裂解炉中乙烷的转化率为65％，而乙烯选择性较低，约为80％～84％，裂解气的组成复杂，主要包含乙烷、乙烯、丙烯、氢气、甲烷、混合C4+等。采用蒸汽裂解法会导致操作费用高，后续分离系统非常复杂，设备投资较高，占地大等问题。因此需要一种更加经济简单的方法用于将MTO副产的乙烷转化为乙烯。
[0005]近年来，针对低碳烃尤其是乙烷，采用催化氧化脱氢的方法制乙烯(ODHE)的研究越来越受到人们的重视。有关乙烷催化氧化脱氢的研究始于20世纪70年代，Gaspar等早在1971年的研究报告中就提出了在H2S催化作用下将乙烷催化氧化脱氢制乙烯，继而在1977、1978年Ward和Thorsteinson也先后公布了以Mo、Si和Mo、V混合氧化物为催化剂的氧化脱氢过程。专利US4250346和US4524236报道，催化剂Mo
‑
V
‑
Nb
‑
Sb
‑
Ca
‑
O能在400℃时将乙烷有效转化为乙烯，乙烷转化率和乙烯选择性分别高达73％和71％。中国专利CN105849069A公开了采用活性组分为MoVTe(Nb)O的催化剂用于2～6个碳原子的烷烃氧化脱氢，原料气空速7500～15000h
‑1，反应温度为320～420℃，乙烷的转化率可以达到44％，对应的乙烯选择性92.2％。中国专利CN105080575B公开了采用活性组分为MoVTeNbO的催化剂用于乙烷催化氧化脱氢，在350℃时乙烷的转化率和乙烯选择性分别可以达到70.5％和95％。
[0006]对于乙烷催化氧化脱氢(ODHE)反应而言，由于该体系是含氧的易燃易爆混合气体，且反应强放热，必须通入稀释气稀释反应热，提高反应传热效率，同时稀释气的引入使得混合气体处于爆炸极限范围之外，操作更安全。大量稀释气的引入对反应的影响以及后
续对稀释气的分离至关重要，CN105080575B、CN110963880A、CN110963879A、CN106660901B、CN105727975B等专利中提到以水蒸气、氮气、二氧化碳等惰性气体作为稀释剂的方法。这些稀释剂的加入给该技术的分离和工业应用带来了挑战。使用水蒸气作为稀释气，优点是可以通过降温来实现稀释气与产品气的分离，分离能耗低，缺点是原料气中含有水蒸气会极大的提高副产物醋酸产品的选择性，从而降低原料的有效利用率；使用CO2作为稀释气，会造成大量的CO2经吸收解吸后再循环回反应器，脱碳单元能耗高，且解吸的CO2为常压气体，压缩循环回反应器的能耗和设备投资都比较高，开车时需要引入大量CO2，其物料来源受限；使用氮气作为稀释气对反应的选择性影响较小，但会造成大量氮气与产品气中的乙烷和乙烯混在一起，若采用深冷分离的方式，需要升压至30atm以上、冷却至
‑
100℃以下，压缩机压比大，所需冷量品位高，造成设备数量多、投资高，分离氮气能耗大。
[0007]综上所述，亟需提供一种操作方便、流程简单、能耗低的生产装置充分利用MTO副产乙烷来增产乙烯，克服上述缺点，减少后续分离设备，简化工艺流程，降低乙烯生产能耗。

技术实现思路

[0008]本技术的目的就是为了提供一种与甲醇制烯烃工艺结合增产乙烯的装置与方法，其工艺流程简单，设备投资少，能耗低，且能充分利用MTO副产乙烷来增产乙烯等。
[0009]本技术专利通过研究发现，乙烷催化氧化脱氢法(ODHE)是通过在反应中引入氧化剂，使反应成为具有较低Gibbs自由能的放热反应，从而在较低的温度下获得较高的平衡转化率。以氧气做氧化剂为例，乙烷氧化脱氢反应的反应方程式为：C2H6+0.5O2＝C2H4+H2O，400℃时该反应的Gibbs自由能为ΔG＝
‑
193.2kJ/mol，放出热量为104.2kJ/mol，O2的引入使得乙烷的平衡转化率远高于单纯的脱氢反应(C2H6＝C2H4+H2)时的平衡转化率。此工艺涉及的反应是放热反应，与乙烷蒸汽裂解的吸热反应相比，更有利于乙烯的生成。在采用合适的催化剂条件下，即使在较低的温度下乙烷也有很高的转化率，反应副产物仅有醋酸、一氧化碳、二氧化碳，产物易于分离。与乙烷蒸汽热裂解工艺相比，乙烷催化氧化脱氢(ODHE)反应器采用列管式固定床反应器，反应条件温和，设备投资低，乙烯选择性高，同时产物简单易于分离，可充分利用现有的MTO工艺设备，实现各组分的分离，因此分离装置的投资和操作费用可明显降低。该工艺极为适合将MTO工艺副产的乙烷转化为乙烯。
[0010]本技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0011]本技术的技术方案之一提供了一种与甲醇制烯烃工艺结合增产乙烯的装置，其特征在于，包括沿主物料流方向依次连接的ODHE反应器、ODHE产品分离塔与变压吸附单元，其中，所述ODHE反应器还连接MTO系统的乙烷产品出口，所述变压吸附单元还返回连接MTO系统，并与MTO粗产品气一起进行后续分离处理。
[0012]进一步的，所述的MTO系统包括依次连接的MTO反应及前处理单元、MTO产品气压缩机、MTO含氧化物分离单元、MTO碱洗脱单元、MTO产品气干燥单元、MTO烯烃分离单元，在MTO烯烃分离单元上布置有乙烯产品出口、丙烯产品出口与所述乙烷产品出口，所述变压吸附单元的富C2气体出口还返回本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种与甲醇制烯烃工艺结合增产乙烯的装置，其特征在于，包括沿主物料流方向依次连接的ODHE反应器、ODHE产品分离塔与变压吸附单元，其中，所述ODHE反应器还连接MTO系统的乙烷产品出口，所述变压吸附单元还返回连接MTO系统，并与MTO粗产品气一起进行后续分离处理。2.根据权利要求1所述的一种与甲醇制烯烃工艺结合增产乙烯的装置，其特征在于，所述的MTO系统包括依次连接的MTO反应及前处理单元、MTO产品气压缩机、MTO含氧化物分离单元、MTO碱洗脱单元、MTO产品气干燥单元、MTO烯烃分离单元，在MTO烯烃分离单元上布置有乙烯产品出口、丙烯产品出口与所述乙烷产品出口。3.根据权利要求2所述的一种与甲醇制烯烃工艺结合增产乙烯的装置，其特征在于，所述变压吸附单元的富C2气体出口还返回连接所述MTO产品气压缩机的入口。4.根据权利要求2所述的一种与甲醇制烯烃工艺结合增产乙烯的装置，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘佳涛，宫万福，杨维慎，闫兵海，王红心，侯宁，吕建宁，
申请(专利权)人：惠生工程中国有限公司，
类型：新型
国别省市：