本发明专利技术涉及一种膜耦合乙烯装置脱甲烷塔的分离工艺，脱甲烷塔耦合嵌入膜分离单元，经过前段工艺分离处理的产品气进入膜分离单元，经膜分离单元分离后，富含氢气甲烷侧管道连接至塔上段，富含碳二组分侧管道连接塔下段，进一步分离，降低塔能耗。本发明专利技术采用脱甲烷塔与膜分离器耦合，相比于原工艺，减少了塔顶冷量消耗，降低了乙烯生产成本，其工艺流程简单，安全系数高。全系数高。全系数高。
【技术实现步骤摘要】
一种膜耦合乙烯装置脱甲烷塔的分离工艺
[0001]本专利技术属于气体膜分离、乙烯装置及其相关
，更具体地，涉及一种膜耦合乙烯装置脱甲烷塔的分离工艺。
技术介绍
[0002]乙烯被誉为“石化工业之母”，是衡量一个国家石化行业发展水平的重要标志之一。因其含有不饱和双键，常用作高分子合成中的重要单体，同时也是合成树脂、合成橡胶、塑料以及合成纤维等化学品的重要原料。近几十年来，国家经济飞速发展，乙烯产品的需求量增长使得乙烯装置趋于大型化。工业上采用蒸汽裂解工艺制乙烯，典型的分离工艺主要是以深冷精馏为主的顺序分离工艺、前脱乙烷分离工艺和前脱丙烷分离工艺等，分离能耗高，负荷较大。
[0003]在乙烯装置中，脱甲烷塔是核心分离单元，该系统进料气主要包括H2、CH4、C2H4、C2H6等组分，涉及(H2+CH4)/(C2H4+C2H6)分离，即CH4和H2从塔顶馏出，C2组分(C2H4+C2H6)在塔釜回收并输送至下个单元分离。脱甲烷塔塔顶温度在
‑
100℃左右，该系统冷能耗在整个分离流程中占比最高。在操作过程中，脱甲烷塔系统的操作效果严重影响乙烯产品的质量和回收率以及整个装置的能耗水平。因此，需要针对脱甲烷塔系统的进行优化，用以节省乙烯生产的能耗。
技术实现思路
[0004]本专利技术所要解决的技术问题是：目前乙烯装置中仍采用以深冷精馏为主的分离工艺，需要巨大能耗，本专利技术提供一种膜耦合乙烯装置脱甲烷塔的分离工艺，采用分子筛膜能够有效地实现C2与CH4的分离，并将膜分离单元耦合嵌入脱甲烷塔，经前段工艺分离处理后的混合气送入膜分离单元分离，能够有效的降低能耗。
[0005]一种膜耦合乙烯装置脱甲烷塔的分离工艺，包括如下步骤：
[0006]对蒸汽裂解工艺制乙烯中的粗乙烯物料通过精馏方式脱甲烷；
[0007]并且，对精馏塔的进料或者采出物料通过气体分离膜进行分离，使膜的渗余侧的CH4浓度提高，渗透侧C2组分浓度提高；
[0008]将渗余侧和渗透侧的物料返回至精馏过程中再分离；
[0009]渗余侧的物料在精馏过程中的返回位置相对于渗透侧的物料在精馏过程中的返回位置更靠近塔底。
[0010]所述的采出物料是塔顶、侧线、塔釜采出物料中的一种。
[0011]对于塔顶的采出物料，气体分离膜的渗余侧物料返回精馏塔顶部。
[0012]对于塔釜的采出物料，气体分离膜的渗余侧物料返回精馏塔底部。
[0013]对于侧线的采出物料或者进料，气体分离膜的渗余侧物料返回精馏塔上部，渗透侧物料返回精馏塔下部。
[0014]所述的气体分离膜所使用的膜包含无机膜。
[0015]无机膜包括分子筛膜(如CHA型、DDR型、MFI型、LTA型、MOR型等分子筛膜的一种)；优选采用全硅MFI分子筛膜(具有孔径为0.55
×
0.51nm和0.53
×
0.56nm的孔道)。
[0016]进料混合气包含H2、CH4、C2H4、C2H6等主要组分，且质量百分比范围是15
‑
25％H2、30
‑
40％CH4、35
‑
45％C2H4、2
‑
10％C2H6。
[0017]所述的气体分离膜的结构为平板式、管式、中空纤维式中的一种。
[0018]所述的气体分离膜操作温度为
‑
60～60℃，进料压力为0
‑
3MPaG。
[0019]所述的气体分离膜进行分离的过程中，CH4和C2组分的分离因子1.5
‑
5.0。
[0020]有益效果
[0021]本专利技术将分子筛膜分离单元耦合嵌入脱甲烷塔前端、塔内某一塔板或多块塔板处，能够进一步降低下游产品的生产成本。本专利技术将膜分离单元耦合嵌入脱甲烷塔，对分离过程中的物料进行了CH4/C2比例的调整，缓解了脱甲烷塔的分离压力，降低了脱甲烷塔的操作能耗。本专利技术中通过采用MFI分子筛膜的物料进行分离时，具有较高的分离因子，能够实现C2与CH4的分离。
附图说明
[0022]图1为膜耦合乙烯装置脱甲烷塔的分离工艺中膜分离单元耦合在塔前端示意图。其中，M1—膜分离单元；T1—脱甲烷塔单元；S1—混合气进料；S2—膜渗余侧；S3—膜渗透侧；S4—脱甲烷塔顶产物；S5—脱甲烷塔底产物。
[0023]图2为膜耦合乙烯装置脱甲烷塔的分离工艺中膜分离单元耦合在塔后端示意图。其中，M1—膜分离单元；T1—脱甲烷塔单元；S1—混合气进料；S2—膜渗余侧；S3—膜渗透侧；S4—脱甲烷塔顶产物；S5—脱甲烷塔底产物。
[0024]图3为膜耦合乙烯装置脱甲烷塔的分离工艺中膜分离单元耦合在塔顶/塔底示意图。其中，M1—膜分离单元；T1—脱甲烷塔单元；S1—混合气进料；S2—脱甲烷塔顶产物出料；S3—膜M1渗余侧；S4—膜M1渗透侧；S5—脱甲烷塔底产物出料；S6—膜M2渗透侧；S7—膜M2渗余侧。
具体实施方式
[0025]本专利技术涉及一种膜耦合乙烯装置脱甲烷塔的分离工艺，脱甲烷塔耦合嵌入膜分离单元，经过前段工艺分离处理的产品气进入膜分离单元，经膜分离单元分离后，富含氢气甲烷侧管道连接至塔上段，富含碳二组分侧管道连接塔下段，进一步分离，降低塔能耗。本专利技术采用脱甲烷塔与膜分离器耦合，相比于原工艺，减少了塔顶冷量消耗，降低了乙烯生产成本，其工艺流程简单，安全系数高，经济效益显著。
[0026]本专利技术提供的膜耦合乙烯装置脱甲烷塔的分离工艺，即将膜分离单元耦合在脱甲烷塔前端，或耦合在脱甲烷塔塔顶或塔釜处，或耦合在脱甲烷塔某一塔板至多块塔板处。将经过前工段分离处理后的混合气进入分子筛膜分离单元，渗余侧管道连接至塔上段进一步回收碳二，渗透侧管道连接至脱甲烷塔下塔段再分离。
[0027]在一个实施方式中，所述的进料混合气包含H2、CH4、C2H4、C2H6等主要组分，所述的膜分离单元耦合在脱甲烷塔前端处时起到预分离的作用，大部分氢气甲烷被膜层截留在渗余侧，包含C2H4、C2H6等碳二组分透过膜层在渗透侧富集。
[0028]在一个实施方式中，所述的膜分离单元耦合在塔后端某一塔板出料处或耦合在脱甲烷塔塔顶或塔釜处时，经膜分离单元分离进料气或产品气，预分离混合气或进一步提纯产品气，进一步辅助脱甲烷塔分离。
[0029]在一个实施方式中，所述的膜分离单元出口包含渗透管路以及渗余管路，所述渗余管路与膜分离器的进料侧连接。
[0030]所述的气体分离膜所使用的膜包含无机膜。
[0031]无机膜包括分子筛膜(如CHA型、DDR型、MFI型、LTA型、MOR型等分子筛膜的一种)。
[0032]在一个实施方式中，所述的分子筛膜结构为平板式、管式、中空纤维式中的一种。
[0033]在一个实施方式中，所述的分子筛膜分离单元，操作温度为
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60～60℃，进料压力为0
‑
3MPaG。
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种膜耦合乙烯装置脱甲烷塔的分离工艺，其特征在于，包括如下步骤：对蒸汽裂解工艺制乙烯中的粗乙烯物料通过精馏方式脱甲烷；并且，对精馏塔的进料或者采出物料通过气体分离膜进行分离，使膜的渗余侧的CH4浓度提高，渗透侧C2组分浓度提高；将渗余侧和渗透侧的物料返回至精馏过程中再分离；渗余侧的物料在精馏过程中的返回位置相对于渗透侧的物料在精馏过程中的返回位置更靠近塔底。2.根据权利要求1所述的膜耦合乙烯装置脱甲烷塔的分离工艺，其特征在于，所述的采出物料是塔顶、侧线、塔釜采出物料中的一种。3.根据权利要求1所述的膜耦合乙烯装置脱甲烷塔的分离工艺，其特征在于，对于塔顶的采出物料，气体分离膜的渗余侧物料返回精馏塔顶部。4.根据权利要求1所述的膜耦合乙烯装置脱甲烷塔的分离工艺，其特征在于，对于塔釜的采出物料，气体分离膜的渗余侧物料返回精馏塔底部。5.根据权利要求1所述的膜耦合乙烯装置脱甲烷塔的分离工艺，其特征在于，对于侧线的采出物料或者进料，气体分离膜的渗余侧物料返回精馏塔上部，渗透侧物料返回精馏塔下部。6.根据权利要求1所述的膜耦合乙烯装置脱甲烷塔的分离工艺，其特征在于，所述的气体分离膜...
【专利技术属性】
技术研发人员：张玉亭，顾学红，张新发，刘梦磊，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：
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