精馏与溶剂吸收相结合的含轻质气体低碳烃的分离方法技术

本发明专利技术涉及精馏与溶剂吸收相结合的含轻质气体低碳烃的分离方法，该方法包括以下步骤：（１）将经过预处理的反应器出口气体冷却到１０℃～－３７℃后送到预切割塔；（２）将预切割塔出口气体送到一个吸收塔，用碳三或碳四或碳五或碳六或其烃类混合物作为吸收剂分离其中的碳一和碳二；（３）吸收塔的塔底产品送到预切割塔，在该塔进一步吸收碳二馏分并脱除甲烷及更轻组分后送到脱乙烷塔进行碳二和碳三的清晰切割。与现有技术相比，本发明专利技术具有投资少、能耗低、物料回收率高、操作简单、维护量小、运行可靠、不需要乙烯冷冻压缩机等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于轻烃分离
，尤其涉及氧化物转化制取烯烃和烃类裂解 制取烯烃过程中的一种分离方法。
技术介绍
乙烯和丙烯是石油化工工业的基础原料，过去一直通过烃的蒸汽裂解或催 化裂解获得。在石油供应日趋紧张的情况下，人们开发了用氧化物特别是以甲 醇、乙醇为原料生产低碳烯烃的过程。醇类可以用天然气或煤炭的合成气生产， 这样就避免了使用石油资源。氧化物转化过程的产物组成和烃类裂解制乙烯的裂解炉出口产物组成相似，都是轻质气体如氢、氮和轻烃，即C1到C5或C6的饱和烃和不饱和烃。 要将此混合物分离成各种高纯度产品，需要一个很复杂的分离流程。在传统烃类裂解制乙烯分离过程中，普遍采用深冷分离方法。典型的分 离流程大致可分为三大类，即首先脱除甲烷的顺序流程、前脱乙烷流程和前脱 丙垸流程。中国专利ZL 921 00471.0提出了一种与上述三种流程不同的预切割 流程，该流程的第一个分离器为碳二馏分的非清晰切割塔。可是无论那一种流 程为了分离甲烷、氢与碳二烃都需要深冷，都需要由丙烯压縮机和乙烯压縮机 提供多种不同规格的冷量，例如需要乙烯冷冻压縮机提供-10(TC的冷量。对于 低压脱甲烷还需要有甲垸压縮机提供-135。C左右的冷量。除了复杂的冷冻压縮 机系统外，还需要结构精密的冷箱设备，使得深冷分离流程复杂、投资大。U.O.P.公司为了避免上述深冷分离流程的缺点开发了一个生产乙烯的过 程"PROCESS FOR PRODUCING ETHYLENE" WO 01/25174。该方法的主 要特点是采用前脱乙烷流程，减少脱甲垸塔的进料量。提高了脱甲烷塔塔顶的温度，避免采用乙烯冷量，但因此脱甲烷塔塔顶中4含有15%左右的乙烯。为了回收脱甲烷塔塔顶气体中的乙烯，将该气体送入变压吸附设施，分离 甲烷、氢和乙烯，将回收的乙烯返回氧化反应器出口物料中。该专利说明书称，该流程与常规的石脑油裂解的分离装置相似，能达到99.5 %乙烯回收率，乙烯产品中乙烯的浓度能达到99.5%以上。该分离方法设备投 资较低，但由于采用了变压吸附技术，操作程序较复杂，系统维护工作量较大。美国专利U.S.P. 5,326,929提出了一种用溶剂吸收分离氢、甲烷与碳二组分 的方法。该方法的主要流程是进料进入一个有中间冷却和再沸器的脱甲烷吸 收塔，该塔用来自甲烷吸收塔的C5做溶剂吸收碳二及更重组分，塔顶出口气 体是甲烷氢和夹带的碳二和溶剂，塔釜是吸收了碳二、碳三的溶剂。脱甲烷吸 收塔塔顶气体进入甲垸吸收塔，用再生器出口的溶剂吸收甲烷和碳二，塔顶出 口气体为氢气产品。吸收了甲烷及更重组分的溶剂从甲烷吸收塔的塔釜去脱甲 垸吸收塔。脱甲垸吸收塔的釜液是吸收了大量乙烯丙烯的溶剂，必须去再生器 再生。再生器解析出来的碳二、碳三去脱乙垸塔，再生的溶剂循环去甲烷吸收 塔。这种方法虽然避免了多级乙烯冷冻压縮机和冷箱，但是所需溶剂的分子数 几乎等于进料乙烯和丙烯分子数之和。如此大量的溶剂的循环加热再生，再冷 却吸收，能量消耗之大是显而易见的。中国专利200710044193.0开发了一个不使用深冷和低温脱甲烷精馏塔，仅 使用丙烯冷媒和一级低等级乙烯冷媒的分离过程。该方法的主要特点是用一 个称作预切割塔的精馏塔对碳二馏分进行非清晰切割，塔顶产物经冷却后进入 一个吸收塔，用碳三或碳四或碳五或其烃类的混合物组成的吸收剂分离其中的 碳一和碳二，轻质气体由吸收塔顶部排出，塔底产品返回预切割塔，并在预切 割塔及相继的精馏塔逐步进行溶剂与其他组分的分离，无单独的溶剂再生设 备。该过程投资较少、能耗较低，但仍然需要丙烯冷冻压缩机和一个单级乙烯 冷冻压縮机，仍然有两个冷冻压縮机系统。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种投资少、 能耗低、物料回收率高、操作简单的。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现 一种精馏与溶剂吸收相结合 的含轻质气体低碳烃的分离方法，其特征在于，该方法包括以下步骤(1) .将经过预处理的反应器出口气体冷却到10。C -37"C后送到预切割 塔，该塔塔顶产物包括甲垸、氢及其他轻质气体、部分碳二馏分及相平衡的少 量碳三，塔釜产品为其余碳二及更重组分；(2) .将预切割塔出口气体送到一个吸收塔，用碳三或碳四或碳五或碳六 或其烃类混合物作为吸收剂分离其中的碳一和碳二，吸收塔塔顶产物包括甲 垸、氢和其他轻质气体及相平衡的少量碳二和吸收剂，塔釜产品为碳二以上组 分及少量的氢、甲烷；(3) .吸收塔的塔底产品送到预切割塔，在该塔进一步吸收碳二馏分并脱 除甲烷及更轻组分后送到脱乙烷塔进行碳二和碳三的清晰切割；脱乙垸塔塔顶 得到碳二馏分，去乙烯精馏塔分离得到乙烯和乙烷，塔釜产品是碳三及更重组 分；若进入预切割塔的进料中含有乙炔，则脱乙烷塔塔顶产品先脱除乙炔再进 入乙烯精馏塔，提纯到所需要的质量浓度；步骤(2)中所述的吸收塔为一个有多个平衡级的分离器，该分离器在塔 顶或任何一个平衡级设有传质和传热同时进行的换热器。步骤(1)中所述的预处理为将反应器出口气体加压到2.0 4.0MPa、脱除 酸性气体和水分。步骤(1)中所述的预处理为将反应器出口气体经过压縮冷却脱除酸性气 体和干燥后进入高压脱丙烷塔，高压脱丙烷塔塔顶气体进一步加压至2.0 4.0 MPa后去预切割塔或者先进入乙炔加氢反应器脱除炔烃后再去预切割塔。步骤(1)中所述的预切割塔为碳二馏分的非清晰切割精馏塔，塔顶碳二 馏分可占进料碳二的5% 70%;所述的其他轻质气体包括氮、氧。步骤(1)中所述的预切割塔其顶部设有能同时进行传热与传质的换热器。步骤(2)中所述的吸收塔采用以丙烯为主要成份的吸收剂，将脱乙烷塔 塔釜出料一分为二， 一部分作为脱丙垸塔或者丙烯精馏塔的进料进行碳三和碳 四的分离；另一部分冷却到高于-65。C，优选的温度是冷却到高于-4(TC，后送 到吸收塔作为吸收剂。步骤(2)中所述的吸收塔采用以丙垸为主要成份的吸收剂，将丙烯精馏 塔塔釜出料一分为二，分作为脱丁烷塔的进料进行碳四和碳五的分离，另一部分经冷却到高于-65'C，优选的温一部分作为丙烷产品送出界区，另一部分冷却 到高于-65"C，优选的温度是冷却到高于-4(TC，后送到吸收塔作为吸收剂。步骤(2)中所述的吸收塔采用以碳四为主要成份的吸收剂，将脱丙垸塔 塔釜出料一分为二， 一部度是冷却到高于-4(TC，后送到吸收塔作为吸收剂。步骤(2)中所述的吸收塔采用以碳五及更重组分为吸收剂，将脱丁垸塔 塔釜出料一分为二， 一部分作为碳五重组分成品送出界区，另一部分经冷却到 高于-65。C，优选的温度是冷却到高于-4(TC，后送到吸收塔作为吸收剂。与现有技术相比，中国专利200710044193.0所需的乙烯冷量主要用于油 吸收塔气相和液相进料的冷却上。在吸收剂吸收溶质，主要是气相中的碳二组 分时会放出热量。当油吸收塔为一常规的无冷凝器和冷却器的吸收塔时，放出 的热量使气液相温度升高而使吸收塔出口气体中的碳二组分及吸收剂含量大 量增加。因此中国专利200710044193.0釆用降低气液相进口温度的方法来降低 出口气体的温度以减少其中的碳二组分含量。虽然所需乙烯冷量的负荷很小， 当乙烯产量为30万吨/年时仅需要一个轴功率小于150 KW的单级本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种精馏与溶剂吸收相结合的含轻质气体低碳烃的分离方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：　（１）．将经过预处理的反应器出口气体冷却到１０℃～－３７℃后送到预切割塔，该塔塔顶产物包括甲烷、氢及其他轻质气体，部分碳二馏分及相平衡的少量碳三， 塔釜产品为其余碳二及更重组分；　（２）．将预切割塔出口气体送到一个吸收塔，用碳三或碳四或碳五或碳六或其烃类混合物作为吸收剂分离其中的碳一和碳二，吸收塔塔顶产物包括甲烷、氢和其他轻质气体及相平衡的少量碳二和吸收剂，塔釜产品为碳二以上组分 及少量的氢、甲烷；　（３）．吸收塔的塔底产品送到预切割塔，在该塔进一步吸收碳二馏分并脱除甲烷及更轻组分后送到脱乙烷塔进行碳二和碳三的清晰切割；脱乙烷塔塔顶得到碳二馏分，去乙烯精馏塔分离得到乙烯和乙烷，塔釜产品是碳三及更重组分；若进入预 切割塔的进料中含有乙炔，则脱乙烷塔塔顶产品先脱除乙炔再进入乙烯精馏塔，提纯到所需要的质量浓度；　步骤（２）中所述的吸收塔为一个有多个平衡级的分离器，该分离器在塔顶或任何一个平衡级设有传质和传热同时进行的换热器。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：倪进方，李立新，
申请(专利权)人：上海惠生化工工程有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]