[发明专利]一种甲烷氧化偶联制乙烯反应气体的分离方法及装置

说明书

本发明属于化工领域，公开了一种甲烷氧化偶联制乙烯反应气体的分离方法及装置，该分离方法包括压缩、冷却、吸收、解吸、净化、脱乙烷、乙烯精馏、脱丙烷、丙烯精馏、裂解、再吸收以及汽油解吸步骤。本发明是针对甲烷氧化偶联制乙烯反应气体分离的新方法，该方法可大大提高操作温度，且能耗低，流程简单，易于操作和控制。由于本发明分离方法温度较高，使得整套分离方法对设备材质要求大大降低，明显降低了能耗和投资，同时由于吸收解吸温度较高，本发明的方法中将OCM反应气体的净化放在解吸塔之后进行，大大降低了净化单元的处理量，降低了能耗，使得饱和资源也得到了充分利用，大大提升了产品价值。

技术领域

本发明属于化工领域，更具体地，涉及一种甲烷氧化偶联制乙烯反应气体的分离方法及装置。

背景技术

乙烯作为最重要的基础有机化工原料，长期以来，它的生产一直依赖于石油裂解路线，由此产生的环境污染等问题也日趋严重。随着原油价格持续攀升，引发乙烯裂解原料价格的上涨，同时乙烯裂解原料供不应求的现象也十分突出，面对这一现状，世界各国都在调节能源利用结构，并不断寻找新的乙烯生产路线。2010年，随着美国在页岩气领域的突破，大量难以开采的甲烷被开采出来，甲烷的化工利用又引起了业界的高度重视，因此甲烷氧化偶联制乙烯、乙烷的研究再一次成为了世界范围内的研究热点。

甲烷氧化偶联制乙烯的目标是在催化剂作用下，将甲烷转化为乙烯，该反应产物比较复杂，主要有甲烷、乙烯、乙烷、CO、CO₂、O₂等，本领域中提出了很多将乙烯中从反应混合物中分离出来的方法。

US20150368167公开了一种OCM反应产物分离方法，通过分离单元可得到三个产品流股，富C2流股，富氮气流股和富甲烷流股。OCM反应产物先在第一个分离塔中得到富C2流股，和甲烷氮气流股，然后在第二个分离塔中得到富氮气流股和富甲烷流股。由于分离方法均采用低温精馏，整个分离单元温度非常低，第一个分离塔顶温度低至-162℃，第二个分离塔顶温度低至-210℃，这对设备材质要求非常高，极大增加了投资成本，能耗高。

CN201710006765.X公开了一种甲烷氧化偶联制乙烯反应产物分离工艺，该工艺将反应产物通过压缩、醇胺法、干燥、深冷精馏等工序将组分逐一分离，最终得到聚合级乙烯产品，乙烯回收率99％以上。该专利申请明显提升了产品品质，但分离仍为深冷精馏，需要冷箱提供较低等级冷量。

WO2015105911公开了一种甲烷氧化偶联系统，将甲烷氧化偶联转化为乙烯，再将乙烯转化为可选择的高级烃产物。但该专利申请中对OCM产物气中的乙烯与其他组分，比如未反应的甲烷、乙烷、CO、CO₂、氮气、水等等的分离，仍然采用低温精馏，第一分离器用于将甲烷/氮气与C2以上组分分离，该分离器的运行温度低至-160℃左右，第二分离器用于将甲烷与氮气分离，其运行温度低至-200℃左右。

发明内容

为了克服上述缺陷，本发明的目的是提出一种针对甲烷氧化偶联制乙烯反应气体的新的分离方法，该方法可大大提高操作温度，且能耗低，流程简单，易于操作和控制。

本发明一方面提供一种甲烷氧化偶联制乙烯反应气体的分离方法，该分离工艺包括以下步骤：

(1)压缩：利用压缩机对反应气体升压；

(2)冷却：将步骤(1)得到的压缩气体冷却至5-20℃，然后送往吸收塔；

(3)吸收：吸收剂从吸收塔顶部进入，吸收反应气体中的碳二馏分及以上组分，吸收塔塔釜物流送至解吸塔，塔顶气体送往再吸收塔；

(4)解吸：来自吸收塔塔釜的物流进入解吸塔，塔顶得到的气体送往净化单元，塔釜得到的贫溶剂经过冷却降温后，返回吸收塔顶部；

(5)净化：将解吸塔塔顶气体依次进行脱酸、脱水处理；