[发明专利]一种与甲醇制烯烃工艺结合增产乙烯的装置与方法

说明书

本发明涉及一种与甲醇制烯烃工艺结合增产乙烯的装置与方法，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，本发明专利工艺流程简单，设备投资少，并且能够有效提高乙烯产品的产率。

技术领域

本发明属于乙烷资源化利用技术领域，涉及一种与甲醇制烯烃工艺结合增产乙烯的装置与方法。

背景技术

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。

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。

发明专利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，且存在单台裂解炉最小处理量的规模限制，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。

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％。