基于甲醇制取低碳烯烴的工業(yè)開發(fā)與建設(shè)分析

孫洪濤

摘要：本文主要分析了甲醇制取低碳烯烴的反應(yīng)氣體特點(diǎn)，重點(diǎn)介紹了甲醇制取低碳烯烴的工業(yè)開發(fā)與建設(shè)，它不僅可以降低對石油的依賴，而且還可以開發(fā)新的非石油路線。通過對基于甲醇制取低碳烯烴的工業(yè)開發(fā)與建設(shè)進(jìn)行分析，以期為甲醇制取低碳烯烴工作的進(jìn)行提供可靠的保障，創(chuàng)造出最大化的經(jīng)濟(jì)與社會效益。

關(guān)鍵詞：甲醇制取低碳烯烴;反應(yīng)氣體特點(diǎn);工業(yè)開發(fā)與建設(shè)

1.甲醇制取低碳烯烴反應(yīng)氣體特點(diǎn)

由于甲醇制取低碳烯烴所具備的工藝流程與管式爐裂解制乙烯一樣，此時(shí)與石腦油蒸汽裂解相比可以發(fā)現(xiàn)，甲醇制取低碳烯烴反應(yīng)氣體具有乙烯、丙烯含量高，甲烷、氫氣含量低，二烯烴含量極低、C4以上組分含量低、含有少量雜質(zhì)等特點(diǎn)。在石腦油裂解氣中甲烷和氫氣的含量分別為16.67%和20.0%。同時(shí)，甲烷/氫氣小于2，乙烯/甲烷的比值大概是石腦油裂解氣10倍左右。雖然甲醇制取低碳烯烴過程中所得到的反應(yīng)氣體中NOx含量比較少，但是可以通過適當(dāng)?shù)脑黾用摷淄樗僮鳒囟葋肀ＷC各項(xiàng)操作的順利進(jìn)行。

通過對甲醇制取低碳烯烴反應(yīng)氣體的特點(diǎn)進(jìn)行分析后，在未增加吸收劑的基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)甲烷/氫氣比值不同時(shí)，如果乙烯全部分離，所獲取的操作壓力與塔塔頂冷凝器溫度之間的關(guān)系如圖l（a）所示。在乙烯摩爾分?jǐn)?shù)為2%時(shí)，操作壓力和脫甲烷塔塔頂冷凝器溫度之間的關(guān)系如圖l（b）所示。

通過對圖l中的曲線進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，操作壓力的增加會導(dǎo)致高塔頂冷凝器溫度隨之增加。同時(shí)，甲烷/氫氣比值的增加，也會導(dǎo)致塔頂冷凝器溫度出現(xiàn)不同程度的增加。在氫、甲烷氣體中，如果存在乙烯時(shí)，也會導(dǎo)致塔頂冷凝器溫度增加，但是溫度維持在-100℃以下。為了更好的發(fā)揮純分離作用，可以借助乙烯冷劑來有效分離乙烯氣體。

通常情況下，由于在甲醇制取低碳烯烴反應(yīng)氣體中，還有比較低的氫氣和甲烷，并且乙烯/甲烷為1/3，此時(shí)雖然乙烯摩爾分?jǐn)?shù)在氫、甲烷氣體中達(dá)到2%，但是在氫甲烷氣體中，乙烯產(chǎn)品的損失率仍低于O.5%，因此在僅使用丙烯冷劑條件下，可以借助其他吸收劑作為輔助手段來提高甲醇制取低碳烯烴分離效果。

在相同壓力下，隨著丙烷在氫、甲烷氣體中所占比例不斷增加，會導(dǎo)致塔頂冷凝器溫度升高。如果僅采用丙烯冷劑時(shí)，將會使塔頂冷凝器溫度最低能夠達(dá)到-37℃。圖2描述的是在氫、甲烷氣體中，丙烷含量與操作壓力之間的關(guān)系圖。

通過對圖2進(jìn)行分析得知，當(dāng)丙烷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)從6%下降至5%時(shí)，將會導(dǎo)致操作壓力從2.7MPa提高至3.5MPa，具有比較大的升高幅度。然而，在甲醇制取低碳烯烴過程中，隨著壓力的升高會對組分的分離起到一定的抑制作用，此時(shí)就需要對操作壓力給予科學(xué)、合理的選擇。

2.脫甲烷塔吸收劑的選擇

在甲醇制取低碳烯烴過程中，在選擇丙烯制冷劑時(shí)，要想達(dá)到使脫甲烷塔預(yù)期的分離效果，要對脫甲烷塔吸收劑的比值給予科學(xué)、合理的選擇。當(dāng)操作壓力在2.7-2.8MPa之間時(shí)，需要保證脫甲烷塔頂冷凝器溫度維持在-37℃，來對比脫甲烷塔在選擇混合C4、C5、丙烷作吸收劑時(shí)所達(dá)到的分離效果。在相同吸收劑用量時(shí)，三種吸收劑所達(dá)到的吸收效果對比如圖3所示。三種吸收劑用量在乙烯回收率相同時(shí)的對比如圖4所示。不同吸收劑的帶出量在乙烯回收率相同時(shí)的對比如圖5所示。

通過對圖3進(jìn)行分析可以得知，如果吸收劑用量相同時(shí)，丙烷所得到的吸收效果最好。在吸收劑用量/氫甲烷為9.1，吸收劑用量相同時(shí)，如果選擇混合C4、C5、丙烷作吸收劑時(shí)，乙烯在氫甲烷氣體中摩爾分?jǐn)?shù)分別是9.3%、19%和1.7%。

通過對圖3進(jìn)行分析可以得知，在乙烯回收率相同時(shí)，丙烷吸收劑用量最小，而C5吸收劑用量最大。當(dāng)乙烯回收率在99.5%-99.85%之間時(shí)，混合C4的吸收劑用量可以達(dá)到丙烷的1.3-1.4倍;而混合C5、的吸收劑用量是丙烷的1.67-1.86倍。

通過對圖5進(jìn)行分析可以得知，丙烷帶出量最多，而C5吸收劑帶出量最少。當(dāng)乙烯回收率在99.5%-99.85%之間時(shí)，丙烷帶出量分別是混合C4和C5帶出量的4倍和60倍左右。

通過上述分析和對比可以發(fā)現(xiàn)，在甲醇制取低碳烯烴過程中，丙烷吸收劑對乙烯可以達(dá)到預(yù)期的吸收效果，到時(shí)會增加丙烷跑損量。實(shí)際上，混合C5吸收劑對乙烯的吸收效果較差，而混合C4居于兩者之間。為了提高甲醇制取低碳烯烴效果，則需要對吸附劑進(jìn)行科學(xué)、合理的選擇，并適當(dāng)增加吸收劑用量。

3.結(jié)束語

綜上所述，在進(jìn)行甲醇制取低碳烯烴過程中，乙烯和丙烯在反應(yīng)氣中含量較高，此時(shí)可以借助混合C4、C5、丙烷來開展兩者的分離工作，其可以有效提高乙烯的回收率。同時(shí)，在乙烯和丙烯分離過程中，只需要采用丙烯制冷系統(tǒng)，其既可以降低能耗，而且還可以提高經(jīng)濟(jì)效益。

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