本发明涉及一种mto工艺与石脑油及丙烷裂解前脱丙烷工艺耦合的方法。
背景技术：
：我国是“多煤贫油”的能源结构，石油消费的增长速度始终保持较高水平，对外依存度60％左右，能源的安全性比较差。因此，本发明由煤制备的甲醇作为生产低碳烯烃的原料替代部分由原油炼制的石脑油裂解原料，不仅技术水平先进，经济效益显著，而且更加符合国家“以煤代油”优化能源结构的能源发展战略，从而保证我国能源结构的安全、可靠，进一步走可持续发展的道路。乙烯和丙烯是重要的石油化工基础原料。乙烯装置热裂解生成的丙烯/乙烯比大致在1：2左右，而mto装置催化反应生成的丙烯/乙烯比大都在1：1以上。目前，我国主要采用乙烯装置制备乙烯等低碳烯烃，而mto装置与乙烯装置相比，在生产低碳烯烃过程中，比乙烯装置更有效，尤其是可以多生产丙烯产品。mto装置的反应气组成与乙烯装置的裂解气组成有很大的差异，mto反应气中的氢气和甲烷含量较低，重组分含量也较低，而丙烯和丙烷含量明显高于乙烯装置裂解气中的丙烯和丙烷含量。乙烯装置和mto装置为生产合格的乙烯、丙烯、混合碳四等产品都要求对裂解气或反应气进行分离精制。因此，将前脱丙烷分离工艺的乙烯装置与mto装置在分离流程部分进行一体化耦合，在充分依托乙烯装置前脱丙烷分离流程的现有设备，并保持乙烯总产能不变的前提下，采用甲醇替代部分石脑油原料，能够有效降低原料成本并增产丙烯产品，是一条可以大规模工业化生产低碳烯烃的路线。现有技术中的发明专利cn104193574b、cn104151121b、cn104193570b分别公开了以前脱乙烷分离路线、前脱丙烷分离路线、顺序分离路线的石脑油蒸汽热裂解工艺与mto工艺耦合的方法，发明专利104230617b还公开了顺序分离路线的石脑油及丙烷蒸汽裂解工艺与mto工艺耦合的方法。现有技术中的cn104193574b、cn104151121b、cn104193570b和cn104230617b虽然公开了蒸汽热裂解工艺与mto工艺耦合的方法，但还没有针对采用石脑油和丙烷作为裂解原料、前脱丙烷分离路线的乙烯裂解装置与mto装置耦合的工艺方法，尤其是没有原料结构、产品结构和分离流程等方面的优化工艺方法。存在乙烯装置裂解原料成本高、丙烯产量低、mto装置分离流程长、设备工程投资高等问题。技术实现要素：本发明所要解决的技术问题是现有耦合技术中裂解原料成本高、丙烯产量低、mto装置分离流程长、设备工程投资高的问题，提供一种新的mto工艺与石脑油及丙烷裂解前脱丙烷工艺耦合的方法。该方法用于低碳烯烃的生产中，具有裂解原料成本低、丙烯产量高，甲醇能够替代部分石脑油及丙烷在前脱乙烷分离流程上增产丙烯的优点。为解决上述问题，本发明采用的技术方案如下：一种mto工艺与石脑油及丙烷裂解前脱丙烷工艺耦合的方法，mto产品气经急冷、压缩、干燥后进入预切割塔，包括c2和c2以下轻组分及部分c3组分的预切割塔塔顶物流进入石脑油及丙烷裂解制乙烯工艺流程中的脱丙烷塔，包括剩余部分c3及c4和c4以上重组分的预切割塔釜物流进入mto分离流程中的脱丙烷塔，脱丙烷塔塔顶物流进入mto分离流程中的丙烯精馏塔，丙烯精馏塔顶得到丙烯产品，丙烯精馏塔釜得到丙烷送往石脑油及丙烷裂解制乙烯工艺流程中的裂解炉，脱丙烷塔釜物流进入石脑油及丙烷裂解制乙烯工艺流程中的脱丁烷塔，其中，石脑油及丙烷裂解制乙烯工艺采用前脱丙烷分离流程，石脑油及丙烷裂解制乙烯工艺中的乙烯精馏塔塔釜得到的乙烷、丙烯精馏塔塔釜得到的丙烷均返回所述裂解炉，依托石脑油及丙烷裂解制乙烯工艺流程得到甲烷氢、乙烯、部分丙烯、混合c4及c5以上烃产品，从mto工艺分离流程中得到剩余部分丙烯产品，通过降低石脑油及丙烷进料量保持所述石脑油及丙烷裂解制乙烯工艺流程中的脱丙烷塔进料中的乙烯、丙烯流量不变。上述技术方案中，优选地，所述预切割塔的操作条件：温度为-20℃～10℃，压力为0.6mpag～3.0mpag。上述技术方案中，优选地，所述mto产品气中乙烯与丙烯质量比0.8～1.5：1。上述技术方案中，优选地，所述石脑油及丙烷裂解制乙烯工艺中，裂解原料石脑油与丙烷的质量比为3/7，裂解产品中丙烯与乙烯的质量比为0.47。上述技术方案中，优选地，所述mto工艺分离单元所需冷量由冷冻水站提供。上述技术方案中，优选地，所述包括c2和c2以下轻组分及部分c3组分的粗分离塔塔顶物流经增压后进入石脑油及丙烷裂解制乙烯工艺流程中的脱丙烷塔。上述技术方案中，优选地，乙烯装置公称能力为80～150万吨/年，mto装置公称能力为180万吨/年。上述技术方案中，优选地，mto装置预切割塔塔顶流出的一部分c3组分占全部mto反应气c3组分的40～60wt％之间。本发明涉及一种mto工艺与石脑油及丙烷裂解前脱丙烷工艺耦合的方法，依托乙烯装置前脱丙烷分离流程现有的设备，在保持乙烯产量不变的前提下，采用甲醇和丙烷替代大部分石脑油以增产丙烯产品。以80～150万吨/年乙烯装置为例，可少投石脑油209.52～384.23万吨/年，增产丙烯3.85～19.02万吨/年，产品与原料差价节省12.67～29.32亿元人民币/年，取得了较好的技术和经济效果。附图说明图1为本发明所述方法的流程示意图。图1中，其中100～200单元为乙烯装置反应系统，210～260单元为mto装置与乙烯装置耦合后的分离系统，300～430单元为mto装置反应分离系统。乙烯装置反应系统：按一定比例的石脑油和丙烷原料102和返回乙烷原料242以及返回丙烷原料253送入乙烯装置裂解炉100发生高温蒸汽热裂解反应，生成高温裂解气111，经过急冷单元110分离处理，流出裂解汽油113和裂解燃料油产品112，同时高温裂解气111降温为裂解气115，经压缩和碱洗单元200处理后，增压为高压裂解气201。mto装置与乙烯装置耦合的分离系统：乙烯装置高压裂解气201与mto装置烯烃混合气412合并为物料202后进入乙烯装置脱丙烷塔210，脱丙烷塔210塔釜分离出c4及c4更重组分213与来自mto装置脱丙烷塔420塔釜分离出c4和c4更重组分烯烃混合物413合并为物料214，送入乙烯装置脱丁烷塔260，脱丁烷塔260塔顶得到混合c4产品261，脱丁烷塔260塔釜得到裂解汽油262与裂解汽油113合并为裂解汽油产品263。脱丙烷塔塔顶流出物料211经过乙烯装置脱甲烷塔220、脱乙烷塔230、乙烯精馏塔240、丙烯精馏塔250，最终得到甲烷氢产品222、乙烯产品241、丙烯物料251。乙烯装置丙烯物料251与mto装置丙烯物料421合并为丙烯产品254。乙烯精馏塔240塔釜、丙烯精馏塔250塔釜分别流出乙烷物料242、丙烷物料252返回乙烯装置裂解炉100。mto装置反应分离系统：甲醇原料101首先进入mto装置反应300单元，在mto反应300单元中，甲醇原料101发生催化反应生成烯烃混合气301后，经急冷310单元降温为烯烃混合气311，经压缩和碱洗400单元增压为烯烃混合气401后，送入预切割塔410对烯烃混合气401进行预分离。预切割塔410塔顶流出全部c2和c2更轻组分以及一部分c3组分的烯烃混合气412，送往乙烯装置脱丙烷塔210进一步加以分离。预切割塔410塔釜流出另一部分c3和c3更重组分的烯烃混合物411，送往脱丙烷塔420，脱丙烷塔420塔顶分离出c3组分物料414，送往丙烯精馏塔430，丙烯精馏塔430塔顶得到丙烯物料421，丙烯精馏塔430塔釜得到丙烷物料422返回乙烯装置裂解炉100。脱丙烷塔420塔釜分离出c4和c4更重组分烯烃混合物413，送往乙烯装置脱丁烷塔260进一步加以分离。下面通过实施例对本发明作进一步的阐述，但不仅限于本实施例。具体实施方式本说明书中以石脑油和丙烷为裂解原料，而且石脑油/丙烷质量比为30：70进行举例，但石脑油和丙烷的质量比不仅限于此。【比较例1】现有技术中的乙烯装置采用前脱丙烷工艺流程，乙烯装置公称能力80万吨/年，蒸汽热裂解原料为石脑油，丙烯/乙烯比＝0.47：1。乙烯产量80.00万吨/年，丙烯产量37.60万吨/年，消耗石脑油254.96万吨/年。【实施例1】采用本发明mto工艺与石脑油及丙烷裂解前脱丙烷工艺耦合的方法，乙烯装置分离技术采用前脱丙烷工艺流程，保持整个耦合流程的乙烯产量80万吨/年不变。如图1所示，采用本发明的耦合方法：mto装置的甲醇原料101首先进入mto装置反应300单元，在mto反应300单元中，甲醇原料101发生催化反应生成烯烃混合气301后，经急冷310单元降温为烯烃混合气311，经压缩和碱洗400单元增压为烯烃混合气401后，送入预切割塔410对烯烃混合气401进行预分离。预切割塔410塔顶流出全部c2和c2更轻组分以及一部分c3组分的烯烃混合气412，送往乙烯装置脱丙烷塔210进一步加以分离。预切割塔410塔釜流出另一部分c3和c3更重组分的烯烃混合物411，送往脱丙烷塔420，脱丙烷塔420塔顶分离出c3组分物料414，送往丙烯精馏塔430，丙烯精馏塔430塔顶得到丙烯物料421，丙烯精馏塔430塔釜得到丙烷物料422返回乙烯装置裂解炉100。脱丙烷塔420塔釜分离出c4和c4更重组分烯烃混合物413，送往乙烯装置脱丁烷塔260进一步加以分离。乙烯装置的按一定比例石脑油和丙烷原料102和返回乙烷原料242以及返回丙烷原料253送入裂解炉100发生高温蒸汽热裂解反应，生成高温裂解气111，经过急冷单元110分离处理，流出裂解汽油113和裂解燃料油产品112，同时高温裂解气111降温为裂解气115，经压缩和碱洗单元200处理后，增压为高压裂解气201与mto装置烯烃混合气412合并为物料202后进入乙烯装置脱丙烷塔210，脱丙烷塔210塔釜分离出c4及c4更重组分213与来自mto装置脱丙烷塔420塔釜分离出c4和c4更重组分烯烃混合物413合并为物料214，送入乙烯装置脱丁烷塔260，脱丁烷塔260塔顶得到混合c4产品261，脱丁烷塔260塔釜得到裂解汽油262与裂解汽油113合并为裂解汽油产品263。脱丙烷塔塔顶流出物料211经过乙烯装置脱甲烷塔220、脱乙烷塔230、乙烯精馏塔240、丙烯精馏塔250，最终得到甲烷氢产品222、乙烯产品241、丙烯物料251。乙烯装置丙烯物料251与mto装置丙烯物料421合并为丙烯产品254。乙烯精馏塔240塔釜、丙烯精馏塔250塔釜分别流出乙烷物料242、丙烷物料252返回乙烯装置裂解炉100。mto装置公称能力180万吨/年，mto装置原料为甲醇，mto装置的反应生成物中乙烯/丙烯比＝0.8：1，mto装置预切割塔塔顶流出的一部分c3组分占全部mto反应气c3组分的40.0wt％；乙烯装置公称能力80万吨/年，乙烯装置的裂解原料石脑油/丙烷质量比＝30：70；乙烯装置石脑油的丙烯/乙烯比＝0.47：1。由此，采用本发明的工艺耦合方法，丙烯产量56.62万吨/年，石脑油消耗量45.44万吨/年。与比较例1相比，增产丙烯19.02万吨/年，少投石脑油209.52万吨/年，产品与原料差价可节省12.67亿元人民币/年。【实施例2】按照实施例1所述的条件和步骤，仅仅改变mto装置乙烯/丙烯比＝1:1。采用本发明的工艺耦合方法，丙烯产量52.41万吨/年，石脑油消耗量41.63万吨/年。与比较例1相比，增产丙烯14.81万吨/年，少投石脑油213.33万吨/年，产品与原料差价可节省14.68亿元人民币/年。【实施例3】按照实施例1所述的条件和步骤，仅仅改变mto装置乙烯/丙烯比＝1.2:1。采用本发明的工艺耦合方法，丙烯产量48.81万吨/年，石脑油消耗量38.16万吨/年。与比较例1相比，增产丙烯11.21万吨/年，少投石脑油216.80万吨/年，产品与原料差价可节省16.68亿元人民币/年。【实施例4】按照实施例1所述的条件和步骤，仅仅改变mto装置乙烯/丙烯比＝1.5:1。采用本发明的工艺耦合方法，丙烯产量44.08万吨/年，石脑油消耗量33.88万吨/年。与比较例1相比，增产丙烯6.48万吨/年，少投石脑油221.08万吨/年，产品与原料差价可节省18.92亿元人民币/年。【比较例2】现有技术中的乙烯装置采用前脱丙烷工艺流程，公称能力100万吨/年，热裂解原料为石脑油。乙烯产量100.00万吨/年，丙烯产量47.00万吨/年，消耗石脑油318.70万吨/年。【实施例5】按照实施例1所述的条件和步骤，本发明中的乙烯装置仍采用前脱丙烷工艺流程，仅仅保持整个流程的乙烯产品量100万吨/年，热裂解采用原料采用石脑油和丙烷；新增mto装置公称能力180万吨/年，原料为甲醇，乙烯/丙烯比＝0.8:1，mto装置预切割塔塔顶流出的一部分c3组分占全部mto反应气c3组分的47.2wt％。采用本发明进行工艺耦合后，丙烯产量65.27万吨/年，石脑油年消耗量为62.57万吨。与比较例2相比，增产丙烯18.27万吨/年，少投石脑油256.13万吨/年，产品与原料差价可节省15.64亿元人民币/年。【实施例6】按照实施例5所述的条件和步骤，仅仅改变新增mto装置乙烯/丙烯比＝1:1。采用本发明进行工艺耦合后，丙烯产量61.06万吨/年，石脑油年消耗量为58.76万吨。与比较例2相比，增产丙烯14.06万吨/年，少投石脑油259.94万吨/年，产品与原料差价可节省17.65亿元人民币/年。【实施例7】按照实施例5所述的条件和步骤，仅仅改变新增mto装置乙烯/丙烯比＝1.2:1。采用本发明进行工艺耦合后，丙烯产量57.46万吨/年，石脑油年消耗量为55.29万吨。与比较例2相比，增产丙烯10.46万吨/年，少投石脑油263.41万吨/年，产品与原料差价可节省19.65亿元人民币/年。【实施例8】按照实施例5所述的条件和步骤，仅仅改变新增mto装置乙烯/丙烯比＝1.5:1。采用本发明进行工艺耦合后，丙烯产量52.73万吨/年，石脑油年消耗量为51.01万吨。与比较例2相比，增产丙烯5.73万吨/年，少投石脑油267.69万吨/年，产品与原料差价可节省21.89亿元人民币/年。【比较例3】现有技术中的乙烯装置采用前脱丙烷工艺流程，公称能力120万吨/年，热裂解原料为石脑油。乙烯产量120.00万吨/年，丙烯产量54.60万吨/年，消耗石脑油382.45万吨/年。【实施例9】按照实施例1所述的条件和步骤，本发明中的乙烯装置仍采用前脱丙烷工艺流程，仅仅保持整个流程的乙烯产品量120万吨/年，热裂解采用原料采用石脑油和丙烷；新增mto装置公称能力180万吨/年，原料为甲醇，乙烯/丙烯比＝0.8:1，mto装置预切割塔塔顶流出的一部分c3组分占全部mto反应气c3组分的53.7wt％。采用本发明进行工艺耦合后，丙烯产量73.92万吨/年，石脑油年消耗量为79.70万吨。与比较例3相比，增产丙烯17.52万吨/年，少投石脑油302.75万吨/年，产品与原料差价可节省18.62亿元人民币/年。【实施例10】按照实施例9所述的条件和步骤，仅仅改变新增mto装置乙烯/丙烯比＝1:1。采用本发明进行工艺耦合后，丙烯产量69.71万吨/年，石脑油年消耗量为75.89万吨。与比较例3相比，增产丙烯13.31万吨/年，少投石脑油306.56万吨/年，产品与原料差价可节省20.62亿元人民币/年。【实施例11】按照实施例9所述的条件和步骤，仅仅改变新增mto装置乙烯/丙烯比＝1.2:1。采用本发明进行工艺耦合后，丙烯产量66.11万吨/年，石脑油年消耗量为72.42万吨。与比较例3相比，增产丙烯9.71万吨/年，少投石脑油310.03万吨/年，产品与原料差价可节省22.62亿元人民币/年。【实施例12】按照实施例9所述的条件和步骤，仅仅改变新增mto装置乙烯/丙烯比＝1.5:1。采用本发明进行工艺耦合后，丙烯产量61.38万吨/年，石脑油年消耗量为68.14万吨。与比较例3相比，增产丙烯4.98万吨/年，少投石脑油314.31万吨/年，产品与原料差价可节省24.86亿元人民币/年。【比较例4】现有技术中的乙烯装置采用前脱丙烷工艺流程，公称能力150万吨/年，热裂解原料为石脑油。乙烯产量150.00万吨/年，丙烯产量70.50万吨/年，消耗石脑油478.06万吨/年。【实施例13】按照实施例1所述的条件和步骤，本发明中的乙烯装置仍采用前脱丙烷工艺流程，仅仅保持整个流程的乙烯产品量150万吨/年，热裂解采用原料采用石脑油和丙烷；新增mto装置公称能力180万吨/年，原料为甲醇，乙烯/丙烯比＝0.8:1，mto装置预切割塔塔顶流出的一部分c3组分占全部mto反应气c3组分的60.0wt％。采用本发明进行工艺耦合后，丙烯产量86.89万吨/年，石脑油年消耗量为105.39万吨。与比较例4相比，增产丙烯16.39万吨/年，少投石脑油372.67万吨/年，产品与原料差价可节省23.07亿元人民币/年。【实施例14】按照实施例13所述的条件和步骤，仅仅改变新增mto装置乙烯/丙烯比＝1:1。采用本发明进行工艺耦合后，丙烯产量82.69万吨/年，石脑油年消耗量为101.58万吨。与比较例4相比，增产丙烯12.19万吨/年，少投石脑油376.48万吨/年，产品与原料差价可节省25.07亿元人民币/年。【实施例15】按照实施例13所述的条件和步骤，仅仅改变新增mto装置乙烯/丙烯比＝1.2:1。采用本发明进行工艺耦合后，丙烯产量79.09万吨/年，石脑油年消耗量为98.11万吨。与比较例4相比，增产丙烯8.59万吨/年，少投石脑油379.95万吨/年，产品与原料差价可节省27.07亿元人民币/年。【实施例16】按照实施例13所述的条件和步骤，仅仅改变新增mto装置乙烯/丙烯比＝1.5:1。采用本发明进行工艺耦合后，丙烯产量74.35万吨/年，石脑油年消耗量为93.83万吨。与比较例4相比，增产丙烯3.85万吨/年，少投石脑油384.23万吨/年，产品与原料差价可节省29.32亿元人民币/年。上述实施例数据汇总，见下表：单位比较例1实施例1实施例2实施例3实施例4乙烯总产量万吨/年8080808080石脑油消耗万吨/年254.9645.4441.6338.1633.88丙烷消耗万吨/年-106.0397.1489.0479.05mto反应单元公称能力万吨/年-180180180180甲醇消耗万吨/年-180180180180mto反应：乙/丙比mass-0.8：11：11.2：11.5：1丙烯产量万吨/年37.6056.6252.4148.8144.08增产丙烯万吨/年19.0214.8111.216.48石脑油少消耗万吨/年209.52213.33216.80221.08产品与原料价差亿元/年8.6921.3623.3725.3727.61产品与原料节省价差亿元/年-12.6714.6816.6818.92单位比较例2实施例5实施例6实施例7实施例8乙烯总产量万吨/年100100100100100石脑油消耗万吨/年318.7062.5758.7655.2951.01丙烷消耗万吨/年-145.99137.10129.01119.02mto反应单元公称能力万吨/年-180180180180甲醇消耗万吨/年-180180180180mto反应：乙/丙比mass-0.8：11：11.2：11.5：1丙烯产量万吨/年47.0065.2761.0657.4652.73增产丙烯万吨/年18.2714.0610.465.73石脑油少消耗万吨/年256.13259.94263.41267.69产品与原料价差亿元/年10.8626.5028.5130.5132.75产品与原料节省价差亿元/年-15.6417.6519.6521.89单位比较例3实施例9实施例10实施例11实施例12乙烯总产量万吨/年120120120120120石脑油消耗万吨/年382.4579.7075.8972.4268.14丙烷消耗万吨/年-185.96177.07168.98158.98mto反应单元公称能力万吨/年-180180180180甲醇消耗万吨/年-180180180180mto反应：乙/丙比mass-0.8：11：11.2：11.5：1丙烯产量万吨/年56.4073.9269.7166.1161.38增产丙烯万吨/年17.5213.319.714.98石脑油少消耗万吨/年302.75306.56310.03314.31产品与原料价差亿元/年13.0331.6533.6535.6537.89产品与原料节省价差亿元/年-18.6220.6222.6224.86单位比较例4实施例13实施例14实施例15实施例16乙烯总产量万吨/年150150150150150石脑油消耗万吨/年478.06105.39101.5898.1193.83丙烷消耗万吨/年-245.91237.02228.92218.93mto反应单元公称能力万吨/年-180180180180甲醇消耗万吨/年-180180180180mto反应：乙/丙比mass-0.8：11：11.2：11.5：1丙烯产量万吨/年70.5086.8982.6979.0974.35增产丙烯万吨/年16.3912.198.593.85石脑油少消耗万吨/年372.67376.48379.95384.23产品与原料价差亿元/年16.2939.3641.3643.3645.61产品与原料节省价差亿元/年-23.0725.0727.0729.32当前第1页12