关于煤化工烯烃分离工艺技术研究

（晋能控股煤业集团烯烃项目筹备处，山西 大同 037000）

摘   要：由于经济不断发展，社会不断进步，使得烯烃耗用量越来越大，由此就导致烯烃分离的能量与成本越来越大，为显著减少烯烃分离的能量与成本，各国便加大了对烯烃分离工艺技术的优化力度，以研制出更加高效、低耗、先进的烯烃分离工艺技术。因此，本文着重对煤化工烯烃分离工艺技术展开了研究，希望给煤化工烯烃分离工艺技术的发展带来积极的作用。

关键词：煤化工；烯烃分离装置；工艺技术

因为我国经济发展越来越快，技术发展越来越迅速，所以对烯烃的需求越来越大，使得烯烃分离所消耗的能量以及资金越来越多，为了减少能量消耗，节约资金，便不断研究高效的烯烃分离工艺技术，以显著降低能耗，节约成本，提高效率。我们知道煤化工烯烃分离装置非常的重要，本文以煤化工烯烃分离装置为讨论对象，其上游运用的是DMTO工艺，下游运用的是PP、PE和C4转化等化工装置，其属于煤化工和石油化工的连接部分。

1  煤化工烯烃分离装置的组成

煤化工烯烃分离装置主要由两部分组成，一部分是烯烃分离单元；另一部分是烯烃罐区。对于烯烃分离单元来说，其主要就是生产乙烯和丙烯等产品的一些生产设备以及辅助设备，其组成包括很多个部分，分别为：压缩部分、冷部分、热部分、制冷部分、杂质脱除部分、MTO装置变电所、机柜间、一些辅助设备以及公用设备等等。其中，辅助设备主要有：冷却水、蒸汽、凝液、工业风、仪表风、氮气、给排水、燃料气、紧急电源、废油收集系统、在线分析系统、气体检测系统、报警系统、通讯系统、照明系统、DCS系统、SIS控制系统、MTO联合装置变电室以及机柜间建筑物等等；公用设施主要包括：管廊、道路、消防、照明以及通讯等等。对于烯烃罐区来说，其主要就是生产乙烯、丙烯、混合碳四、碳五、丁烯-1、异戊烷以及含甲醇废水储罐的一些生产设备以及辅助设备，其中辅助设备包括：冷却水、仪表风、氮气、给排水、伴热保温、火炬排放、废油收集系统、气体检测系统、报警系统、电气系统、DCS系统、SIS系统等等。

2  传统的煤化工烯烃分离工艺技术

2.1 低温分离技术

在烯烃分离当中，常用的工艺技术就是低温分离技术，在轻气体的混合物里分离出乙烯及丙烯，其运行的机理为：因为轻气体混合物里的氢及烃的沸点不同，并且差距极大，这样挥发程度就会不同，于不同的低温环境下就能将其分离出来。现阶段低温分离技术已比较成熟，不仅产品的纯度很高，而且能够良好代替油吸收技术，所以被大量运用。不过低温分离技术的设备成本以及费用均很高，所以比较适合分离高含量的烯烃。

2.2 提馏技术

提馏技术的运行原理就是让溶剂从塔顶进到提馏塔中，其溶剂运用的都是高沸点的极性化台物，例如吗啉衍生物，将吗啉衍生物作为溶剂，将正丁烷以及2-丁烯作为分离对象，借助溶剂来改变组分的挥发程度，以实现分离目的。经过对48%的正丁烷与52%的2-丁烯混合物展开分离实验，能够得到99%的2-丁烯，所以其分离率可达99%。经过对丙烷及丙烯的混合物展开分离实验，能够发现提馏技术的效果和低温分离技术差不多，这主要是因为溶剂热力学属性对分离效果的影响较大，所以溶剂选取非常重要，应当选择有利于烯烃及烷烃分离的溶剂。

2.3 吸收技术

一般吸收技术包括两种形式，一种是物理吸收技术，另一种是化学吸收技术。对于物理吸收技术来说，其主要借助吸收油对烯烃及烷烃展开分离，因为吸收油不会用到冷冻设施，所以显著降低了生产成本，同时还能得到纯度较高的乙烯，可达99%。不过其能耗较大，每生产一吨的乙烯，其能耗是深冷技术的1.5倍左右，所以不适合大型设备使用。对于化学吸收技术来说，其是于银、铜配位溶液中，让原料和配位溶液充分接触，当吸收完溶液就离开配合体槽进到第一分离塔中，在塔顶处得到烷烃，然后塔底物流进到第二分离塔中，经过汽提把烯烃和配位剂相分离。

3  当前煤化工烯烃分离工艺技术

3.1 产品气压缩及酸性气脱除工艺技术

对于产品气压缩技术来说，从MTO装置出来的产品气会进到烯烃分离装置当中的离心式压缩机中，以压缩处理，在此过程中，为了防止压缩机发生结焦情况，就对压缩机一至三段运用注水方法，以保证产品气的温度。压缩机在一段的时候，冷却器需要冷却到合理的范围内，压缩机在二段的时候，冷却器也需要冷却到合理范围，这样冷凝的凝液就会循环至压缩机二段的吸入罐中，再经二段吸入罐到MTO装置的急冷水塔中。MTO装置的净化水会进到水洗水缓冲罐中，凝液会被用作净化水的备用水。对于酸性气脱除技术来说，主要利用的是水洗涤塔展开脱除，以除去产品气中的氧化物，让产品气和MTO装置的净化水相接触，使氧化物溶于净化水，然后利用水洗涤塔塔釜将其送至MTO装置中，其主要运用于压缩机的二段与三段，通过碱洗及水洗来去除原料里的酸性气，在此过程中，为了避免产品气发生冷凝，就在产品气进到碱洗塔之前借助水洗水把温度升到一定高度，然后把产品气放入碱洗塔中，利用新鲜碱去除酸性气，不过新鲜碱需要先稀释再使用。为使酸性气体高效被去除，便设置了三段碱循环与一个水洗循环，每个碱循环都具有一个碱循环回路，并在碱循环回路里加入黄油抑制剂；在碱洗塔顶端设置一个水洗段，这样主要是为了避免碱被产品气带至下游处，并且水洗段所排出的水还能用于稀释循环碱。碱洗塔所排出的废碱和黄油会被一同送至焚烧炉中焚烧处理，这是因为废碱液里具有较多的碳酸钠和少量的氢氧化钠及烃类，这些烃很容易引发结垢情况，所以废碱必须送至焚烧炉中焚烧处理。当去除酸性气体以后，产品气会被放入压缩机三段中实施压缩，然后于急冷器和脱乙烷塔实施换热，换热后再利用丙烯冷剂实施冷却，将温度冷却到合理范围，再经过压缩机三段的排出罐进到干燥器中。产品气的水与烃会于压缩机三段的排出罐里分离，此时水会循环至三段吸入罐中，再被送至MTO装置的急冷水塔中，冷凝的烃液会被送至聚结器中，以使水、烃完全分离。

3.2 产品气气相及液相干燥工艺

一般产品气干燥会在分子筛干燥器里完成。为确保运行连续，会采用两台气相干燥器，一台在线运行，一台再生运行。通常产品气气相干燥器的在线运行是有时间范围的，并且干燥器带有保护床，以确保再生之前能够保证工作。另外，还会采用两台液相干燥器，同样一台在线运行，一台再生运行。通常产品气液相干燥器的在线运行时间是固定的，干燥剂的使用时间也有年限。并且每台干燥器均安装了在线分析仪，以用于检测床层的水含量，当干燥器床层的水处于饱和状态时，备用的干燥器就会运转，将原本运转的干燥器替换，以开始再生。

3.3 脱丙烷系统及产品气急冷技术

通常脱丙烷系统有两个塔，在不同压力作用下，以使产品气气相干燥器里的产品气以及液相干燥器里的冷凝烃液进到高压脱丙烷塔中，然后从塔顶加入丙烯冷剂，实施冷凝处理。如果MTO装置反应器的产品气E/P较大，则需要降低丙烯冷剂的温度，因此丙烯制冷压缩机就运用了此方面的内容，让一部分高压脱丙烷塔塔顶的气相冷凝凝液在高压脱丙烷塔中回流，而没有冷凝的气相就会进到产品气压缩机四段。通常高压脱丙烷塔的底物流需要利用冷却水冷却，然后送至低压脱丙烷塔中，在低压脱丙烷塔中放入丙烯冷剂实施冷凝处理，此冷凝液就是高压脱丙烷塔与低压脱丙烷塔的回流。低压脱丙烷塔里的物流会带有较多的组分，因此会作为脱丁烷塔的进料。低压脱丙烷塔的再沸器加热介质应使用急冷水，第二再沸器加热介质应使用脱热的低压蒸汽。压缩以后的物流会为脱甲烷塔的再沸器以及乙烯精馏塔的再沸器供热，最后慢慢冷却。一般产品气需要利用丙烯冷剂过冷，然后于脱甲烷塔的进料罐里实施冷凝，并且进料罐的液体以及气体应从不同部位进到脱甲烷塔中。同时高压脱丙烷塔以及低压脱丙烷塔都应采用阻聚剂在系统当中。

4  总结

通过上述内容可知，煤化工烯烃分离装置对烯烃的生产以及发展都非常的重要，不仅能促使煤制烯烃行业的发展越来越快，而且还能显著降低成本，增强烯烃的质量，所以必须加大对煤化工烯烃分离工艺技术的研究力度，研究出更加先进、高效、科学、可行的烯烃分离工艺技术，以使烯烃领域发展更快、更好、更强，给我国发展带来促进的作用。

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