CN110701485A - 一种甲醇制烯烃装置副产的燃料气的回收利用方法和*** - Google Patents

一种甲醇制烯烃装置副产的燃料气的回收利用方法和*** Download PDF

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Abstract

本发明提供一种甲醇制烯烃装置副产的燃料气的回收利用方法和***，该回收利用的方法包括将燃料气总管与天然气管网连接，以使所述燃料气通过燃料气总管输入天然气管网中，与天然气管网中的天然气合并，作为燃料供给天然气管网中的下游装置使用，从而使甲醇制烯烃装置副产的燃料气得到有效利用，在减少资源浪费、降低大气污染的同时提高企业的经济效益。

Description

一种甲醇制烯烃装置副产的燃料气的回收利用方法和***
技术领域
本发明总体涉及化工产品的资源综合利用技术领域，更具体地，涉及一种甲醇制烯烃装置副产的燃料气的回收利用方法和***。
背景技术
甲醇制烯烃(MTO)装置包括甲醇制烯烃单元和烯烃分离单元，主要工艺为从装置外界区来的MTO级液相甲醇经加热气化和过热后进入反应器进行反应；反应产物经三级旋风分离器回收夹带的少量细粉后经急冷塔、水洗塔脱除催化剂并将大部分水冷凝后得到反应气，送烯烃分离单元供分离精制；在急冷塔和水洗塔***冷凝下来的水经污水汽提塔回收少量甲醇、二甲醚等有机物。
烯烃分离单元采用前脱乙烷后加氢的烯烃分离技术对反应气进行分离产出以聚合级乙烯和聚合级丙烯为主的烯烃产品，同时副产出一股燃料气，这股燃料气的主要成分为甲烷、氢气、乙烷、丙烷、氮气、一氧化碳和少量的乙烯和丙烯，一般将这股燃料气直接排放或者通过火炬燃烧再排放，这样会造成资源浪费和大气污染。若能将这股燃料气用于燃烧供热，使之得到有效利用，将在减少资源浪费、降低大气污染的同时提高企业的经济效益。
发明内容
针对上述存在的问题，本发明的目的在于提供一种甲醇制烯烃装置副产的燃料气的回收利用方法和***，以克服现有技术中甲醇制烯烃装置副产的燃料气排放导致资源浪费、大气污染的问题。
本发明提供如下技术方案：
根据本发明的第一方面，提供一种甲醇制烯烃装置副产的燃料气的回收利用方法，包括：将燃料气总管与天然气管网连接，以使所述燃料气通过燃料气总管输入天然气管网中，与天然气管网中的天然气合并，作为燃料供给天然气管网中的下游装置使用。
根据本发明第一方面的一个实施方式，其中，所述燃料气是从甲醇制烯烃装置的烯烃分离单元产生的，包括从吸收塔顶部回流罐出来的甲烷和氢气、从乙烯精馏塔底部出来的乙烷和从丙烯精馏塔底部出来的丙烷。
根据本发明第一方面的一个实施方式，其中，将所述燃料气通入与天然气管网连接的燃料气总管，包括：对从所述吸收塔顶部回流罐出来的甲烷和氢气、从所述乙烯精馏塔底部出来的乙烷和从所述丙烯精馏塔底部出来的丙烷分别进行冷量回收后通入所述燃料气总管。
根据本发明第一方面的一个实施方式，其中，对从所述乙烯精馏塔底部出来的乙烷进行冷量回收，包括：将从所述乙烯精馏塔底部出来的乙烷通入乙烷汽化器汽化后再进行冷量回收。
根据本发明第一方面的一个实施方式，其中，使所述燃料气通过燃料气总管输入天然气管网中，包括：在所述燃料气总管上安装压力调节阀，调节所述燃料气的压力，使燃料气的压力高于或等于天然气管网中天然气的压力，进而使所述燃料气通过燃料气总管输入天然气管网中。
根据本发明第一方面的一个实施方式，其中，调节所述燃料气的压力，包括：检测天然气管网中天然气的压力，根据天然气的压力控制所述压力调节阀的开度，调节所述燃料气的压力。
根据本发明第一方面的一个实施方式，其中，所述下游装置包括金属镁装置、乙烯法PVC装置、甲碱装置和配餐中心中的一种或多种。
根据本发明第一方面的一个实施方式，其中，将所述燃料气总管与火炬管线连接，以使所述燃料气通过燃料气总管输入火炬管线中，进而使所述燃料气在火炬中燃烧。
根据本发明第一方面的一个实施方式，其中，在所述火炬管线上安装控制阀，以控制所述燃料气输入所述火炬中。
根据本发明的第二方面，提供一种甲醇制烯烃装置副产的燃料气的回收利用***，包括：燃料气总管和天然气管网，所述燃料气总管与天然气管网连接，以使所述燃料气通过燃料气总管输入天然气管网中，与天然气管网中的天然气合并，作为燃料供给天然气管网中的下游装置使用。
根据本发明第二方面的一个实施方式，其中，所述燃料气是从甲醇制烯烃装置的烯烃分离单元产生的，包括从吸收塔顶部回流罐出来的甲烷和氢气、从乙烯精馏塔底部出来的乙烷和从丙烯精馏塔底部出来的丙烷。
根据本发明第二方面的一个实施方式，其中，还包括冷箱，所述冷箱与所述燃料气总管的输入端连接，用于对从所述吸收塔顶部回流罐出来的甲烷和氢气、从所述乙烯精馏塔底部出来的乙烷和从所述丙烯精馏塔底部出来的丙烷分别进行冷量回收后通入所述燃料气总管。
根据本发明第二方面的一个实施方式，其中，还包括乙烷汽化器，所述乙烷汽化器用于对从所述乙烯精馏塔底部出来的乙烷进行汽化，使从所述乙烯精馏塔底部出来的乙烷汽化后再进行冷量回收。
根据本发明第二方面的一个实施方式，其中，还包括压力调节阀，所述压力调节阀安装在所述燃料气总管上，用于调节所述燃料气的压力。
根据本发明第二方面的一个实施方式，其中，还包括压力变送器和压力控制器，所述压力变送器安装在所述天然气管网上，用于检测天然气管网中天然气的压力，并将检测的压力信号传送给所述压力控制器；所述压力控制器用于根据接收的压力信号控制所述压力调节阀的开度，调节所述燃料气的压力。
根据本发明第二方面的一个实施方式，其中，所述下游装置包括金属镁装置、乙烯法PVC装置、甲碱装置和配餐中心中的一种或多种。
根据本发明第二方面的一个实施方式，其中，还包括火炬管线，所述火炬管线的第一端与所述燃料气总管连接，第二端与火炬连接，以使所述燃料气通过燃料气总管输入火炬管线中，进而使所述燃料气在火炬中燃烧。
根据本发明第二方面的一个实施方式，其中，还包括控制阀，所述控制阀安装在所述火炬管线上，以控制所述燃料气输入所述火炬中。
相对于现有技术，本发明提供的一种甲醇制烯烃装置副产的燃料气的回收利用方法和***，具有以下优势：将燃料气总管与天然气管网连接，以使燃料气通过燃料气总管输入天然气管网中，与天然气管网中的天然气合并，作为燃料供给天然气管网中的下游装置使用，从而使甲醇制烯烃装置副产的燃料气得到有效利用，在减少资源浪费、降低大气污染的同时提高企业的经济效益。
附图说明
图1为本发明提供的甲醇制烯烃装置副产的燃料气的回收利用***的结构示意图。
图2为第二种实施例的结构示意图。
图3为第三种实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，参考标号是指本发明中的组件、技术，以便本发明的优点和特征在适合的环境下实现能更易于被理解。下面的描述是对本发明权利要求的具体化，并且与权利要求相关的其它没有明确说明的具体实现也属于权利要求的范围。
图1示出了本发明提供的甲醇制烯烃装置副产的燃料气的回收利用***的结构示意图。
如图1所示，本发明提供的回收利用***，包括：燃料气总管1和天然气管网2，所述燃料气总管1与天然气管网2连接，以使所述燃料气通过燃料气总管1输入天然气管网2中，与天然气管网2中的天然气合并，作为燃料供给天然气管网2中的下游装置21使用。
上文中所述燃料气是从甲醇制烯烃装置的烯烃分离单元产生的，包括从吸收塔顶部回流罐出来的甲烷和氢气、从乙烯精馏塔底部出来的乙烷和从丙烯精馏塔底部出来的丙烷。
具体为，甲醇制烯烃装置中甲醇制烯烃单元产生的反应气在烯烃分离单元经过两段压缩后用水脱除含氧化物、碱洗脱除酸洗气体，再经过第三段压缩，进入脱乙烷塔，将C2以下组分和C3以上组分分离。脱乙烷塔顶C2轻组分物料经第四段压缩后送至脱甲烷塔，脱甲烷塔顶的气体经吸收塔，回收乙烯后在吸收塔顶部回流罐中副产出含甲烷、氢气的燃料气。脱甲烷塔底部物料经加氢脱除乙炔后进乙烯精馏塔，将乙烯和乙烷分离，在乙烯精馏塔底部副产出含乙烷的燃料气。脱乙烷塔底部物料经高低压脱丙烷塔，将脱丙烷塔顶C3组分送至丙烯精馏塔，将丙烯和丙烷分离，在丙烯精馏塔底部副产出含丙烷的燃料气。将这三股燃料气合并为一股后通入燃料气总管1进而输入天然气管网2中。
本实施例中，甲醇制烯烃装置中甲醇制烯烃单元技术采用由中国科学院大连化学物理研究所、新兴能源科技有限公司、中国石化集团洛阳石油化工工程公司合并开发的DMTO专利工艺技术。烯烃分离单元采用中国石化集团洛阳石油化工工程公司的前脱乙烷后加氢的烯烃分离技术，生产以聚合级乙烯和聚合级丙烯为主的烯烃产品。
本实施例中，甲醇制烯烃装置副产的燃料气的组分为：甲烷35.78％、氢气28.73％、丙烷16.78％、乙烷8.24％、氮气4.79％、一氧化碳2.62％、乙烯2.39％、丙烯0.66％，分子量为19.23g/mol，流量为3205kg/h、3733m3n/h，热值为9265kcal/Nm3，这股燃料气的压力可在0.5-1.5MPa之间调节。天然气的组分为：甲烷99.74％、乙烷0.07％、二氧化碳0.04％、氮气0.13％，低位发热量为7990Kcal/Nm3，因此，这股燃料气的组分与天然气组成相近，且流量、压力、组分相对稳定，无水分、杂质且热值比天然气稍高，将这股燃料气并入天然气管网，使这股燃料气得到有效利用，在减少资源浪费、降低大气污染的同时提高企业的经济效益，缓解使用天然气带来的经济压力。
本发明提供的回收利用***，其中，还包括压力调节阀3，所述压力调节阀3安装在所述燃料气总管1上，用于调节所述燃料气的压力，使燃料气的压力高于或等于天然气管网2中天然气的压力，进而使所述燃料气通过燃料气总管1输入天然气管网中。例如，天然气管网的压力为0.5MPa，在这股燃料气与天然气管网的天然气合并前，调节压力调节阀3，使这股燃料气输入天然气管网的压力高于或等于0.5MPa，从而保证这股燃料气顺利并入天燃气管网2中。其中，高于天然气管网的压力是指稍微高于0.5MPa，例如可以是0.6MPa或0.7MPa等，目的是保证燃料气的顺利并入，但压力又不可以过高。实际生产中，因天然气管网的压力是由天然气分配中心控制的，一般在0.5MPa左右，故可选量程为0-1MPa的压力变送器，调节燃料气总管的压力在0.5MPa-0.7MPa之间。
图2示出了第二种实施例的结构示意图。
如图2所示，该实施例是在上述实施例中，增加了压力变送器4和压力控制器5，所述压力变送器4安装在所述天然气管网2上，用于检测天然气管网2中天然气的压力，并将检测的压力信号传送给所述压力控制器5；所述压力控制器5用于根据接收的压力信号控制所述压力调节阀3的开度，调节所述燃料气的压力。
由于在实际生产时，天然气管网的压力随天然气的用量在随时波动，为了使输入的燃料气的压力与天然气管网中天然气的压力随时保持一致或者保持略高于天然气的压力，安装了压力变送器4和压力控制器5，使燃料气总管1中燃料气的压力随天然气管网2中压力波动随时调节，进一步保证燃料气顺利并入天燃气管网2中。
本发明提供的回收利用***，其中，所述下游装置包括金属镁装置、乙烯法PVC装置、甲碱装置和配餐中心中的一种或多种。
金属镁装置将合并的这股气用于脱水工段和铸锭工段，在脱水工段用来燃烧加热干燥所使用的空气和HCl气体，在铸锭工段用来燃烧加热模具，确保注模前模具内没有残存的水分。
乙烯法PVC装置将合并的这股气用于裂解和焚烧单元。
钾碱装置采用的是离子膜法电解氯化钾工艺路线，将合并的这股气用于固碱熔盐炉燃料。
配餐中心将合并的这股气用于烹饪食物，减少天然气的用量。
本发明中，前期决定将此股燃料气送至电石装置石灰窑来代替天然气，但考虑到需新架设管道，且甲醇制烯烃装置和电石装置的生产节奏不匹配，因此未实施此方案；后经过讨论协商，将此股燃料气送至动力厂燃气锅炉，但考虑到需要改造燃气锅炉，费用造价过高，也未实施此方案；最终决定将此股燃料气通过燃料气总管并入甲醇制烯烃装置界区外的天然气管网，只需将此股燃料气的压力调至天然气管网压力(0.5MPaG)以上，即可送出装置，供天然气管网的下游装置使用。
图3示出了第三种实施例的结构示意图。
如图3所示，该实施例是在第一种实施例或第二种实施例的基础上增加了冷箱6和乙烷汽化器7。所述冷箱6与所述燃料气总管1的输入端连接，用于对从所述吸收塔顶部回流罐出来的甲烷和氢气、从所述乙烯精馏塔底部出来的乙烷和从所述丙烯精馏塔底部出来的丙烷分别进行冷量回收后通入所述燃料气总管1。
从所述吸收塔顶部回流罐出来的甲烷和氢气、从所述乙烯精馏塔底部出来的乙烷和从所述丙烯精馏塔底部出来的丙烷这三股燃料气由于产出时的温度不同，因此需要分别进行冷量回收，然后再将从冷箱6出来的这三股燃料气合并为一股气，通入燃料气总管1中。本实施例中，回收冷量时选用的是6℃的丙烯冷剂，使6℃的丙烯冷剂在冷箱6中与从所述吸收塔顶部回流罐出来的甲烷和氢气、从所述乙烯精馏塔底部出来的乙烷和从所述丙烯精馏塔底部出来的丙烷进行热量交换，从而达到回收冷量的效果。
本发明提供的回收利用***，其中，还包括乙烷汽化器7，所述乙烷汽化器7用于对从所述乙烯精馏塔底部出来的乙烷进行汽化，使从所述乙烯精馏塔底部出来的乙烷汽化后再进行冷量回收。
本发明提供的回收利用***，其中，还包括火炬管线8，所述火炬管线8的第一端与所述燃料气总管1连接，第二端与火炬连接，以使所述燃料气通过燃料气总管1输入火炬管线8中，进而使所述燃料气在火炬中燃烧。
本发明提供的回收利用***，其中，还包括控制阀9，所述控制阀9安装在所述火炬管线8上，以控制所述燃料气输入所述火炬中。
在甲醇制烯烃装置开车或事故状态下，产生的这股燃料气组分不稳定，需通过燃料气总管1输入火炬管线8中，使燃料气在火炬中燃烧。待甲醇制烯烃装置正常运行后，再关闭控制阀9，打开压力调节阀3，使燃料气通过燃料气总管1输入天然气管网2中，供给下游装置21使用。
本发明还提供一种甲醇制烯烃装置副产的燃料气的回收利用方法，包括：将燃料气总管与天然气管网连接，以使所述燃料气通过燃料气总管输入天然气管网中，与天然气管网中的天然气合并，作为燃料供给天然气管网中的下游装置使用。
本发明提供的回收利用方法，其中，所述燃料气是从甲醇制烯烃装置的烯烃分离单元产生的，包括从吸收塔顶部回流罐出来的甲烷和氢气、从乙烯精馏塔底部出来的乙烷和从丙烯精馏塔底部出来的丙烷。
本发明提供的回收利用方法，其中，将所述燃料气通入与天然气管网连接的燃料气总管，包括：对从所述吸收塔顶部回流罐出来的甲烷和氢气、从所述乙烯精馏塔底部出来的乙烷和从所述丙烯精馏塔底部出来的丙烷分别进行冷量回收后通入所述燃料气总管。
本发明提供的回收利用方法，其中，对从所述乙烯精馏塔底部出来的乙烷进行冷量回收，包括：将从所述乙烯精馏塔底部出来的乙烷通入乙烷汽化器汽化后再进行冷量回收。
本发明提供的回收利用方法，其中，使所述燃料气通过燃料气总管输入天然气管网中，包括：在所述燃料气总管上安装压力调节阀，调节所述燃料气的压力，使燃料气的压力高于或等于天然气管网中天然气的压力，进而使所述燃料气通过燃料气总管输入天然气管网中。
本发明提供的回收利用方法，其中，调节所述燃料气的压力，包括：检测天然气管网中天然气的压力，根据天然气的压力控制所述压力调节阀的开度，调节所述燃料气的压力。
本发明提供的回收利用方法，其中，所述下游装置包括金属镁装置、乙烯法PVC装置、甲碱装置和配餐中心中的一种或多种。
本发明提供的回收利用方法，其中，将所述燃料气总管与火炬管线连接，以使所述燃料气通过燃料气总管输入火炬管线中，进而使所述燃料气在火炬中燃烧。
本发明提供的回收利用方法，其中，在所述火炬管线上安装控制阀，以控制所述燃料气输入所述火炬中。
本发明提供的一种甲醇制烯烃装置副产的燃料气的回收利用方法和***，将燃料气通入与天然气管网连接的燃料气总管，以使燃料气通过燃料气总管输入天然气管网中，与天然气管网中的天然气合并，作为燃料供给天然气管网中的下游装置使用，从而使甲醇制烯烃装置副产的燃料气得到有效利用，减少天然气的用量和对大气环境的污染，降低企业的生产成本，提高企业的经济效益，实现甲醇制烯烃装置的经济、安稳、低碳运行。
本发明结合金属镁一体化项目产业链优势，从节能降耗，减少碳排放量，缓解天然气的使用日益较高的局面和提高经济效益等方面进行考虑，所副产燃料气通过燃料气总管输入天然气管网中，供下游装置来安全稳定生产，既解决了这股燃料气的去向问题，又提高了资源的利用率。
应该注意的是，上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。

Claims (10)

1.一种甲醇制烯烃装置副产的燃料气的回收利用方法，包括：
将燃料气总管与天然气管网连接，以使所述燃料气通过燃料气总管输入天然气管网中，与天然气管网中的天然气合并，作为燃料供给天然气管网中的下游装置使用。
2.一种甲醇制烯烃装置副产的燃料气的回收利用***，包括：燃料气总管和天然气管网，所述燃料气总管与天然气管网连接，以使所述燃料气通过燃料气总管输入天然气管网中，与天然气管网中的天然气合并，作为燃料供给天然气管网中的下游装置使用。
3.根据权利要求2所述的回收利用***，其中，所述燃料气是从甲醇制烯烃装置的烯烃分离单元产生的，包括从吸收塔顶部回流罐出来的甲烷和氢气、从乙烯精馏塔底部出来的乙烷和从丙烯精馏塔底部出来的丙烷。
4.根据权利要求3所述的回收利用***，其中，还包括冷箱，所述冷箱与所述燃料气总管的输入端连接，用于对从所述吸收塔顶部回流罐出来的甲烷和氢气、从所述乙烯精馏塔底部出来的乙烷和从所述丙烯精馏塔底部出来的丙烷分别进行冷量回收后通入所述燃料气总管。
5.根据权利要求4所述的回收利用***，其中，还包括乙烷汽化器，所述乙烷汽化器用于对从所述乙烯精馏塔底部出来的乙烷进行汽化，使从所述乙烯精馏塔底部出来的乙烷汽化后再进行冷量回收。
6.根据权利要求2所述的回收利用***，其中，还包括压力调节阀，所述压力调节阀安装在所述燃料气总管上，用于调节所述燃料气的压力。
7.根据权利要求6所述的回收利用***，其中，还包括压力变送器和压力控制器，
所述压力变送器安装在所述天然气管网上，用于检测天然气管网中天然气的压力，并将检测的压力信号传送给所述压力控制器；
所述压力控制器用于根据接收的压力信号控制所述压力调节阀的开度，调节所述燃料气的压力。
8.根据权利要求2所述的回收利用***，其中，所述下游装置包括金属镁装置、乙烯法PVC装置、甲碱装置和配餐中心中的一种或多种。
9.根据权利要求2所述的回收利用***，其中，还包括火炬管线，所述火炬管线的第一端与所述燃料气总管连接，第二端与火炬连接，以使所述燃料气通过燃料气总管输入火炬管线中，进而使所述燃料气在火炬中燃烧。
10.根据权利要求9所述的回收利用***，其中，还包括控制阀，所述控制阀安装在所述火炬管线上，以控制所述燃料气输入所述火炬中。
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