一种与甲醇制烯烃工艺耦合增产乙烯的装置和方法
阅读说明：本技术 一种与甲醇制烯烃工艺耦合增产乙烯的装置和方法 (Device and method for increasing ethylene yield by coupling with methanol-to-olefin process ) 是由 侯宁 宫万福 杨维慎 刘佳涛 王红心 闫兵海 吕建宁 于 2021-10-28 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种与甲醇制烯烃工艺耦合增产乙烯的装置和方法,其将乙烷氧化脱氢(ODHE)系统和甲醇制烯烃(MTO)系统耦合联用,其中ODHE系统包括：乙烷氧化脱氢及ODHE粗产品气脱水脱酸、除氧、增压、脱碳、干燥；MTO系统包括：MTO反应及前处理、MTO产品气压缩、MTO含氧化合物分离、MTO碱洗脱CO-(2)、MTO产品气干燥、MTO烯烃分离。与现有技术相比,本发明中的ODHE系统工艺流程简单,得到的粗产品气利用现有MTO系统的分离装置实现ODHE粗产品气中乙烯的分离提纯,本发明的装置总投资少,为现有在产MTO系统增产增收提供了新路径。(The invention relates to a device and a method for increasing the yield of ethylene by coupling with a methanol-to-olefin (MTO) process, which couple and combine an ethane Oxidative Dehydrogenation (ODHE) system and a methanol-to-olefin (MTO) system, wherein the ODHE system comprises: oxidizing and dehydrogenating ethane and dehydrating and deacidifying ODHE crude product gas, deoxidizing, pressurizing, decarbonizing and drying; the MTO system comprises: MTO reaction and pretreatment, MTO product gas compression, MTO oxygen-containing compound separation, MTO alkali washing and CO removal 2 MTO product gas drying, MTO olefin separationAnd (5) separating. Compared with the prior art, the ODHE system has simple process flow, the obtained crude product gas realizes the separation and purification of ethylene in the ODHE crude product gas by utilizing the separation device of the existing MTO system, the total investment of the device is less, and a new path is provided for the increase in both production and income of the existing MTO system.)
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耦合增产乙烯的装置和方法。
背景技术
MTO系统的主产品为乙烯和丙烯，副产品为乙烷、丙烷和混合C4+，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，为进一步提高乙烷的价值，可采用合适的工艺将此部分乙烷转化为价值更高的乙烯，可为企业带来更高的经济效益。
专利CN104193574B公布了一种MTO工艺与石脑油蒸汽裂解制乙烯工艺的耦合方法；专利CN104151121B公布一种MTO工艺与石脑油裂解前脱丙烷工艺耦合的方法；专利CN107056575A公布了一种MTO工艺与石脑油及丙烷裂解前脱乙烷工艺耦合的方法；专利CN107417481A公布了一种MTO工艺与轻烃裂解前脱乙烷工艺耦合的方法；专利CN107056568A公布了一种MTO工艺与石脑油及丙烷裂解前脱丙烷工艺耦合的方法；专利CN104193570B公布了一种MTO工艺与石脑油裂解顺序分离工艺耦合的方法。以上专利均为MTO系统与蒸汽裂解制乙烯装置的耦合，但是蒸汽裂解法为强吸热过程，存在反应条件苛刻、能耗高、设备投资高等问题。针对此问题，采用氧化脱氢制乙烯(ODHE)的研究越来越受到人们的重视，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％。
如何将MTO系统副产的乙烷转化为乙烯，且工艺装置反应条件温和、流程简单、能耗低、投资小且对在产的MTO系统不造成大的冲击，是本发明要解决的主要问题。
发明内容
本发明的目的就是为了提供一种与甲醇制烯烃工艺耦合增产乙烯的装置和方法，通过与现有MTO系统的工艺耦合，使工艺流程简单，投资少，且能够有效提高MTO系统乙烯产品的产率。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
本发明的技术方案之一提供了一种与甲醇制烯烃工艺耦合增产乙烯的装置，包括沿主物料流方向依次连接的ODHE反应器、ODHE酸水分离塔、CO2吸收塔、ODHE碱洗塔与ODHE干燥器，其中，所述ODHE反应器还连接MTO系统的乙烷产品出口，所述ODHE干燥器还返回连接MTO系统，并与MTO产品气一起进行分离处理。
进一步的，所述的MTO系统包括依次连接的MTO反应及前处理单元、MTO产品气压缩机、MTO含氧化物分离单元、MTO碱洗脱单元、MTO产品气干燥单元、MTO烯烃分离单元，在MTO烯烃分离单元上布置有乙烯产品出口、丙烯产品出口与所述乙烷产品出口，所述ODHE干燥器的气相出口返回连接所述MTO烯烃分离单元的入口。
进一步的，所述的ODHE反应器与ODHE酸水分离塔之间还设有换热器，从乙烷产品出口排出的乙烷、与新引入的氧化剂和稀释气一起经该换热器换热后，再送入所述ODHE反应器中。
进一步的，所述的ODHE酸水分离塔与CO2吸收塔之间还设有脱酸产品气管线，该脱酸产品气管线上还布置有ODHE除氧器与ODHE产品气压缩机。
进一步的，所述的CO2吸收塔还连接CO2解析塔，并在两者之间形成CO2吸收剂的循环使用。
进一步的，所述的ODHE碱洗塔与MTO系统之间还设有ODHE干燥器。
本发明的技术方案之二提供了一种与甲醇制烯烃工艺耦合增产乙烯的方法，其采用如上所述的装置实施，该方法包括以下步骤：
(1)MTO副产乙烷与氧化剂、稀释气混合，换热形成预热后原料气进入ODHE反应器中，在催化剂的作用下生成富含乙烯的ODHE粗产品气；
(2)ODHE粗产品气换热后送入ODHE酸水分离塔塔底，与从ODHE酸水分离塔上部通入的吸收剂逆流接触，在塔底得到含水与乙酸的液相产品送出，在塔顶得到脱水脱酸的ODHE产品气；
(3)将脱水脱酸的ODHE产品气与辅助除氧气体混合预热后进入除氧器中反应，得到ODHE脱氧产品气；
(4)ODHE脱氧产品气经降温、增压后(压力可为1.7～3.5MPaG等)送入CO2吸收塔塔底，与CO2吸收塔上部通入的吸收液逆流接触，在塔顶得到脱CO2的ODHE产品气，在塔底得到含吸收了酸气的富液；
(5)将所述富液经预热后送入CO2解析塔上部，所得塔顶气相经冷却后送入气液分离罐，罐顶得到CO2解吸气体直接外排，罐底部得到回流液并返回CO2解析塔上部，CO2解析塔底部液体经加压、冷却后作为吸收液返回CO2吸收塔上部循环使用；
(6)将脱CO2的ODHE产品气送往ODHE碱洗塔塔底进一步精脱碳，自下而上与洗涤液逆流接触，在塔顶得到精脱碳的ODHE产品气，干燥后送往MTO系统中与MTO产品气一起进行分离处理。
进一步的，步骤(1)中，所述氧化剂选自空气、富氧或纯氧中的一种或多种的混合；所述稀释气选自氮气、水蒸气或二氧化碳中的一种或者几种的混合；
进一步的，步骤(1)中，乙烷与氧化剂、稀释气的摩尔比为1：(0.27～0.55)：(0.6～3.5)。。
进一步的，步骤(1)中，所得预热后原料气的温度为150～350℃。
进一步的，步骤(1)中，ODHE反应器内的反应温度为350～450℃，反应压力范围为0.2～1.0MPa.G。同时，ODHE反应器内催化剂的活性组分为过渡金属氧化物，所述过渡金属氧化物中的过渡金属元素包括Mo、V、Te或Nb中的一种或多种，具体可采用MoVTeNbO催化剂。
进一步的，步骤(2)中，吸收剂为水和/或碱性水溶液，可采用水。进一步的，步骤(3)中，混合预热温度为60～230℃，所述辅助除氧气体选自一氧化碳、氢气、甲烷中的一种或多种。
进一步的，步骤(4)中，所述吸收液为醇胺水溶液、碳酸钾水溶液、环丁砜、碳酸丙烯酯、聚乙二醇二甲醚或甲醇溶液中的一种或几种的混合。
本发明通过引入氧化剂(以氧气为例)，使原料乙烷与氧气按一定比例混合后，通入氧化脱氢催化剂床层，在相对较低的温度条件下，发生催化氧化脱氢反应，生成乙烯(ODHE工艺)。本发明中，ODHE工艺主要的化学反应方程式如下：
C2H6+0.5O2＝C2H4+H2O (1)
C2H6+1.5O2＝C2H4O2+H2O (2)
C2H6+2.5O2＝2CO+3H2O (3)
C2H6+3.5O2＝2CO2+3H2O (4)
本发明中，ODHE反应器出口的粗产品气，先经过换热器进行余热回收和冷却降温后，进入吸收塔底部，在塔顶吸收剂的作用下，用于脱除粗产品气中的乙酸。所述吸收剂可以是水和/或碱性水溶液，优选的，所述吸收剂采用水。吸收塔顶的脱酸产品气与辅助除氧气体混合后，再经换热器预热后，进入除氧器，用于脱除粗产品气中未反应的残余氧气。
本发明的除氧器采用的除氧方法，优选采用来自ODHE反应副产的CO，以及其它的辅助除氧气体，与粗产品气中未反应完全的残余O2发生催化反应，生成H2O和CO2，以达到脱除反应器出料中残余氧的目的。所述辅助除氧气体，优选的来自于低碳烃预处理装置得到的轻组分气体(含有H2和CH4)，也可以来自于界区外供。本发明优选的脱除残余氧的化学反应方程式如下：
2H2+O2＝2H2O (5)
CH4+2O2＝CO2+2H2O (6)
2CH4+3O2＝2CO+4H2O (7)
2CO+O2＝2CO2 (8)
脱氧产品气经过换热器降温和经压缩机加压后送入CO2吸收塔，通过物理和/或化学吸收的方式脱除产品气中的CO2，在塔顶得到脱CO2的ODHE产品气。
脱CO2的ODHE产品气经ODHE碱洗塔进一步精脱碳，自下而上分别与塔中部下来的碱液及塔顶部下来的水(即洗涤液)逆流接触，塔顶得到精脱碳的ODHE产品气；塔上段底部得到的洗涤液部分循环回塔顶继续作为洗涤液使用，部分排出界区；塔下段底部得到的废碱液排出界区。然后，精脱碳的ODHE产品气干燥后，进入MTO烯烃分离单元中，与经过含氧化合物分离、碱洗脱CO2、干燥等前置处理的MTO产品气一起进行分离，最终得到乙烯产品、丙烯产品、乙烷及其他产品。所述乙烷送至ODHE反应器的入口。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)本发明所述的增产乙烯的方法是将MTO副产的乙烷通过ODHE反应转化成乙烯，该反应为放热反应、反应条件温和、反应器避免了使用耐高温材料，设备投资低。
(2)本发明所述的增产乙烯的方法采用ODHE反应，乙烯选择性高，反应副产物仅有醋酸、一氧化碳、二氧化碳，反应后的粗产品气经过脱水、脱酸、除氧、脱碳及干燥之后可直接并入现有MTO分离装置，充分利用现有的MTO工艺设备，最终实现乙烯的分离和提纯。利用此方法实现了将MTO副产的乙烷转化为乙烯产品，为现有在产MTO系统的增产增收提供了新路径。
附图说明
图1为本发明一种与甲醇制烯烃工艺耦合增产乙烯的方法流程图；
图中标记说明：
装置标记说明：7为ODHE反应器；13为ODHE酸水分离塔；20为ODHE除氧器；23为ODHE产品气压缩机；25为CO2吸收塔；30为CO2解析塔；42为ODHE碱洗塔；49为ODHE干燥器；5、11、17、22、33、35、37均为换热器；32、41均为泵；38为气液分离器；52为MTO反应及前处理单元；54为MTO产品气压缩机；56为MTO含氧化合物分离单元、58为MTO碱洗脱CO2单元、60为MTO产品气干燥单元、62为MTO烯烃分离单元。
物料流标记说明：1为乙烷；2为氧化剂；3为稀释气；4、6为ODHE原料气；8、9为ODHE粗产品气；10、12熔盐循环液；14为冷却剂；15为含酸含水溶液；16、19为脱水脱酸ODHE产品气；18为辅助除氧气体；21、24为ODHE除氧产品气；26为脱除CO2的ODHE产品气；27、29为富液；31、34为贫液；36为富含CO2的气体；39为CO2排放气；40为液相产品；43为新鲜水；44、44a、44b为洗涤液；45为新鲜碱液；46、47为废碱液；48为精脱碳的ODHE产品气；50为ODHE干燥产品气；51为甲醇；53、55、57、59、61为MTO产品气；63为乙烯产品；64为丙烯产品；65为其他产品。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
以下各实施例中，如无特别说明的功能部件或结构，则表明其均为本领域为实现对应功能而采用的常规部件或常规结构。
实施例1
如图1所示，本实施例提供一种与甲醇制烯烃工艺耦合增产乙烯的方法，将乙烷氧化脱氢(ODHE)系统和甲醇制烯烃(MTO)系统耦合联用，其中ODHE系统包括乙烷氧化脱氢及ODHE粗产品气脱水脱酸、除氧、增压、脱碳、干燥等工序；MTO系统包括依次连接的MTO反应及前处理单元52、MTO产品气压缩机54、MTO含氧化合物分离单元56、MTO碱洗脱CO2单元58、MTO产品气干燥单元60、MTO烯烃分离单元62。甲醇51依次经MTO反应及前处理单元52、MTO产品气压缩机54、MTO含氧化合物分离单元56、MTO碱洗脱CO2单元58、MTO产品气干燥单元60处理，分别得到MTO产品气53、55、57、59、61。
本实施例中，以国内在产的某MTO系统为例，其副产的乙烷量为7840吨/年，通过本实施例所述的一种与甲醇制烯烃工艺耦合增产乙烯的方法，将乙烷转化为乙烯；ODHE系统中乙烷进料为1849kg/h，其中MTO副产的新鲜乙烷980kg/h、循环乙烷为869kg/h；采用氧气为氧化剂，氮气和水蒸气作为稀释气。
本实施例的一种与甲醇制烯烃工艺耦合增产乙烯的方法，包括以下步骤：
(a)乙烷氧化脱氢：来自MTO系统的乙烷1与氧气2、稀释气3(氮气+水蒸气)以摩尔比1：0.43：1.94的比例混合后得到ODHE原料气4，ODHE原料气4经换热器5预热至350℃后得到ODHE原料气6，并送至ODHE反应器7入口，在过渡金属氧化物催化剂(MoVTeNbO催化剂)的作用下生成富含乙烯的ODHE粗产品气8，ODHE反应器7内反应温度为370℃，压力为0.34MPaG，乙烷的转化率为53％，乙烯、醋酸、一氧化碳、二氧化碳的选择性分别为89％、3.3％、3.5％、3.8％；ODHE反应气8的摩尔流量为223.6kmol/h，组成为(mol％)：C2H4：13％、C2H6：12.9％、O2：1.3％、N2：44.2％、H2O：26％、CO：1％、CO2：1.1％、C2H4O2：0.5％。另外，ODHE反应器7外设有带换热器11的冷却介质管线，其内部通熔盐循环液10、12。
(b)ODHE粗产品气脱水脱酸：来自ODHE反应器7出口的ODHE粗产品气8经换热器5热量回收后得到降至120℃的ODHE粗产品气9，并送至ODHE酸水分离塔13的塔底，与从ODHE酸水分离塔13顶部通入的冷却剂14(即水)逆流接触，在塔顶得到脱水脱酸的ODHE产品气16，在塔底得到含水和乙酸的液相产品(即含酸含水溶液15)送出界区。
(c)ODHE产品气除氧：来自ODHE酸水分离塔顶部的ODHE产品气16经换热器17预热至190℃后送至ODHE除氧器20，所述ODHE产品气16中的氧气与除氧气体反应，除氧气体为ODHE产品气中的CO及外加的辅助除氧气体18(可以为氢气)，在ODHE除氧器20的出口得到ODHE脱氧产品气21，其中氧气浓度≤10ppm。
(d)ODHE产品气增压：来自ODHE除氧器20出口的ODHE脱氧产品气21经换热器22降温后送至ODHE产品气压缩机23入口，增压至1.8MPaG然后送至ODHE脱碳装置中的CO2吸收塔25塔底。
(e)ODHE产品气脱碳：增压后的ODHE产品气24在CO2吸收塔25塔内自下而上，与由塔顶部下来的MDEA吸收液(即贫液34)逆流接触，塔顶得到脱除CO2的ODHE产品气26，ODHE产品气26中CO2含量≤100ppm，塔底得到吸收了酸气的富液27；自CO2吸收塔25底部出来的富液27，经换热器28升温后得到富液29送至CO2解析塔30的顶部，自上而下与塔底再沸器35产生的气提蒸汽逆流接触，解析出其中的CO2，CO2解析塔30顶部得到富含CO2的气体36，经换热器37冷却进入气液分离器38，气液分离器38底部得到的液相产品40经泵41增压之后返回塔内，气液分离器38顶部得到的CO2排放气39直接排放至大气中；CO2解析塔30塔底得到再生好的贫液31，经换热器28回收热量后，再经泵32增压、换热器33冷却后，生成贫液34进至CO2吸收塔25顶部循环使用。
(f)ODHE产品气碱洗脱碳：自CO2吸收塔25顶出来的脱除CO2的ODHE产品气26送至ODHE碱洗塔42塔底进一步精脱碳，自下而上分别与塔中部下来的新鲜碱液45及塔顶部下来的新鲜水43逆流接触，塔顶得到精脱碳的ODHE产品气48，其中CO2含量＜10ppm；塔上段底部得到的洗涤液44部分循环回塔顶继续作为洗涤液使用(即洗涤液44a这部分)，部分(即洗涤液44b这部分)排出界区；塔下段底部得到的废碱液46与ODHE酸水分离塔13塔底含水和乙酸的液相产品(即含酸含水溶液15)混合后排出界区，废碱液可部分中和含酸废水。
(g)ODHE产品气干燥：自ODHE碱洗塔42塔顶得到的精脱碳的ODHE产品气48送至ODHE干燥器49进口，脱除其中的水分，ODHE干燥器49出口得到满足后续深冷分离要求的ODHE干燥产品气50。
(h)ODHE产品气分离提纯：自ODHE干燥器49出口得到满足后续深冷分离要求的的ODHE干燥产品气50送至MTO产品气干燥单元60之后，与干燥后MTO产品61混合后送至MTO烯烃分离单元62，最终分离出的乙烯产品63外输，分离出的乙烷1返回ODHE反应器7，另外，此处还同时分离得到丙烯产品64与其他产品65。
采用本实施例所述的方法，每年可为该在产的MTO企业增产6512吨乙烯。
实施例2
与上述实施例1类似，如图1所示，本实施例也提供一种与甲醇制烯烃工艺耦合增产乙烯的方法，将乙烷氧化脱氢(ODHE)系统和甲醇制烯烃(MTO)系统耦合联用，其中ODHE系统包括乙烷氧化脱氢及ODHE粗产品气脱水脱酸、除氧、增压、脱碳、干燥等工序；MTO系统包括依次连接的MTO反应及前处理单元52、MTO产品气压缩机54、MTO含氧化合物分离单元56、MTO碱洗脱CO2单元58、MTO产品气干燥单元60、MTO烯烃分离单元62。甲醇51依次经MTO反应及前处理单元52、MTO产品气压缩机54、MTO含氧化合物分离单元56、MTO碱洗脱CO2单元58、MTO产品气干燥单元60处理后，得到MTO产品气61。
本实施例中，以国内在产的某MTO系统为例，其副产的乙烷量为10240吨/年，通过本实施例所述的一种与甲醇制烯烃工艺耦合增产乙烯的方法，将乙烷转化为乙烯；ODHE系统中乙烷进料为2327kg/h，其中MTO副产的新鲜乙烷1280kg/h、循环乙烷为1047kg/h；采用氧气为氧化剂，氮气作为稀释气。
本实施例的一种与甲醇制烯烃工艺耦合增产乙烯的方法，包括以下步骤：
(a)乙烷氧化脱氢：来自MTO系统的乙烷1与氧气2、稀释气(氮气)3以摩尔比1：0.46：1.61的比例混合后得到ODHE原料气4，ODHE原料气4经换热器5预热至320℃后送至ODHE反应器7入口，在催化剂的作用下生成富含乙烯的ODHE粗产品气8；ODHE反应器7内反应温度为375℃，压力为0.3MPaG，乙烷的转化率为55％，乙烯、醋酸、一氧化碳、二氧化碳的选择性分别为88％、3.4％、4.9％、3.8％；ODHE粗产品气8的摩尔流量为260kmol/h，组成为(mol％)：C2H4：14.44％、C2H6：13.42％、O2：3.57％、N2：48.02％、H2O：17.13％、CO：1.61％、CO2：1.25％、C2H4O2：0.56％。
(b)ODHE粗产品气脱水脱酸：来自ODHE反应器7出口的ODHE粗产品气8经换热器5热量回收后降至100℃送至ODHE酸水分离塔13的塔底，与从ODHE酸水分离塔13顶部通入的水14逆流接触，在塔顶得到脱水脱酸的ODHE产品气16，在塔底得到含水和乙酸的液相产品15送出界区。
(c)ODHE产品气除氧：来自ODHE酸水分离塔顶部的ODHE产品气16经换热器17预热至180℃后送至ODHE除氧器20，所述ODHE产品气16中的氧气与除氧气体反应，除氧气体为ODHE产品气中的CO及外加辅助除氧气体氢气，在ODHE除氧器20的出口得到ODHE脱氧产品气21，其中氧气浓度≤10ppm。
(d)ODHE产品气增压：来自ODHE除氧器20出口的ODHE脱氧产品气21经换热器22降温后送至ODHE产品气压缩机23入口，增压至3.5MPaG，然后送至ODHE脱碳装置中的CO2吸收塔25塔底。
(e)ODHE产品气脱碳：增压后的ODHE产品气24在CO2吸收塔25塔内自下而上，与由塔顶部下来的MDEA吸收液34逆流接触，塔顶得到脱除CO2的ODHE产品气26，ODHE产品气26中CO2含量≤100ppm，塔底得到吸收了酸气的富液27；自CO2吸收塔25底部出来的富液，经换热器28升温后送至CO2解析塔30的顶部，自上而下与塔底再沸器35产生的气提蒸汽逆流接触，解析出其中的CO2，CO2解析塔30顶部得到富含CO2的气体36，经换热器37冷却进入气液分离器38，气液分离器38底部得到的液相40经泵41增压之后返回塔内，分离器38顶部得到的CO2排放气39直接排放至大气中；CO2解析塔30塔底得到再生好的贫液31，经换热器28回收热量后，再经泵32增压、换热器33冷却后，进至CO2吸收塔25顶部循环使用。
(f)ODHE产品气碱洗脱碳：自CO2吸收塔25顶出来的脱除CO2的ODHE产品气26送至ODHE碱洗塔42塔底进一步精脱碳，自下而上分别与塔中部下来的碱液45及塔顶部下来的水43逆流接触，塔顶得到精脱碳的ODHE产品气48，其中CO2含量＜10ppm；塔上段底部得到的洗涤液44部分循环回塔顶继续作为洗涤液使用，部分排出界区；塔下段底部得到的废碱液46与ODHE酸水分离塔13塔底含水和乙酸的液相产品15混合后排出界区，废碱液可部分中和含酸废水。
(g)ODHE产品气干燥：自ODHE碱洗塔42塔顶得到的精脱碳的ODHE产品气48送至ODHE干燥器49进口，脱除其中的水分，ODHE干燥器49出口得到满足后续深冷分离要求的ODHE干燥产品气50。
(h)ODHE产品气分离提纯：自ODHE干燥器49出口得到满足后续深冷分离要求的的ODHE干燥产品气50送至MTO产品气干燥装置60之后，混合后送至MTO烯烃分离装置62，最终分离出的乙烯产品63外输，分离出的乙烷1返回ODHE反应器7。
采用本实施例所述的方法，每年可为该在产的MTO企业增产8410吨乙烯。
实施例3
与上述实施例1类似，如图1所示，本实施例也提供一种与甲醇制烯烃工艺耦合增产乙烯的方法，将乙烷氧化脱氢(ODHE)系统和甲醇制烯烃(MTO)系统耦合联用，其中ODHE系统包括乙烷氧化脱氢及ODHE粗产品气脱水脱酸、除氧、增压、脱碳、干燥等工序；MTO系统包括依次连接的MTO反应及前处理单元52、MTO产品气压缩机54、MTO含氧化合物分离单元56、MTO碱洗脱CO2单元58、MTO产品气干燥单元60、MTO烯烃分离单元62。甲醇51依次经MTO反应及前处理单元52、MTO产品气压缩机54、MTO含氧化合物分离单元56、MTO碱洗脱CO2单元58、MTO产品气干燥单元60处理后，得到MTO产品气61。
本实施例中，以国内在产的某MTO系统为例，其副产的乙烷量为10240吨/年，通过本实施例所述的一种与甲醇制烯烃工艺耦合增产乙烯的方法，将乙烷转化为乙烯；ODHE系统中乙烷进料为2327kg/h，其中MTO副产的新鲜乙烷1280kg/h、循环乙烷为1047kg/h；采用氧气为氧化剂，水蒸气作为稀释气。
本实施例的一种与甲醇制烯烃工艺耦合增产乙烯的方法，包括以下步骤：
(a)乙烷氧化脱氢：来自MTO系统的乙烷1与氧气2、稀释气(水蒸气)3以摩尔比1：0.42：0.61的比例混合后得到ODHE原料气4，ODHE原料气4经换热器5预热至150℃后送至ODHE反应器7入口，在催化剂的作用下生成富含乙烯的ODHE粗产品气8；ODHE反应器7内反应温度为370℃，压力为0.4MPaG，乙烷的转化率为53.5％，乙烯、醋酸、一氧化碳、二氧化碳的选择性分别为82.2％、10.5％、3.6％、3.2％；ODHE粗产品气8的摩尔流量为175kmol/h，组成为(mol％)：C2H4：19.49％、C2H6：20.6％、O2：2.74％、H2O：51.45％、CO：1.71％、CO2：1.52％、C2H4O2：2.49％。
(b)ODHE粗产品气脱水脱酸：来自ODHE反应器7出口的ODHE粗产品气8经换热器5热量回收后降至100℃送至ODHE酸水分离塔13的塔底，与从ODHE酸水分离塔13顶部通入的水14逆流接触，在塔顶得到脱水脱酸的ODHE产品气16，在塔底得到含水和乙酸的液相产品15送出界区去提纯乙酸。
(c)ODHE产品气除氧：来自ODHE酸水分离塔顶部的ODHE产品气16经换热器17预热至180℃后送至ODHE除氧器20，所述ODHE产品气16中的氧气与除氧气体反应，除氧气体为ODHE产品气中的CO及外加辅助除氧气体氢气，在ODHE除氧器20的出口得到ODHE脱氧产品气21，其中氧气浓度≤10ppm。
(d)ODHE产品气增压：来自ODHE除氧器20出口的ODHE脱氧产品气21经换热器22降温后送至ODHE产品气压缩机23入口，增压至1.8MPaG，然后送至ODHE脱碳装置中的CO2吸收塔25塔底。
(e)ODHE产品气脱碳：增压后的ODHE产品气24在CO2吸收塔25塔内自下而上，与由塔顶部下来的MDEA吸收液34逆流接触，塔顶得到脱除CO2的ODHE产品气26，ODHE产品气26中CO2含量≤100ppm，塔底得到吸收了酸气的富液27；自CO2吸收塔25底部出来的富液，经换热器28升温后送至CO2解析塔30的顶部，自上而下与塔底再沸器35产生的气提蒸汽逆流接触，解析出其中的CO2，CO2解析塔30顶部得到富含CO2的气体36，经换热器37冷却进入气液分离器38，气液分离器38底部得到的液相40经泵41增压之后返回塔内，分离器38顶部得到的CO2排放气39直接排放至大气中；CO2解析塔30塔底得到再生好的贫液31，经换热器28回收热量后，再经泵32增压、换热器33冷却后，进至CO2吸收塔25顶部循环使用。
(f)ODHE产品气碱洗脱碳：自CO2吸收塔25顶出来的脱除CO2的ODHE产品气26送至ODHE碱洗塔42塔底进一步精脱碳，自下而上分别与塔中部下来的碱液45及塔顶部下来的水43逆流接触，塔顶得到精脱碳的ODHE产品气48，其中CO2含量＜10ppm；塔上段底部得到的洗涤液44部分循环回塔顶继续作为洗涤液使用，部分排出界区；塔下段底部得到的废碱液46与ODHE酸水分离塔13塔底含水和乙酸的液相产品15混合后排出界区，废碱液可部分中和含酸废水。
(g)ODHE产品气干燥：自ODHE碱洗塔42塔顶得到的精脱碳的ODHE产品气48送至ODHE干燥器49进口，脱除其中的水分，ODHE干燥器49出口得到满足后续深冷分离要求的ODHE干燥产品气50。
(h)ODHE产品气分离提纯：自ODHE干燥器49出口得到满足后续深冷分离要求的的ODHE干燥产品气50送至MTO产品气干燥装置60之后，混合后送至MTO烯烃分离装置62，最终分离出的乙烯产品63外输，分离出的乙烷1返回ODHE反应器7。
采用本实施例所述的方法，每年可为该在产的MTO企业增产7913吨乙烯，2150吨乙酸。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本实施例不限于上述实施例，本领域技术人员根据本实施例的揭示，不脱离本实施例范畴所做出的改进和修改都应该在本实施例的保护范围之内。