【摘要】：丙烯是一種極其重要的基礎有機化工原料,其下游產(chǎn)品眾多。丙烯傳統(tǒng)的生產(chǎn)方法是石油路線的乙烯蒸汽裂解聯(lián)產(chǎn)和催化裂化副產(chǎn),開發(fā)可替代石油路線的獨立丙烯生產(chǎn)技術受到廣泛關注。其中,煤制丙烯路線非常適合我國多煤少氣貧油的能源格局。因為以天然氣、生物質(zhì)、煤等可氣化物質(zhì)為原料制備甲醇的技術已成熟并大規(guī)模工業(yè)化,因此煤制丙烯的技術瓶頸就在于甲醇制丙烯。煤化工存在由雜質(zhì)引起低收率、高能耗、高水耗、傳質(zhì)差的問題以及環(huán)境問題依舊亟待解決。此外值得注意的是,隨著原油和甲醇價格的波動,石油路線和甲醇路線的競爭將會更加激烈。因此,提高甲醇制丙烯裝置運轉(zhuǎn)效率、降低能耗對于提高新生的甲醇制丙烯流程可謂至關重要。針對這些問題,論文首先在現(xiàn)有甲醇制丙烯流程的基礎上,綜述了流程模擬與改進的方法,對流程進行了Aspen Plus軟件模擬,對精制單元的精餾序列進行了改進,技術組合進行了技術經(jīng)濟分析。論文的主要工作如下：(1)對醚化反應單元、粗分離單元和精制單元進行了Aspen Plus軟件模擬,并結合生產(chǎn)裝置的設計數(shù)據(jù)和現(xiàn)場操作的采集數(shù)據(jù),驗證了計算方法的可行性。在計算過程中對比并選擇了更合理的單元操作模型和更合適的物性方法進行計算,并利用化工流程模擬軟件Aspen Plus完成了流程回路的模擬。對模擬結果進行了誤差分析和能量分析,提出了三個改進之處：增加中間再沸器、急冷水工藝改造、增加中間流股換熱。(2)對Lurgi MTP工藝的精制單元進行合理簡化,針對CH4、C2、C3、C4、 C5、C6、C7的七組分、六切分點的精餾序列問題應用模擬退火算法,采用指數(shù)降溫的退火策略,求解得到了最優(yōu)分離序列。精餾序列優(yōu)化的結果為前脫丙烷分離流程,結合實際情況,提出了兩塔聯(lián)用的前脫丙烷分離流程。與前脫丁烷分離相比,前脫丙烷分離流程的能耗更低(降低7%以上),能效更高(提高2.1%),CO2排放更少(每年減少C02排放1.94*108kg),公用工程費用更低(降低7%以上),且精餾塔、空冷器的設備數(shù)目均有減小。(3)針對這四種工藝路線進行技術經(jīng)濟分析。通過優(yōu)化技術組合,可使現(xiàn)有工業(yè)流程的能效提高4%,減少C02排放4.5*108kg/y。低溫醚化和前脫丙烷分離流程技術組合的能耗(111 tce/h).公用工程費用(加熱冷卻公用工程費用5.03億元),年C02排放量(2.023*109 kg),能效(0.593)等指標更優(yōu),技術經(jīng)濟性更好。(4)模擬了非萃取精餾方式來脫除二甲醚的流程,計算結果顯示隨著二甲醚干基濃度的提高,C3分離塔塔底溫度上升。二甲醚干基濃度高于5000ppm必須采用萃取甲醇,以保證保證循環(huán)急冷水已經(jīng)能滿足C3分離塔再沸器的負荷。萃取甲醇的用量隨著二甲醚干基濃度的增大而增加。(5)將Aspen Plus、MATLAB和NSGA-Ⅱ集成于一體,采用Aspen Plus軟件得到嚴格模擬結果,并運用NSGA-Ⅱ?qū)崿F(xiàn)了甲醇制丙烯精制單元不同工況下的多目標、多變量的優(yōu)化。設計工況下,最優(yōu)解的其經(jīng)濟最優(yōu)設計參數(shù)：脫丁烷塔進料板位置為11塊理論板,脫丁烷塔回流比為0.9,丙烷塔回流量為4139.892kmol/h,脫乙烷塔、C3分離塔、脫甲烷塔回流比分別為0.906、13.572、2,C2分離塔回流量為420.685kmol/h。
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TQ221.212

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本文編號：2602740