【摘要】：丙烯是一種極其重要的基礎(chǔ)有機(jī)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(kāi)發(fā)可替代石油路線的獨(dú)立丙烯生產(chǎn)技術(shù)受到廣泛關(guān)注。其中,煤制丙烯路線非常適合我國(guó)多煤少氣貧油的能源格局。因?yàn)橐蕴烊粴�、生物質(zhì)、煤等可氣化物質(zhì)為原料制備甲醇的技術(shù)已成熟并大規(guī)模工業(yè)化,因此煤制丙烯的技術(shù)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(wèn)題以及環(huán)境問(wèn)題依舊亟待解決。此外值得注意的是,隨著原油和甲醇價(jià)格的波動(dòng),石油路線和甲醇路線的競(jìng)爭(zhēng)將會(huì)更加激烈。因此,提高甲醇制丙烯裝置運(yùn)轉(zhuǎn)效率、降低能耗對(duì)于提高新生的甲醇制丙烯流程可謂至關(guān)重要。針對(duì)這些問(wèn)題,論文首先在現(xiàn)有甲醇制丙烯流程的基礎(chǔ)上,綜述了流程模擬與改進(jìn)的方法,對(duì)流程進(jìn)行了Aspen Plus軟件模擬,對(duì)精制單元的精餾序列進(jìn)行了改進(jìn),技術(shù)組合進(jìn)行了技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析。論文的主要工作如下：(1)對(duì)醚化反應(yīng)單元、粗分離單元和精制單元進(jìn)行了Aspen Plus軟件模擬,并結(jié)合生產(chǎn)裝置的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和現(xiàn)場(chǎng)操作的采集數(shù)據(jù),驗(yàn)證了計(jì)算方法的可行性。在計(jì)算過(guò)程中對(duì)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(jìn)行計(jì)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(duì)模擬結(jié)果進(jìn)行了誤差分析和能量分析,提出了三個(gè)改進(jìn)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(duì)Lurgi MTP工藝的精制單元進(jìn)行合理簡(jiǎn)化,針對(duì)CH4、C2、C3、C4、 C5、C6、C7的七組分、六切分點(diǎn)的精餾序列問(wèn)題應(yīng)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(jié)果為前脫丙烷分離流程,結(jié)合實(shí)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(fèi)用更低(降低7%以上),且精餾塔、空冷器的設(shè)備數(shù)目均有減小。(3)針對(duì)這四種工藝路線進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析。通過(guò)優(yōu)化技術(shù)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(shù)組合的能耗(111 tce/h).公用工程費(fèi)用(加熱冷卻公用工程費(fèi)用5.03億元),年C02排放量(2.023*109 kg),能效(0.593)等指標(biāo)更優(yōu),技術(shù)經(jīng)濟(jì)性更好。(4)模擬了非萃取精餾方式來(lái)脫除二甲醚的流程,計(jì)算結(jié)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(fù)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(yán)格模擬結(jié)果,并運(yùn)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(biāo)、多變量的優(yōu)化。設(shè)計(jì)工況下,最優(yōu)解的其經(jīng)濟(jì)最優(yōu)設(shè)計(jì)參數(shù)：脫丁烷塔進(jìn)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(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TQ221.212

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本文編號(hào)：2602740