甲醇制丙烯分离流程的研究与优化

以170万吨/年甲醇制丙烯（MTP）实际装置为背景,对MTP分离流程进行了研究和优化,借鉴石脑油乙烯装置分离的经验,并针对MTP产品气的组成特点,优化形成了适合MTP产品气分离的顺序、前脱丙烷和前脱乙烷分别组合装置自身物料做吸收剂的中冷油吸收技术的三种分离流程,省去了乙烯制冷系统。通过对全流程模拟计算数据的对比分析,优选出了前脱乙烷组合装置自身物料做吸收剂的中冷油吸收技术分离流程。对优化组合采用脱乙烷预分离技术、脱甲烷塔尾气回收分凝分馏塔技术、吸收剂物流的选择、碳二分离高度热耦合技术进行了研究,并通过对全流程模拟计算数据的比较分析,优选出了最优化的分离流程,即前脱乙烷中冷油吸收流程组合预分离技术、用自身物流混合碳四做吸收剂、分凝分馏塔回收脱甲烷塔尾气技术和高度热耦合的脱碳二分离技术。在没有乙烯、碳四和碳五循环回MTP反应器及尾气中乙烯损失满足设计要求的前提下,采用此优选分离流程,产品气压缩机和丙烯压缩机双机功率为19.8 MW。     

丙烷脱氢制丙烯低温分离工艺分析

为确立丙烷脱氢制丙烯工艺中低温分离单元的最佳制冷流程,采用PRO/Ⅱ8.2化工流程模拟软件,对低温分离单元进行模拟计算,考察了温度和压力对低温分离效果的影响,分析并确立了最佳分离温度和压力范围;在分离效果相同的前提下,分别比较了丙烯+乙烯级联制冷、丙烯预冷+混合制冷和丙烯预冷+富氢气膨胀制冷3种制冷流程的公用工程消耗以及各自的优缺点。结果表明:产品压缩机出口压力对分离效果影响较小,在确保下游装置能够正常操作的情况下,分离压力应尽可能低;分离温度是影响分离效果的主要因素,较为经济的分离温度为-90—-100℃;相对于其他2种流程,丙烯+乙烯级联制冷流程具有技术成熟、能耗低和操作简单等优点,更适合于丙烷脱氢制丙烯工艺。     

不同乙烯产品外送方案对乙烯装置能耗和经济性的影响

研究某百万吨级乙烯装置所采取的乙烯产品外送方案,发现乙烯产品外送方案对乙烯制冷压缩机、丙烯制冷压缩机的功率有着显著的影响.不同的乙烯产品外送方式对应乙烯装置不同的公用工程消耗、能耗、设备投资和操作运行费用.通过对比,得到了最优化的乙烯产品外送方案,实现乙烯装置的经济效益和市场竞争力的提高.     

甲醇制丙烯工艺中液烃吸附剂再生过程探析

与乙烯工艺技术类似,鲁奇公司的甲醇制丙烯(MTP)工艺过程中为控制后续分离单元中设备和管道中的水含量,防止管道冻堵,对于压缩后的物料采用干燥剂进行干燥以除去其中的水分。从工艺过程出发,介绍了甲醇制丙烯工艺技术中所采用的液烃干燥剂的再生操作过程。     

乙烯分离与复叠制冷系统用能的综合优化

乙烯装置的分离过程要在低温下进行,由乙烯制冷系统提供所需冷量。乙烯制冷系统为封闭式循环,独立于分离单元之外。将乙烯分离单元与制冷系统同时优化,能有效提高装置用能效率。复叠式制冷级数是当前乙烯工业中使用最为广泛的制冷技术。本文针对乙烯分离过程和配套的复叠制冷系统,采用Aspen Hysys进行模拟并进行(火用)分析,发现系统主要的(火用)损失发生在换热与压缩两部分,其占总(火用)损失的83%,为节能的重点。进而通过夹点技术对冷剂配置进行分析,发现-56℃以上各温位的冷量配置不合理,远超过理论最小值,-56℃以下各温位的冷量基本达到理论最小值。提出了采用多股流换热器的换热网络理论设计方法,并对冷剂进行重新配置,该理论方案可以降低丙烯制冷压缩机约30%的功耗,并节约部分乙烯制冷压缩机功耗,显著降低了乙烯深冷分离能耗。     

凝液汽提塔在乙烯装置前脱乙烷流程中的应用探讨

在百万吨级前脱乙烷流程的乙烯装置裂解气压缩机工艺系统中进行了凝液汽提工艺的研究。模拟计算了凝液汽提塔在裂解气压缩机第四与五段之间时裂解气压缩、分离和制冷系统的变化情况,考察了该塔塔压的变化对这些系统的影响。研究结果表明,应用凝液汽提塔可降低脱乙烷塔塔底温度13℃以上,减少低压蒸汽消耗量,不会增加乙烯制冷压缩机的功率,但增加裂解气压缩机和丙烯制冷压缩机的功率,使综合能耗有所上升;凝液汽提塔塔压对低压蒸汽消耗量的影响较大,而对裂解气压缩机、丙烯和乙烯制冷压缩机的功率影响较小,当塔压为0．9MPa时,综合能耗最低。当凝液汽提塔被设置在裂解气压缩机第四与五段之间时,不建议在新建前脱乙烷流程的乙烯装置中应用它。     

回收乙烯产品冷量降低乙烯装置能耗

兰州石化乙烯厂460 kt/a乙烯装置采用KBR公司脱乙烷塔技术,脱乙烷塔顶可生产出三分之一的产品乙烯。脱乙烷塔顶的乙烯进入乙烯制冷压缩机四段压缩后,送往下游聚烯烃装置。脱乙烷塔顶乙烯温度在-36℃,通过改造后,回收此冷量,降低了装置丙烯冷剂的用量,降低了装置的能耗。     

MTO前脱丙烷分离流程模拟及优化

甲醇制烯烃（MTO）分离流程的性能直接影响目标产品质量和整体收益。早期MTO深冷分离流程复杂、能耗高,已逐渐被现有中冷油吸收分离流程所取代。通过流程模拟,本文对比考察了几种已工业应用的MTO前脱丙烷分离流程。结果表明,现有MTO前脱丙烷分离流程主要差异在于脱丙烷系统和脱甲烷系统;脱丙烷系统中采用高、低压脱丙烷塔,较凝液汽提塔+脱丙烷塔型式可节省能耗;脱甲烷系统中采用预切割-油吸收双塔或油吸收-汽提双段单塔型式,较单脱甲烷塔型式可节省丙烷吸收剂用量（约29%）。现有流程都存在吸收剂循环回路过长导致循环内各塔操作负荷和设备投资增大问题。由此,提出的一种吸收剂短回路MTO前脱丙烷分离流程,可在不增加能耗的基础上,降低塔设备投资。     

煤基甲醇制丙烯产物分离技术改进

为了提高MTP技术的国内研究水平和产物丙烯的产率,对比分析了典型MTO技术产物分布、裂解炉裂解气产物分布和MTP技术产物分布特点。发现MTP技术产物主要以丙烯为主,甲烷及甲烷以下轻组分含量较少,尤其是N2、O2和NOx很少,而C4和C5＋组分较多,分离相对容易。详细介绍了MTP产物的分离工艺。分析了Lurgi公司开发的MTP技术在神华宁夏煤业集团和大唐多伦煤化工公司的应用,发现存在分离系统需要返回物料量较大、分离流程长、能耗高等问题。最后指出,MTP分离技术应在传统石脑油制乙烯分离流程和MTO分离流程基础上,根据自身产物分布特点,进一步技术改进。     

前脱丙烷预切割分离MTO粗产品工艺的模拟与优化

选择"前脱丙烷"流程对甲醇制烯烃粗产物进行分离。先利用高低塔脱丙烷工艺, 然后经过脱甲烷塔、脱乙烷塔、乙烯精馏塔、丙烯精馏塔, 最终得到聚合级的烯烃产品, 其中脱甲烷工段采用"预切割-油吸收"脱甲烷工艺, 使用耗能较小的中冷分离, 吸收剂选择产自工艺自身的丙烷产品。丙烯精馏工段采用双塔预分流程, 降低塔高。采用Aspen Plus流程模拟软件对脱甲烷工段进行模拟和优化, 选用Radfrac精馏模型和RKS-BM热力学模型进行计算, 对脱甲烷工艺段进料位置、塔板数、回流比进行灵敏度分析, 并确定出丙烷吸收剂的用量和温度, 最终得到纯度为99.98%的乙烯和99.90%的丙烯。     

乙烯联合装置三种流程优化以降低产品能耗

乙烯联合装置是石化行业能耗大户,节能降耗意义重大。研究乙烯原料裂解反应过程并分析油品性质与工艺装置能耗关系可知:油品中氢质量分数与能耗成反比,芳烃质量分数与能耗成正比;对乙烯联合装置的4套装置进行常规流程、新加氢流程和新抽提流程等3种流程的重新组合和优化。以常规流程为基准,在裂解原料相同的条件下,采用新加氢流程增产乙烯4.5 kt/a、丙烯11.1 kt/a;采用新抽提流程以乙烯和丙烯总量为基准的单位产品能耗可下降2.36%以上。故新抽提流程能够降低能耗并可用于新建或改进现有乙烯工程中从而降低乙烯能耗并提高企业的经济效益。     

一种天然气液化和CO2捕集相结合的余热回收发电系统

针对余热回收和能源利用的问题,以液化天然气(LNG)作为冷源,稠油开采废气作为热源,提出了一种结合天然气液化和废气发电与CO₂捕集的余热回收利用系统。分析了关键热力学参数对系统热力学性能的影响。结果表明：对于有机朗肯循环和制冷循环,增加透平膨胀机的进口温度,降低其出口压力以及减少制冷循环压缩机进出口的压缩比,可获得最大净输出功为454.9 kW,余热回收效率为34.2%。对于天然气液化系统,采用C++进行非线性约束优化计算,以氮膨胀制冷循环压缩机总功耗为目标函数进行优化,得到压缩机最优总功耗为101.54 kW。降低天然气压缩机(K110)进口温度,氮气膨胀机(T3)出口压力以及氮气质量流量,可获得最大LNG调峰量为378.8 kg/h,反之,CO₂捕集量可提高28.6%。     

A Two-step Design Method for Shaft Work Targeting on Low-temperature Process

In low-temperature processes, there are interactions between heat exchanger network （HEN） and refrig-eration system. The modification on HEN of the chilling train for increasing energy recovery does not always coor-dinate with the minimum shaft work consumption of the corresponding refrigeration system. In this paper, a sys-tematic approach for optimizing low-temperature system is presented through mathematical method and exergy analysis. The possibility of＂pockets＂, which appears as right nose section in the grand composite curve （EGCC） of the process, is first optimized. The EGCC with the pockets cutting down is designed as a separate part. A case study is used to illustrate the application of the approach for a HEN of a chilling train with propylene and ethylene refrig-erant system in an ethylene production process.     

大型丙烷脱氢装置丙烯压缩机的工艺方案研究

丙烷脱氢制丙烯因其原料易得、廉价和工艺流程短,已成为重要的丙烯生产技术。丙烯制冷压缩机是丙烷脱氢的重要设备之一,它的优化设计对降低丙烷脱氢的能耗具有重要意义。本文采用Aspen Plus模拟软件,对600 kt/a丙烷脱氢装置配套丙烯压缩机的8种可能工艺流程进行研究,最终提出了优化的节能设计方案。本研究为今后丙烯压缩机工艺流程的优化设计提供了重要的依据。     

两步法甲醇制丙烯过程全流程模拟与优化

使用Aspen Plus软件平台,通过用户自定义模块方法,对简化的两步法甲醇制丙烯(MTP)工艺流程包括反应工段、压缩工段和分离精制工段进行了全流程稳态模拟.通过动力学集总模型建立了用户自定义反应模块,模拟了MTP三段绝热固定床反应器内反应物轴向温度分布和浓度分布.通过用户自定义模块与其他内置模块的衔接,嵌入了自定义动...     

利用氢气分离膜降低乙烯深冷系统制冷压缩机的功耗

针对传统乙烯过程中深冷脱氢工艺冷凝温度低、能耗大的问题,基于某800kt/a乙烯的裂解气脱氢装置,提出了两级膜与深冷耦合回收乙烯裂解气中氢气的流程,利用UniSimDesign软件对新流程进行了模拟分析,确定了两级膜面积分别为28000m²和10110m²。由于第一级膜分离装置回收了裂解气中的部分氢气,显著地减少了深冷系统中制冷压缩机的功耗和脱甲烷塔塔顶的乙烯损失,新流程深冷系统的制冷压缩机功耗为39496kW,比原流程减少了8996kW,乙烯损失率由1.29%降低到0.46%。第二级膜分离装置实现了氢气回收的高纯度(99%)和高回收率(98.52%),获得的氢气产品可以直接并入氢网或用于对氢气浓度要求较高的加氢裂化装置中。     

乙烯-1,3,5-三甲苯的气液相平衡与乙烯回收工艺的流程模拟(英文)

The amount of ethylene in refinery off-gas is high with a mass fraction of 20%,but the refinery off-gas is usually used as fuel gas in most refineries.The separation and recovery of ethylene is of remarkable significance for saving energy and reducing carbon dioxide emission.The aim of this paper is to use a novel absorbent mesitylene for the ethylene absorption process and assess its application feasibility through the ethylene + mesitylene vapor-liquid equilibrium data measurement and its binary interaction parameter correlation,as well as the simulation for ethylene separation process.     

大型乙烯“三机”情况调研及分析

介绍了我国乙烯装置的现状,根据调研我国大型乙烯“三机”的情况,重点分析了乙烯“三机”存在的问题、原因及处理措施。     

面向氢气/甲烷分离分子筛膜微结构调控的研究进展

氢能具有燃烧值高、零碳排放等优势,发展氢能技术是实现“碳达峰、碳中和”战略的重要举措。当前,基于天然气和石油路线的制氢均存在将氢气从甲烷等烃分子中分离的过程。氢气/甲烷分离主要有变压吸附法、深冷精馏法以及膜分离法。分子筛膜具有精准分子筛分、高分离性能和稳定性好等优势,是低能耗分离氢气/甲烷最具发展潜力的膜材料。面向氢气/甲烷分离的应用需求,阐述了沸石分子筛膜和MOFs分子筛膜微结构调控策略、氢气/甲烷分离性能和构效关系的研究现状,分析了分子筛膜材料在氢气/甲烷分离领域的机遇和挑战。绘制了可与2008年聚合物膜Robeson上限图相比的分子筛膜性能数据图,并预测了分子筛膜在制氢分离领域经济可行的分离性能目标区域。     

Simulation and assessment of manufacturing ethylene carbonate from ethylene oxide in multiple process routes

Ethylene oxide(EO) is an important raw material for producing ethylene carbonate(EC). However, the traditional method for the separation of EO from mixture gas by water in the refining process is high energy consumption. In this paper, two processes of manufacturing EC from EO mixture gas were studied by process simulation. Two processes for producing EC from EO mixture as raw materials without EO purification, called the OSAC process and the Modified OSAC process, were developed and assessed systematically. Both processes use EC as the absorbent to capture EO, avoiding the separation process of EO from solution. For comparisons, the EC producing process containing EO absorption by water, EO refinement and carbonylation process were also modeled, which was called the ERC process. Three schemes were designed for the EO absorber using EC as absorbent. Compared with the initial absorber scheme,the optimal liquid–vapor ratio is reduced from 1.66 to 1.45(mass). Moreover, the mass distribution analysis for the three processes were carried out in the form of the material chain. It was found that, compared with the ERC process, the energy consumption of the OSAC and the Modified OSAC process is reduced by 56.89% and 30.03%, respectively. This work will provide helpful information for the industrialization of the OSAC process.