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。     

大庆裂解老区乙烯分离工艺优化探讨

脱甲烷系统是乙烯裂解装置能量消耗的大户。通过分析大庆乙烯装置裂解老区分离流程,在不改变老区分离进料量的前提下,对前冷、脱甲烷塔及脱乙烷塔部分进行工艺优化,将前冷的前两股进料直接进入脱乙烷塔处理,降低脱甲烷塔和脱乙烷塔负荷;重新启用膨胀机、压缩机,并将再生气、燃料气二者合做驱动力,循环利用冷量,进而达到节能降耗的目的。     

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。     

前脱乙烷流程乙烯装置的凝液汽提工艺研究

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五段出口时裂解气压缩、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,当凝液汽提塔塔压与裂解气压缩机第四段吸入口压力平衡时,综合能耗最低。建议在新建前脱乙烷流程的乙烯装置时应用凝液汽提塔,并将它设置在裂解气压缩机第五段出口。     

分凝分馏技术在乙烯装置中的应用研究

分离技术近几十年来发展迅速,其中分凝分馏技术的优势显著,其传热传质结合、多级分离、能耗较低、操作可靠等特点越来越受到国内外研究者的青睐~([1]),本文着重研究该技术在乙烯装置的应用进展。控制乙烯损失是乙烯装置设计的重点之一,乙烯的损失主要发生在脱甲烷尾气系统和脱乙烷及乙烯精馏系统,而发生在脱甲烷尾气系统的乙烯损失通常占全装置乙烯损失的60%以上,通过分凝作用能有效降低甲烷/氢气中夹带乙烯造成的损失。     

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。     

乙烯装置前脱乙烷分离技术（二）

介绍了乙烯装置分离工艺路线中的前脱乙烷技术。前脱乙烷技术将脱乙烷塔作为裂解气精馏分离的第一顺序塔,首先将碳二及更轻组分与碳三及更重组分分离开来。在前脱乙烷技术中,可以应用碳二前加氢技术和低压乙烯热泵流程。与顺序分离技术、前脱丙烷技术相同,前脱乙烷技术是乙烯裂解深冷分离的一项重要技术。     

乙烯装置前脱乙烷分离技术（一）

介绍了乙烯装置分离工艺路线中的前脱乙烷技术。前脱乙烷技术将脱乙烷塔作为裂解气精馏分离的第一顺序塔,首先将碳二及更轻组分与碳三及更重组分分离开来。在前脱乙烷技术中,可以应用碳二前加氢技术和低压乙烯热泵流程。与顺序分离技术、前脱丙烷技术相同,前脱乙烷技术是乙烯裂解深冷分离的一项重要技术。     

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。     

乙烯装置低排放开工

目前乙烯装置开工普遍采用有乙烯倒开车方案。先启动丙烯制冷压缩机和乙烯制冷压缩机,再启动裂解气压缩机并进行氮气运行。用氮气作为介质,乙烯和丙烯为冷剂对冷箱、脱甲烷塔等深冷系统进行预冷,同时引进乙烯、丙烯对乙烯精馏塔和丙烯精馏塔进行全回流运转。在深冷系统预冷完成后裂解气压缩机引进天然气提前进行分离系统预开车,打通从裂解气压缩机到冷箱、脱甲烷塔、脱乙烷塔、高压脱丙烷塔及碳二加氢反应器的整个流程。     

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。     

丙烷脱氢反应气分离提纯丙烯和氢气过程严格模拟与能效评估

丙烷脱氢(PDH)是生产丙烯产品的重要方式之一,丙烷脱氢反应气组分复杂,为获得聚合级丙烯和纯度不小于99.90 mol/mol的氢气产品,在Aspen软件中对丙烷脱氢反应气分离和富氢尾气回收氢气的过程进行建模和模拟,分离过程包括醇胺脱碳、压缩深冷、脱乙烷、丙烯精馏和变压吸附单元。为了合理利用丙烯精馏塔的能量,对丙烯精馏塔进行能量集成,采用变压吸附工艺回收氢气并对分离过程工艺参数进行灵敏度分析及优化工艺参数,以提高经济性和能效。模拟结果可得到符合要求的丙烯和氢气产品,单位产品能耗分别为267.46 kg标准油/t丙烯产品,474.44 kg标准油/t氢气产品。     

Optimization of the separation unit of methanol to propylene(MTP)process and its application

Based on a typical gas composition from a methanol-to-propylene(MTP) reactor, and guided by a requirement to recover both propylene and ethylene, three separation strategies are studied and simulated by using PROII package. These strategies are sequential separation, front-end dethanization, and front-end depropanization.The process does not involve an ethylene refrigeration system, using the separated stream as absorbent, and absorbing further the medium-pressure demethanization, and a proprietary technology by combining intercooling oil absorption and throttle expansion. Influences of different process streams as absorbent are studied on energy consumptions, propylene and ethylene recovery percentages, and other key-performance indicators of the separation strategies. Based on a commercial MTP plant with a methanol capacity of 1700 kt·a~(-1), the simulated results show that the front-end dethanization using the C_4 mixture as absorbent is the optimal separation strategy, in which the standard fuel oil consumption(a key-performance indicator of energy consumption) is18.97 kt·h~(-1), the total power consumption of two compressors is 22.4 MW, the propylene recovery percentage is 99.70%, and the ethylene recovery percentage is 99.70%. For a further improvement, the pre-dethanization and thermal coupling methods are applied. By using front-end pre-dethanization(partial cutting) with debutanizeroverhead, i.e. the C_4 mixture, as absorbent, the power consumption of the compressors decreases to 19.9 MW, an 11% reduction compared with the clear-cutting method. The energy consumption for the dual compressors for crude gaseous product mixture and main product propylene refrigeration is 16.69 MW, 16.55% lower than that of the present MTP industrial plant with the same scale, and a total energy consumption of 20 MW for the triple compressors including product gas mixture compression, and ethylene and propylene refrigeration.     

乙烯装置前脱乙烷工艺节能及长周期运行研究

在百万吨级前脱乙烷工艺的乙烯装置上进行了前脱乙烷工艺系统的节能和长周期运行研究.模拟计算了不同的凝液加热器出口温度以及2种较低的脱乙烷塔塔底温度和塔压对前脱乙烷工艺系统的影响.研究结果表明:降低脱乙烷塔塔底温度和塔压,可延长塔底再沸器的运行周期,节省前脱乙烷工艺系统的能耗,使乙烯装置运行成本下降;当塔底温度不低于70℃...     

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...     

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。     

膜分离技术在聚丙烯尾气回收中的应用

介绍了应用膜分离技术从聚丙烯尾气回收装置释放的不凝气中回收丙烯的情况。不凝气中丙烯的平均体积分数约68.67%,用膜分离系统从不凝气中回收丙烯,丙烯回收率可达90%。膜分离系统操作简单,占地少,经济效益明显。     

甲醇制烯烃技术研究进展及应用前景分析

由煤经合成气制甲醇工艺和烯烃生产聚烯烃及其它下游产品的工艺已经是成熟的技术，甲醇制低碳烯烃工艺是煤制烯烃路线的关键技术，也是瓶颈技术。介绍了国内外代表性的甲醇制低碳烯烃工艺（MTO，MTP），并对MTO和MTP工艺进行了比较，在此基础上分析了MTO和MTP工艺技术的应用前景。分析认为MTO技术适合大型的煤制烯烃用户及要求丙烯、乙烯比例接近的用户选用；而MTP工艺更适合纯丙烯用户和不需要或需要少量乙烯的用户。