乙烯装置制冷系统模拟及优化

以化工流程模拟软件ASPEN PLUS为应用平台,建立了能良好描述裂解气在冷箱中预冷、在脱甲烷塔中分离和制冷系统工艺模型。应用该模型对扬子乙烯装置老区制冷系统进行了流程模拟、参数灵敏度分析和过程优化;研究了甲烷和乙烯冷剂分配、相同和不同温度级乙烯冷剂分配对乙烯损失的影响,以及相应操作参数的优化调整;找到了现有制冷系统的用能瓶颈;解决了工艺操作参数的优化问题;实现了装置高负荷工况下的经济运行。     

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。     

乙烯装置冷箱脱甲烷系统模拟优化

中国石化扬子石化股份有限公司烯烃厂650kt／a乙烯装置因二元制冷系统效率低，无法为冷箱、脱甲烷塔系统提供足够的冷量，加之部分操作控制指标不尽合理，导致乙烯损失大。文中介绍了应用Aspen软件对该系统工艺流程进行模拟计算的过程，分析了存在的问题，提出了最优化操作控制指标。     

大庆裂解装置前冷系统节能降耗问题研究与对策

乙烯裂解装置冷量主要消耗在前冷及脱甲烷塔系统。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,对前冷部分工艺进行优化,对老区现有的EC-401／402膨胀机和压缩机机组进行更新,循环利用冷量,进而达到节能降耗的目的。     

乙烯装置脱甲烷塔系统的运行分析

对脱甲烷塔的运行现状进行了分析,找出了存在的问题,并进行了技术改进和工艺参数优化,使脱甲烷塔顶的乙烯损失减少,增加了乙烯收率。     

新节能脱甲烷系统

在某30万t乙烯装置低压脱甲烷系统的基础上,应用流程模拟技术开发出一套新的节能的脱甲烷系统。新系统在流程中引入膨胀机,有效避免了气体节流的能量损失;调整、优化了原有的工艺参数,减少了直接节流到塔压的裂解气量;对系统换热网络重新进行了匹配,更加合理利用了各股物料的冷量,使脱甲烷塔回流比、甲烷压缩机负荷以及乙烯冷剂消耗均有所降低。模拟结果表明,新系统总计节能达到1377 kW。     

高低压脱甲烷流程方案的比较

通过对乙烯装置高低压脱甲烷塔流程方案，设备投资，冷剂和三机功率消耗等不同方面的优化及比较，为今后大型乙烯装置深冷分离系统的设计提供理论基础。     

优化脱甲烷塔操作 降低乙烯损失

通过分析大庆乙烯装置裂解顺序分离工艺流程的特点,找出了顺序分离过程中乙烯主要损失的部位。研究发现,C2RX反应器、ET-421/431/432运行稳定,乙烯损失很小;而前冷、ET-405顶温高,尾气温度高,则乙烯损失较大。通过优化ET-405操作,降低了顺序分离过程中的乙烯损失,提高了乙烯收率。     

Economics of the oxidative coupling of methane as an add-on unit for naphtha cracking

The feasibility of methane coupling as an add-on unit to a naphtha cracker was studied. The existing cold box was used for separation of ethylene and unconverted methane, but arrangements were made for separation of the coupling by-products. The cracker's methane was used as a feedstock. The concept is technically and economically feasible at spring 1992 prices, provided the catalyst meets the assumed 30% conversion and 80% C₂ selectivity.     

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。     

中冷油吸收脱甲烷塔计算机优化分析

对催化裂解装置裂解气分离回收单元的中冷油吸收脱甲烷塔的主要工艺参数应用大型化工软件PROCESS进行了优化和全面分析。在大量逐板计算的基础上,提出了不同于传统观念的新论断:在一定压力温度范围内,脱甲烷塔塔顶温度愈高,乙烯损失愈小。通过详尽的数据和分析比较,为节省能耗、增加乙烯收率、实现脱甲烷塔各工艺参数的最优组合指出了具体的途径。本文对已有类似装置的生产及新装置的设计有一定参考价值。     

由氮氧化物导致的乙烯装置冷箱低压甲烷侧冻堵分析

针对中沙乙烯冷箱系统低压甲烷侧冻堵情况,基于乙烯装置因氮氧化物(NOx)导致冷箱冻堵,检测了在不同复热时期不同取样点的NOx、形态氮、总氮以及裂解原料中氮和氧含量.分析认为,冷箱中NOx的形成原因为进入深冷系统的裂解气从裂解单元带入NO,在冷箱中与O2反应,原料中的氮化物形成了NOx.     

MTO脱甲烷塔分离过程模拟及优化

采用Aspen Plus流程模拟软件对1800kt/a MTO装置的中冷脱甲烷塔分离过程进行模拟和优化。选用RK-SOVE状态方程和RadFrac模块进行计算并与实际工况进行对比,验证了模型的可靠性。并对进料位置、中间冷却器位置和处理量进行灵敏度分析,着重考察了吸收剂使用量及其组成对分离效果的影响。模拟结果表明,预切割-脱甲烷工艺虽然在降低乙烯损失和吸收剂用量方面对吸收?-脱甲烷工艺进行了改进,但是综合效果并不明显。灵敏度分析显示除预切割-脱甲烷工艺的吸收剂用量外,其余考察变量均存在最优值。     

ARS技术剖析

本文对国外最新的烯烃分离工艺—ARS技术进行了剖析。提出了ARS技术关键设备分馏器的模拟方法;指出了ARS技术的核心和节能原理。提出了分馏器初级试算流程。该流程的模拟计算结果表明,脱甲烷塔塔顶冷量消耗仅为常规流程的三分之一左右,并且无需—101℃乙烯冷剂。此外分馏器可以在较低压力下操作,从而大大减少了裂解气压缩机的功率消耗。     

LNG轻烃分离与乙烯冷分冷量联合

乙烯深冷分离过程需要冷剂为分离过程提供不同等级的冷量,可以把乙烯深冷分离过程作为一个冷阱;LNG气化过程中,需要加热,可以作为冷源.考虑到冷阱冷源的相互匹配,提出通过将LNG经过轻烃分离,为乙烯深冷分离提供冷量,降低了制冷公用工程消耗,同时LNG气化装置降低了加热公用工程消耗,且LNG分离出的轻烃直接供给乙烯装置作为裂解原料使用,优化乙烯装置裂解原料.以300万吨/年的LNG装置和64万吨/年的乙烯装置为例进行模拟计算得到,LNG轻烃分离装置可为乙烯冷分提供冷量41464 kW,降低乙烯冷分三元冷剂消耗75%,为乙烯装置提供优质裂解原料约65万吨/年.     

Catalytic conversion of methane to more useful chemicals and fuels: a challenge for the 21st century

The very large reserves of methane, which often are found in remote regions, could serve as a feedstock for the production of chemicals and as a source of energy well into the 21st century. Although methane currently is being used in such important applications as the heating of homes and the generation of hydrogen for ammonia synthesis, its potential for the production of ethylene or liquid hydrocarbon fuels has not been fully realized. A number of strategies are being explored at levels that range from fundamental science to engineering technology. These include: (a) stream and carbon dioxide reforming or partial oxidation of methane to form carbon monoxide and hydrogen, followed by Fischer–Tropsch chemistry, (b) the direct oxidation of methane to methanol and formaldehyde, (c) oxidative coupling of methane to ethylene, and (d) direct conversion to aromatics and hydrogen in the absence of oxygen. Each alternative has its own set of limitations; however, economical separation is common to all with the most important issues being the separation of oxygen from air and the separation of hydrogen or hydrocarbons from dilute product streams. Extensive utilization of methane for the production of fuels and chemicals appears to be near, but current economic uncertainties limit the amount of research activity and the implementation of emerging technologies.     

低压脱甲烷系统优化分析

在对低压脱甲烷系统进行计算机模拟的基础上,建立了以系统乙烯损失与能耗之和为目标函数的最优化数学模型;采用可行路径序贯模块法为最优化计算策略,结合广义既约梯度法对该系统实施优化计算,找出了对系统目标函数影响较大的可调决策变量及其最优化条件．对优化决策变量的选择及中等规模化工系统的优化策略进行了有益的探索．     

脱甲烷塔优化操作分析

分析了影响中国石油抚顺石化分公司乙烯公司乙烯装置脱甲烷塔运行的主要因素,并针对乙烯装置改造后脱甲烷塔存在的问题进行了探讨。采用提高塔压、节流膨胀等方法改善脱甲烷塔的操作,减少了塔顶乙烯损失,提高了乙烯产品收率。     

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。     

Optimum ethane recovery in conventional turboexpander process

Ethane recovery in a conventional turboexpander process is optimized considering different demethanizer pressures and different feeds: a lean gas and a rich one. The design variables are varied, while meeting process constraints, in order to find the optimum conditions achieving the maximum profit. The analysis covers the whole process including the refrigeration part, and the entire typical demethanizer pressure range. The optimum ethane recovery is compared with the maximum possible recovery for each value of the demethanizer pressure. Recommendations are given regarding the selection of the level of ethane recovery, along with the demethanizer pressure, and refrigeration recovery system.