关键词：
甲醇制烯烃
精馏单元
?分析
“三环节”模型
能效优化
摘要：
甲醇制烯烃产品分离过程以精馏操作为主,包含高低压脱丙烷塔、脱丁烷塔等在内的7个精馏单元,而精馏过程具有极高的热力学不可逆性,能耗较高,节能潜力较大。本文以甲醇制烯烃产品分离过程为研究对象,在充分了解了甲醇制烯烃产品分离过程的工艺技术路线基础上,通过Aspen plus流程模拟软件对工艺的全流程进行模拟,获取热力学数据;通过?分析方法和建立用能“三环节”模型,对其能效进行分析评估,确定过程中能效的薄弱环节;在此基础上,提出了若干有效的工程优化节能方案。主要内容如下:(1)利用Aspen plus软件,选取RK-SOAVE物性方法和精馏塔严格计算模块RadFrac对某公司的MTO产品分离过程进行了全流程模拟。通过模拟值与真实值的对比,发现各个精馏分离单元的塔顶和塔釜产品流量、组分浓度及温度均与实际情况很吻合,确保了全流程模拟结果的可靠性。在此基础上,获取了“三环节”模型所需的热力学数据。(2)根据“三环节”?平衡理论,建立了适用于MTO产品分离过程的“三环节”?平衡结构模型,并完成了该过程的用能分析与评价。分析表明:在能量转换环节中,由于热蒸汽能质低、设备散热及烟气排弃等原因导致?损较大,能量转换效率及?转换效率偏低;在能量利用环节中,精馏单元的?损为主要?损来源,其中,丙烯双塔精馏单元的冷凝器负荷很大,换热效率仅为48%,而乙烯精馏单元因进料温度低,塔内?损达到887 MJ/hr,有必要优化其操作条件;在能量回收环节中,因为MTO产品分离过程中换热器多,换热效率低,?回收率仅为56.72%。此外,在实际情况中,急冷水的固含量对换热器的换热效率影响很大。(3)针对MTO产品分离过程的用能分析及评价结果,提出了过程节能优化工程方案。首先,利用Aspen plus软件对能量利用环节中的乙烯精馏塔和丙烯精馏单元进行关键操作参数的灵敏度分析。对乙烯精馏塔,在保证分离效果的前提下,进料温度升高至-26℃时,预冷器热负荷节能效率高达96.81%,再沸器的热负荷节能效率达27.43%;回流比下降至1.27时,塔顶冷凝器热负荷下降了67.28%,再沸器的热负荷降低了66.71%。对丙烯精馏塔,当回流比下降至10时,不影响分离效果,而塔顶冷凝器热负荷下降了41.98%,塔釜再沸器的热负荷则下降了47.49%。其次,在原有的布袋式过滤器后增设了两台波特过滤器,可将急冷水的固含量降至10 mg/L,从而有效缓解换热器效率下降过快的问题。分析工程实际数据可知,波特过滤器投用之后,低压脱丙烷塔塔底急冷水再沸器的切出清洗周期延长至原来的3倍以上,塔底蒸汽再沸器中蒸汽的时均用量节省约12.5%。2#丙烯精馏塔塔底急冷水再沸器切出清洗的时间延长至100天左右,1#丙烯精馏塔塔底蒸汽再沸器的蒸汽时均用量节省约23.8%,节能效果显著。
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