论文题目:乙烯装置低温分离流程模拟与优化
摘要:乙烯装置是三烯的来源,是将炼厂资源转化为化工原料的关键,是现阶段国家炼化一体化进程中的龙头装置。未来十年,我国乙烯产能将以500-600万吨/年的增速增长,故针对乙烯流程,尤其是工业装置流程的节能降耗研究十分重要。根据裂解气组成不同,乙烯装置可选择的分离序列及换热网络组织形式千变万化。至今,有许多针对低温分离过程中冷量与轴功进行分析的方法论问世,并不断更新进步,可对低温分离流程的分离过程及换热网络进行分析与优化,但它们更多应用在算例比对或工业装置流程片段上,较少用于工业装置全低温流程的节能降耗分析。本文基于Aspen Plus平台对某厂乙烯装置的低温分离流程进行建模,并与该流程设计值进行比较,得到可以反映该装置真实分离效果及能耗的模型。通过模拟计算得到的制冷机组制取冷量所需轴功消耗,与设计值比较误差低于5%,证明全流程建模过程中各冷量用户的模拟准确,模型可用于对该装置的节能降耗潜力进行分析。通过搭建的低温分离流程模型所得的流股信息,基于Aspen Energy Analyzer平台对该装置低温分离流程全流程进行分析,结果表明该装置部分冷量与用户的匹配跨越了品位,出现高能低用的现象;总组合曲线中的“冷袋”存在降低?损的潜力,如优化冷量回收方式强化流程的分离过程;冷箱中的部分匹配存在冷热流股传热温差过大,?损较大的现象。综上,该装置低温分离流程的换热网络存在较大节能挖潜的空间。根据上述分析,对该装置低温分离流程进行分离过程及换热网络的优化。针对低压脱丙烷塔进行塔总组合曲线分析,得出增设中间再沸器的优化方案,从而降低低温分离流程0.45MPaG蒸汽消耗13.6%;通过于脱甲烷单元应用低能耗乙烯分离技术,强化脱甲烷单元的分离过程,将装置乙烯产品收率由99.3%提高至99.6%;对脱乙烷-乙烯精馏单元流程进行优选及参数调优,低脱乙烷塔冷凝器负荷16.1%,并降低乙烯精馏塔塔顶气相至乙烯制冷机的气相流量8.3%。基于分离过程的优化,对优化后流程进行总组合曲线分析,其理论?损较原流程降低3.2%,证明分离过程的强化降低了流程的理论能耗。对优化后流程换热网络进行匹配及优化,使优化后低温分离流程的乙烯制冷机轴功较原流程降低4.8%,丙烯制冷机轴功较原流程降低10.7%。综上,通过优化降低了该装置低温分离流程轴功消耗7.0%,0.45MPaG蒸汽消耗13.6%,并增加乙烯产品收率0.3%,使该装置的效益获得显著提高。
关键词:乙烯装置;低温分离过程;Aspen Plus;工艺优化
学科专业:化学工程(专业学位)
摘要
Abstract
引言
1 绪论与综述
1.1 论文背景
1.2 低温分离流程工业现状
1.2.1 顺序分离流程
1.2.2 前脱乙烷流程
1.2.3 前脱丙烷流程
1.2.4 低温分离流程优化技术
1.3 低温分离流程研究现状
1.4 选题及意义
2 低温分离流程模拟与分析
2.1 装置低温分离流程简介
2.2 装置低温分离流程模拟
2.2.1 脱丙烷单元的模拟
2.2.2 脱甲烷单元的模拟
2.2.3 冷箱的模拟
2.2.4 脱乙烷-乙烯精馏单元的模拟
2.2.5 制冷单元的模拟
2.2.6 模拟结果与误差分析
2.3 装置低温分离流程分析
3 低温分离流程的优化
3.1 分离过程的优化
3.1.1 低压脱丙烷塔的优化
3.1.2 脱甲烷单元的优化
3.1.3 脱乙烷-乙烯精馏单元流程的优选
3.2 换热网络的优化
3.2.1 脱甲烷单元与乙烯精馏塔的热耦合
3.2.2 预脱甲烷塔再沸器与丙烯制冷机的热耦合
3.2.3 脱甲烷塔再沸器与高压脱丙烷塔的热耦合
3.2.4 冷箱换热网络的优化
4 优化流程的分析与结果讨论
结论
参考文献
附录 设计流程关键流股信息
致谢
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