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1、年产60万吨甲醇制乙烯装置的设计——工艺计算目录1概述31.1甲醇制乙烯的研究和生产概况31.1.1MTP工艺31.1.2MTO及DMTO工艺41.2甲醇制低碳烯烃的原理61.2.1主要化学反应和反应动力学61.2.2氧内盐机理71.2.3碳烯离子机理71.2.4串联型机理71.2.5平行型机理81.3设计任务81.3.1设计要求81.3.2设计内容91.4过程模拟计算简介91.4.1AspenPlus模拟软件91.4.2AspenPlus软件的使用112工艺流程设计132.1工艺流程设计概述132.2反应器142.2.1甲醇转化为烯烃的反应特征142
2、.2.2反应器及反应条件的选择152.2.3物料衡算162.2.4反应器及再生器尺寸设计一览表172.3换热器182.3.1冷、热物流热状况及换热要求182.3.2换热器模拟计算结果192.3.3换热器E0101设计尺寸一览表202.4精馏塔212.4.1精馏塔设计概述2142年产60万吨甲醇制乙烯装置的设计——工艺计算2.4.2精馏塔简捷模拟计算222.4.3精馏塔严格模拟计算252.4.4T0201精馏塔设计参数及尺寸一览表302.4.5精馏塔模拟计算结果汇总303工艺模拟计算结果323.1物料及能量衡算一览表323.2产品产量及纯度384环境保护
3、及安全防护394.1安全防护措施及意义394.2环境保护措施及意义395总结41参考文献42致谢4342年产60万吨甲醇制乙烯装置的设计——工艺计算1概述1.1甲醇制乙烯的研究和生产概况由煤经合成气制甲醇工艺和烯烃生产聚烯烃及其他下游产品的工艺已经是成熟技术，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[1]。目前国内外具有代表性的甲醇制低碳烯烃工艺主要有MTO和MTP两种。1.1.1MTP工艺甲醇制丙烯（MTP）工艺由德国Lurgi公司开发，以丙烯为主要产物，以大量汽油、液化石油气和燃料气为副产物。该工艺的主要装置为三个绝热固定床反应器，
4、其中两个在线生产、一个在线再生，以及分离装置。1.1.1.1MTP工艺流程MTP工艺流程示意图如下：图1.1MTP工艺流程示意图首先将甲醇脱水为二甲醚，然后甲醇、水、二甲醚混合物进入第一个MTP反应器，同时还补充适量的水蒸气。反应在400～450℃、0.13～0.16MPa下进行,水蒸汽补充量为0.5～1.0kg/kg甲醇。此时甲醇和二甲醚的转化率为99%以上,丙烯为烃类中的主要产物。为获得最大的丙烯收率,还附加了第二个MTP反应器。反应出口物料经冷却,并将气体、有机液体和水分离。其中气体先经压缩,并通过常用方法将痕量水、CO2和二甲醚分离。然后,42
5、年产60万吨甲醇制乙烯装置的设计——工艺计算清洁气体进一步加工得到纯度大于97%的化学级丙烯。不同烯烃含量的物料返至合成回路作为附加的丙烯来源。为避免惰性物料的累积,需将少量轻烃和C4/C5馏分适当放空。汽油也是本工艺的副产物,水可作为工艺发生蒸汽,而过量水则可在作专用处理后供农业生产用[2]。1.1.1.2MTP工艺催化剂Lurgi公司开发的固定床MTP工艺,虽没有披露其详细催化剂制备方法,但最新报道称是由德国南方化学公司(SdChemie)提供的专用沸石催化剂。并称该催化剂不但对丙烯具高选择性，而且可在接近反应温度和压力下用氧含量达21%的氮气就地
6、再生[3]。1.1.2MTO及DMTO工艺最早提出MTO(甲醇制烯烃)的是Mobil公司,该公司在实现了MTG(甲醇制汽油)的工业化后,考虑到固定床在温度场及传热方面的弱点,在1986年与德国Uhde及URBK两公司合作进行了密相流化床反应器的MTG试验,取得了流化床优于固定床的结果。在此之后,又在该装置上进行了MTO试验；但其目标仍是液体燃料，即MOGD[甲醇-烯烃(烃齐聚)-汽油及中间馏分油]。当时原油价格的疲软使得MTG流化床反应器与MOGD工艺均未能工业化；此后,研究人员把目标转向取得烯烃,并主要致力于提高选择性并解决催化剂的稳定性和寿命,取得
7、了突破性的进展。1996年初,美国UOP与挪威NorskHydro合作完成了甲醇进料量为0.5t/d的中间试验,采用磷酸硅铝分子筛,可能是SAPO-34(其孔口直径小于ZSM-5而不容大分子逸出,其表面酸度亦弱于后者而不利于链增长及饱和反应)，在350-500摄氏度，0.1-0.5MPa的条件下,使用流化床反应器,产品三烯的碳收率在90%以上,且乙烯/丙烯比例可在1.5/1—0.75/1的范围内调节。依据试验结果提出的超大装置反应进出物料流量，对原料甲醇而言,三烯达到理论收率的91.14%,加上也有利用价值的C5烯则达到93.55%,生焦率不到2.9%
8、。42年产60万吨甲醇制乙烯装置的设计——工艺计算2004年8月，中科院大连化学物理研究所、陕
