25万吨混合烷烃脱氢装置的全流程模拟及换热网络优化

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1、25万吨混合烷烃脱氢装置的全流程模拟及换热网络优化250000t/aC3-C4Paraffin’sDehydrogenationDeviceSimulationandHENOptimization工程领域：化学工程作者姓名：李萍萍指导教师：李士雨教授企业导师：包英高级工程师天津大学化工学院二零一七年五月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料

2、。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日我是爱天大的！！学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日摘要丙烯、丁烯等轻质烯烃在石油化工领域

3、应用广泛，丙烯是生产聚丙烯、丙烯腈、环氧丙烷等化工产品重要中间体；异丁烯经醚化反应生产的甲基叔丁基醚（methyltert-butylether,MTBE）是一种具有低污染、高辛烷值的汽油充氧剂。目前工业上的丙烯、异丁烯主要来自催化裂化和石油裂解制乙烯的副产物，产量有限，难以满足日渐增长的市场需求。烷烃脱氢技术以轻质烯烃作为主产物，具有高收率、高选择性等优点可以较好的填补丙烯、丁烯市场缺口。夹点技术创造性的将热力学原理引入“过程集成”及换热网络设计中，对研究对象进行夹点分析，可以预测对象系统的节能潜力并较为直观的发现系统中所

4、存在的不合理用能问题；在夹点分析的基础上提出优化改造方案可以达到系统节能、提高经济效益的目的。本文以25万吨/年的混合烷烃脱氢装置为研究对象，借助Aspenplus软件模拟其工艺流程并在流程模拟的基础上利用夹点技术对其换热网络进行优化改造并给出优化方案。本文的主要工作如下：（1）借助Aspenplus软件建立混合烷烃脱氢装置脱氢反应单元、产物分离单元、冷箱单元、MTBE精制单元、异构化单元的模型，模型的模拟结果与现场数据吻合良好，为后续能效优化奠定基础。（2）在AspenPlus模型的基础上对系统操作参数进行优化，模拟分析了

5、不同醇烯比、催化蒸馏塔回流比对MTBE精制单元能耗及产品纯度的影响，给出了上述参数的最优取值区间。（3）选取产物分离单元、MTBE精制单元、异构化单元作为优化系统，以现行工况为依据，对其用能情况进行统计，经统计，系统热公用工程总用量为45.3MW，冷公用工程总用量为34.3MW。利用夹点技术对优化系统进行分析，找出其夹点位置，并计算其节能潜力，结果显示产物分离单元、MTBE精制单元节能潜力较大，异构化单元节能潜力较小。（4）利用夹点技术对优化系统进行换热网络优化设计，并提出优化方案。综合考虑固定投资和节能效益等因素，最终选用

6、产物分离单元优化方案和MTBE精制单元方案1作为混合烷烃脱氢装置的最终优化方案，该优化方案预计可使冷热公用工程总用量分别降低8.04%和12.32%，节省0.35mpag规格的加热蒸汽量10.05t/h。目前国内的混合烷烃脱氢装置比较少见，本文的工作可以帮助大家深入了解装置的工艺流程和生产机理，所提出的节能优化方案可以为企业的节能改造提供参考，达到节能降耗、提高经济效益的目的。关键词：烷烃脱氢，过程模拟，节能,优化，夹点技术，换热网络IABSTRACTThelightolefinssuchaspropyleneandbuty

7、lenearewidelyusedinthepetrochemicalfield.Propyleneasanimportantintermediatecanbeusedintheproductionofpolypropylene,acrylonitrile,propyleneoxideandotherchemicalproducts.Aslowpollutionandhighoctanenumbergasolineoxygenate,MTBEcanbegeneratedbyisobutylenethroughetherifi

8、cationreaction.Atpresent,propyleneandisobutylenearemainlyfromthebyproductsofcatalyticcrackingandpetroleumcrackingtoethylene,what’smore,whoseoutpu