碳三选择性加氢能量耦合催化精馏过程的模拟研究

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1、碳三选择性加氢能量耦合催化精馏过程的模拟研究OnthesimulationofthermallycoupledcatalyticdistillationprocessforC3alkyneselectivehydrogenation学科专业：化学工程研究生：田禾指导教师：袁希钢教授天津大学化工学院二零一四年五月万方数据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。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

2、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：年月日万方数据摘要丙烯，作为现代石油化工的基础原料，在国民经济中具有非常重要的地位。丙烯主要来源于原油热裂解。热裂解获得的碳三馏分中含有丙炔（MA）、丙二烯（PD）等杂质，需要加氢

3、脱除。本文首先将催化加氢引入脱乙烷塔提馏段，形成催化加氢-脱乙烷塔耦合工艺，并使用AspenPlus软件对该过程进行了模拟。该工艺一方面利用精馏塔的分离特性提高反应选择性，另一方面利用加氢反应热分担再沸器的热负荷。模拟结果表明，反应选择性可以提高13.8%，再沸器热负荷可以节约9.91%。之后，本文利用丙烯塔MAPD富集于塔釜的特点，将催化加氢引入丙烯塔提馏段，提出了催化加氢-丙烯塔耦合工艺，并进行了严格模拟与研究。模拟结果表明，反应选择性可进一步提高34%。常规原油热裂解制丙烯过程中，需要使用高耗能的精馏技术对不同碳原子数馏分进行逐一分离，因此节能是一个非常重要的课题。对于多塔的分离，采用

4、能量耦合可以提高精馏过程的可逆性，从而大大降低能耗。本文将催化精馏与能量耦合相结合，充分利用二者的优点，提出了用碳三选择性加氢部分能量耦合催化精馏工艺代替脱乙烷塔、加氢反应器、丙烯塔的常规流程，对该工艺进行了严格模拟优化，并对其特性进行分析。从模拟结果可以看出，碳三选择性加氢部分能量耦合催化精馏工艺可以使丙烯收率提高0.74%，年度冷公用工程费用降低2.44%。最后，本文又提出了用碳三选择性加氢全热耦合催化精馏工艺代替预脱甲烷塔、脱乙烷塔、加氢反应器的常规流程，对该工艺进行了严格模拟优化，并对其特性进行分析。模拟得结果显示，碳三选择性加氢全热耦合催化精馏工艺可以使丙烯收率提高0.46%，年度

5、冷公用工程费用降低14.6%。关键词：能量耦合催化精馏流程模拟系统工程万方数据ABSTRACTPropylene,asakindofbasicmaterialinmodernpetrochemicalindustry,playsanimportantroleinthenationaleconomy.Thermalcrackingofhydrocarbonsisthemajorsourceofpropyleneproduction.TheC3-cutstreamtypicallycontainsmethylacetylene(MA)andpropadiene(PD),whichhavetobe

6、removed.SelectivehydrogenationoftheC3-cutistheestablishedrouteforthis.Inthispaper,theconfigurationofcatalyticdistillationcolumnforC3selectivehydrogenationwasproposed.WhilecompletingseparationofC2andC3indethanizer,MAPDcontainedintheC3-cutwerehydrogenatedselectively.Thisprocesshadtwoadvantages:thesel

7、ectivitycouldberaisedeffectivelyinthedistillationcolumn;theliquidcouldusetheheatofhydrogenationforvaporization,thenthedutyofreboilercouldbereduced.SimulationofthisprocesswasperformedbyusingAspenPlussoftware