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乙烯装置低温分离流程模拟与优化

谭明松  
【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。


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