MTBE裂解制异丁烯装置模拟与节能研究

摘要

MTBE裂解制异丁烯是目前使用最广泛的生产异丁烯的技术路线，该技术原料易得，生产规模较大，但是存在能耗较高的问题。因此通过改造MTBE裂解制异丁烯装置的用能方案来降低其能耗，具有非常重要的现实意义和实用价值。本文围绕这一主题，基于某工程实例，对MTBE裂解制异丁烯装置进行了严格的数学模拟，在此基础上运用夹点技术对其换热网络进行了优化，并研究了该装置的精馏塔与过程系统的热集成，获得了显著的节能效果。
　　基于MTBE裂解制异丁烯装置的工艺流程数据对其进行了严格的数学模拟。首先，分析流程中涉及的物料体系，选择UNIQ-RK物性方法作为全局物性方法，然后以物料衡算和能量衡算为基础，选取合适的单元模块，同时规定各单元模块的过程参数，并确定计算时所需断裂的流股，选择Wegstein收敛方法进行模拟计算，迭代精度选择0.0001。将工艺流程的模拟结果与设计数据进行比较，结果表明，模拟结果与设计数据具有较高的一致性。由此可知，模拟过程所选择的物性方法是合适的，建立的操作单元的模型是准确可靠的。可靠的流程模拟结果为之后的装置节能研究提供了有力的数据支持和理论参考。
　　在正确的MTBE裂解制异丁烯装置模拟结果基础之上，利用夹点技术知识对其换热网络进行节能研究。分析流程中涉及的各个物流并提取了其中17股物流的物性数据作为节能研究的基础物流数据。确定最小传热温差为20℃，基于提取的物流数据，作出相应的冷热组合曲线，由此确定其能量目标，即最小冷公用工程为1877.09kW，最小热公用工程用量为1689.39kW，进而依据夹点设计原则得到理论的最大换热回收网络(MER网络)。最后将该换热网络匹配进行模拟，得到一个实际的MER网络，并对其进行能耗计算，结果表明，与原有换热网络相比，在实际的MER网络中，冷公用工程可节能10.38％，而热公用工程可节能11.41％。
　　对MTBE裂解制异丁烯装置进行了热集成研究，实现了精馏塔与背景过程的热集成，获得了显著的节能效果。具体而言，与原有换热网络相比，在改造后的换热网络中，节省的冷公用工程量为864.4KW，即节能41.27％，节省的热公用工程量为759.27kw，即节能39.82％。

目录

文摘

英文文摘

符号说明

前言

1 文献综述

1.1 过程系统工程

1.1.1 过程系统综合

1.1.2 过程系统分析

1.1.3 过程系统优化

1.1.4 过程系统能量集成

1.2 换热网络的研究

1.2.1 新装置换热网络的最优合成

1.2.2 现有装置换热网络的优化改造

13 MTBE裂解制异丁烯工艺及节能研究

1.3.1 MTBE裂解制异丁烯工艺

1.3.2 MTBE裂解制异丁烯装置的节能研究

1.4 课题的主要研究内容

2 MTBE裂解制异丁烯装置稳态模拟

2.1 MTBE裂解制异丁烯装置流程简述

2.1.1原料预处理与裂解反应

2.1、2 产物分离部分

2.1.3 产物精制部分

2.2 MTBE裂解制异丁烯装置流程的流程模拟

2.2.1 确定物性方法

2.2.2 建立主要单元模块的模型

2.2.3 收敛方法和流股断裂的选择

2.3 模拟结果和分析

2.4 本章小结

3 MTBE裂解制异丁烯装置节能潜力分析研究

3.1 物流数据提取

3.2 能量目标确定

3.3 最大热回收网络设计

3.3.1 夹点以上

3.3.2 夹点以下

3.3.3 完整设计

3.4 MER换热网络的流程模拟与能耗分析

3.4.1 MER换热网络的流程模拟

3.4.2 MER换热网络能耗分析

3.5 本章小结

4 MTBE裂解制异丁烯装置能量集成研究

4.1 过程系统能量集成研究方法

4.1.1 通过进料预处理实现热集成的研究

4.1.2 通过改变塔压实现热集成的研究

4.1.3 通过采用中间再沸器和中间冷凝器实现熟集成的研究

4.1.4 通过采用热泵精馏实现热集成的研究

4.2 MTBE裂解制异丁烯装置能量集成节能研究

4.2.1 精馏塔的用能现状

4.2.2 背景过程总组合曲线

4.2.3 醚精制塔T1与背景过程的热集成

4.2.4 异丁烯脱重塔T4与背景过程的热集成

4.2.5 异丁烯脱轻塔T5与背景过程的热集成

4.2.6 甲醇回收塔T6与背景过程的热集成

4.3 本章小结

结论

参考文献

致谢

攻读硕士期间主要研究成果