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甲醇制烯烃(MTO)开创了以煤或天然气等非石油资源为原料大规模制取低碳烯烃的新路径,该方法的实施有利于提高国内烯烃自给率以满足下游产品发展需求,还能有效缓解石油供需矛盾,确保国家能源安全。目前普遍认为MTO的产物回收应注重预处理过程中对含氧化合物的脱除,以及烯烃分离中脱甲烷过程的中冷化。通过对现有MTO分离工艺研究发现,当前的吸收—脱甲烷中冷分离流程存在吸收剂循环量大、尾气中乙烯含量高的缺点,所以进一步优化分离工艺来提高烯烃收率,增强装置的经济性,已成为各生产企业面对国际油价低迷和未来同行激烈竞争的不二选择。 本文在对比目前中冷脱甲烷技术的基础上,按其特点可归纳出吸收—脱甲烷和预切割—脱甲烷两类分离流程。针对甲醇处理量为1800 kt/a的MTO装置采用Aspen Plus流程模拟软件分别对这两类流程进行模拟和分析。选用RK-SOVE状态方程和RadFrac模块进行计算并与实际工况进行对比,验证了模型的可靠性。同时对进料位置、中间冷却器位置和处理量进行灵敏度分析,着重考察了吸收剂使用量及其组成对分离效果的影响。模拟结果表明,预切割—脱甲烷工艺在降低乙烯损失和吸收剂用量方面对吸收—脱甲烷工艺进行了改进。灵敏度分析显示除预切割—脱甲烷工艺的吸收剂用量外,其余考察变量均存在最优值。 本文将变压吸附技术引入中冷分离流程中,针对三种前脱丙烷的MTO中冷分离流程提出吸附—精馏耦合的改进措施,并对这三种改进流程(方案A以丙烯塔底丙烷作为吸收剂的吸附—精馏耦合;方案B以脱乙烷塔底的混合C3作为吸收剂的吸附—精馏耦合;方案C以低压脱丙烷塔顶的混合C3作吸收剂的吸附—精馏耦合)进行物料衡算。结果表明,三种方案都能提高烯烃的收率,利用吸附—精馏耦合脱甲烷技术可为MTO装置多盈利2648~2880万元/a。其中方案A,对现有流程影响最小;方案C在节能和提高收率方面最突出;当选择方案B或C时应注意改进流程对脱丙烷系统的影响,故推荐C作为新装置的选择。