苯乙烯装置节能技术研究

【摘要】：最近，我国自主开发了苯乙烯生产的配套技术，这些技术具有无污染，无腐蚀的优点，但存在能耗较高问题。研究如何通过改造苯乙烯装置用能方案以降低其能耗，具有重大的现实意义。 本文围绕这一主题，基于某工程实例，开展了苯乙烯装置的节能技术研究。 通过对新旧装置的单元能耗数据的进行对比，发现改造后新装置能耗升高的主要部位在乙苯精馏单元，表现为高压蒸汽消耗量上升，原因主要在于改造后烷基化单元苯循环量过大。经分析发现，高苯烯比的烷基化反应催化剂和烷基化产物先分离后进行烷基转移的工艺路线是导致苯循环量增加主要原因。 采用人工智能图表法合成了乙苯部分的最优换热网络，以此作为指导，提出了乙苯部分的节能方案。此方案只需改变乙苯部分的工艺管道，用蒸汽凝液代替循环水来移走多乙苯塔冷凝器的热量，不需增加换热器，改动量较小。计算结果表明，此节能方案可以达到节省冷却水81.7t／h和多回收1.6t／h低压蒸汽的效果。 对苯乙烯装置苯乙烯部分的换热网络进行了研究，结合苯乙烯部分的实际换热网络流程，提出了苯乙烯部分的节能方案。此方案以脱氢气为乙苯回收塔再沸器供热充分利用其高品位的能量，需要新增2个换热器。计算结果表明，采用此方案可以节省冷却水128.5t／h，节省中压蒸汽2.5t／h。 本文应用夹点技术对苯乙烯装置进行了用能诊断。结果显示，苯乙烯装置中，传统采用废热锅炉发生低压蒸汽的热回收方案值得商榷，这些高温位的能量完全可以用来加热装置中的高温冷物流，从而节省高品位公用工程的消耗量。 通过采用夹点技术对苯乙烯装置的用能方案进行调优处理，提出了全流程能量集成的节能改造方案。此方案以烷基化产物代替中压蒸汽为乙苯回收塔再沸器供热，以脱氢产物代替高压蒸汽为乙苯塔再沸器供热，需要移动3台换热器的位置。计算结果表明，在改造工程量较小的情况下，此方案可以节省高压蒸汽7.8t／h，节省中压蒸汽3.8t／h，效益可达720.7万元／年。 【关键词】：乙苯 苯乙烯 换热网络 能量集成 节能
【学位授予单位】：青岛科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：TQ241.21
【目录】：

• 前言12-14
• 1 文献综述14-30
• 1.1 过程系统工程14-15
• 1.1.1 过程系统分析14
• 1.1.2 过程系统综合14-15
• 1.1.3 过程系统优化15
• 1.2 换热网络的优化改进研究15-23
• 1.2.1 换热网络的最优合成15-21
• 1.2.2 换热网络的分析21
• 1.2.3 换热网络的流程模拟21-22
• 1.2.4 换热网络的灵敏度分析22-23
• 1.2.5 换热网络的改造23
• 1.3 过程系统的能量集成研究23-25
• 1.4 苯乙烯工艺的研究进展25-29
• 1.4.1 乙苯生产工艺研究进展25-27
• 1.4.2 苯乙烯生产工艺研究进展27-28
• 1.4.3 苯乙烯装置的节能研究进展28-29
• 1.5 本文的主要研究内容29-30
• 2 苯乙烯装置的全流程模拟和用能分析30-50
• 2.1 苯乙烯装置的工艺流程简述30-34
• 2.1.1 烷基化单元30
• 2.1.2 乙苯精馏单元30
• 2.1.3 新乙苯脱氢单元30-31
• 2.1.4 老乙苯脱氢单元31
• 2.1.5 苯乙烯精馏单元31-34
• 2.2 苯乙烯装置的全流程模拟34-41
• 2.2.1 物性方法的选择34-36
• 2.2.2 单元模块的选择36
• 2.2.3 流股断裂和收敛方法的选择36-37
• 2.2.4 精馏塔塔板效率的确定37-38
• 2.2.5 与设计数据的比较38-41
• 2.3 苯乙烯装置的用能分析41-48
• 2.3.1 换热器负荷数据41-44
• 2.3.2 新旧流程单元能耗对比分析44-47
• 2.3.3 全装置新老流程总能耗对比47
• 2.3.4 苯乙烯装置能耗升高的原因及改进方向47-48
• 2.4 本章小结48-50
• 3 苯乙烯装置换热网络的研究50-74
• 3.1 换热网络的最优合成50-56
• 3.1.1 最小换热温差的确定50-52
• 3.1.2 换热网络最优合成的智能图表法52-53
• 3.1.3 人工智能图表法合成换热网络的步骤53-56
• 3.2 乙苯部分最优换热网络的合成56-62
• 3.2.1 乙苯单元物流基础数据的提取56
• 3.2.2 乙苯单元最优换热网络合成结果56-61
• 3.2.3 乙苯部分换热网络结果分析及改造方案确定61-62
• 3.3 苯乙烯部分最优换热网络的合成62-72
• 3.3.1 苯乙烯单元物流基础数据的提取62-63
• 3.3.2 苯乙烯单元最优换热网络合成结果63-66
• 3.3.3 苯乙烯部分换热网络结果分析及改造方案确定66-72
• 3.4 本章小结72-74
• 4 苯乙烯装置全系统能量集成研究74-96
• 4.1 过程系统能量集成研究方法74-76
• 4.1.1 通过原料预热实现热集成的研究74-75
• 4.1.2 通过改变塔压实现热集成的研究75
• 4.1.3 中间再沸器和中间冷凝器的添加75
• 4.1.4 热泵精馏75-76
• 4.1.5 分离单元参与过程集成过程中的具体步骤76
• 4.2 苯乙烯装置用能诊断76-82
• 4.2.1 物流数据的提取76-77
• 4.2.2 过程夹点的确定77
• 4.2.3 过程系统的组合曲线与总组合曲线77-80
• 4.2.4 分离的总组合曲线80-82
• 4.2.5 计算结果分析82
• 4.3 苯乙烯装置用能调优82-93
• 4.3.1 最优夹点温差的确定82
• 4.3.2 精馏单元与过程的能量集成82-91
• 4.3.3 最终节能方案91-93
• 4.3.4 苯乙烯装置节能方案效果93
• 4.4 本章小结93-96
• 结论96-98
• 参考文献98-102
• 致谢102-103
• 攻读硕士学位期间的主要研究成果103-104
• 独创性声明104
• 关于论文使用授权的说明104

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