论文总字数：18666字

摘 要

乙烯、丙烯等低碳烯烃是重要的基本化工原料之一，广泛应用生产合成材料，有机合成，精细化学品的合成等方面。目前，乙烯、丙烯主要来源于石油的催化裂解，但由于我国石油资源紧缺，加之我国经济的飞速发展，其供需矛盾日益突出，因此寻求新的非石油路线的低碳烯烃生产工艺迫在眉睫。MTO（Methanol To Olefin）技术，这项工艺收率高，效益高，符合绿色发展战略。

本设计利用Aspen Plus化工流程软件，对甲醇制烯烃分离精制工段进行模拟。得到乙烯的产量为26.597万吨/年，纯度99.95％。丙烯产量为25.936万吨/年,纯度99.6％，C₄产量8.56万吨/年。基本实现年产60万吨烯烃的目标。为了提高丙烯的纯度，最后一章，对分离工段部分塔设备进行灵敏度分析。以脱丙烷塔为例，优化后的塔板数是60，回流比1.3，进料位置37块板。优化后，得到最优操作参数，提高了产品纯度，丙烯纯度由99.58％提高到99.6％，节约成本，从而提高了该工艺的经济效益。

关键词：甲醇制烯烃，分离流程，Aspen Plus模拟

Abstract：Low-carbon olefins such as ethylene and propylene are one of the most important basic chemical raw materials. They are widely used in the production of synthetic materials, organic synthesis, synthesis of fine chemicals and so on. At present, ethylene and propylene mainly come from catalytic cracking of petroleum, but due to the shortage of petroleum resources and the rapid development of China"s economy, the contradiction between supply and demand has become increasingly prominent, so it is urgent to find a new non-petroleum route of low-carbon olefin production process. MTO (Methanol to Olefin) technology, which has high yield and high efficiency, conforms to the green development strategy.

This design uses Aspen Plus chemical process software to simulate the separation and refining section of methanol to olefins. The yield of ethylene is 265.97 million tons per year with 99.95% purity. Propylene output is 259.36 million tons per year, purity 99.6%, and C4 output is 856 million tons per year. The target of annual production of 600,000 tons of olefins has been basically achieved. In order to improve the purity of propylene, in the last chapter, sensitivity analysis of some tower equipment in the separation section is carried out. Taking the depropane tower as an example, the optimized number of trays is 60, reflux ratio is 1.3, and feed position is 37 plates. After optimization, the optimum operating parameters were obtained, and the purity of the product was increased from 99.58% to 99.6%. The cost was saved and the economic benefit of the process was improved.

Key words: Methanol to olefins, Separation process, Aspen Plus simulation

目录

1 前言 3

2 文献综述 4

2.1乙烯与丙烯的简介 4

2.2乙烯与丙烯的主要用途 5

2.3 乙烯、丙烯的国内外供需 5

2.4 制备烯烃的方法 7

2.5 MTO 工艺技术的发展概况 9

2.6 MTO的分离工艺的选择 10

2.7 研究内容和目标 13

3 MTO分离工段模拟 16

3.1 MTO分离工段概述 16

3.2模拟方法选择 17

3.3 MTO分离工艺的模拟 18

3.4 分离工段部分塔的物料衡算汇总 19

4 分离工段部分塔设备操作参数的优化 27

4.1脱丙烷塔的操作参数优化 27

4.2脱甲烷塔的操作参数优化 30

4.3 乙烯精馏塔的操作参数优化 33

4.4 丙烯精馏塔的操作参数优化 34

结论 38

参考文献 39

致谢 40

1 前言

乙烯、丙烯等低碳烯烃是非常重要的基本化工原料。乙烯主要应用于合成材料、有机合成、医药合成、高新材料的合成等方面，丙烯主要应用于重要有机化工原料的生产、合成树脂、合成橡胶以及精细化学品的合成等方面。随着工业经济发展，对乙烯、丙烯的需求量也不断的增大，而乙烯丙烯的生产原料石脑油、轻柴油等资源，日益短缺，从而导致我国的乙烯、丙烯市场供远小于求，要依靠进口的乙烯下游产品，来满足国内的需求。所以，国内的乙烯生产技术迫切需要改进，要尽快地掌握先进生产技术。

“富煤，贫油，少气”是我国的能源结构特色，因此，我国也将以煤炭为主要的原料，充分利用好资源。煤制烯烃技术，主要就是由煤生产出甲醇，再生产出乙烯、丙烯等产品的技术统称，包括：甲醇制烯烃技术（MTO）、甲醇制丙烯技术（MTP)。丰富的煤炭储量为MTO/MTP技术的实现，提供了先天的优越条件，占有一定的经济优势。

2 文献综述

2.1乙烯与丙烯的简介

乙烯

表2- 1 乙烯的物性数据

丙烯

表2- 2 丙烯的物性数据

2.2乙烯与丙烯的主要用途

表2- 3 乙烯、丙烯的主要用途

2.3 乙烯、丙烯的国内外供需

2017年，我国的乙烯产量达到1821.8万吨，表观消费量达到2036.9万吨/年，乙烯进口量达到215.7万吨，其规模仍在扩大。预计2018-2019年，乙烯的表观消费量：2100/2200万吨，当量消费：4600/4800万吨。

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