《表1 烯烃分离过程操作参数》

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《MTO烯烃分离过程的多目标操作优化》

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烯烃合成的反应产物需要送往烯烃分离的精馏过程来得到聚合级产品，所以在模拟过程中需要控制一些指标来保证产品的质量。脱丙烷塔操作压力较高时，提馏段和再沸器会因为聚合物生成而堵塞；操作压力较低时，塔顶温度较低，冷冻功耗随之增加。采用高低压脱丙烷工艺可以保持较小的冷冻功耗和减少聚合物的生成。高压脱丙烷塔操作压力为1.85 MPa（G），塔顶温度为15.8℃，塔釜温度为80℃。塔釜液中含C3约5.5%（质量），釜液经换热冷却至40℃送入低压脱丙烷塔塔顶。低压脱丙烷塔操作压力为0.77 MPa（G），塔顶温度为14.4℃，塔釜温度为79.2℃[26]。脱丁烷塔在0.37 MPa（G）下操作，塔顶温度为46.8℃，塔釜温度为92.6℃。需要控制塔顶产品中C5含量和塔底产品中C4含量分别在0.5%和1.0%以下。对于脱甲烷塔而言，原料气经过四段压缩后逐级冷却到-37℃，分成气液两相进入脱甲烷塔不同位置。同时采用丙烷作为冲洗介质，可有效回收脱甲烷塔塔顶物料中的乙烯组分，减少乙烯的损失。此时塔顶操作压力为2.65 MPa（G）。依靠丙烯制冷装置-40℃丙烯即可提供所需冷量，降低了深冷分离装置的投资[27]。脱乙烷塔在2.40 MPa（G）下操作，塔顶温度为-20.4℃，塔釜温度为62.7℃。脱乙烷塔塔顶产品中C3含量控制在0.5%以下，塔底产品中C2H6含量控制在0.02%以下[28]。乙烯精馏塔操作压力为1.64 MPa（G）左右[29]，相应塔顶温度为-34.3℃左右，塔顶冷凝器使用-40℃丙烯制冷。在乙烯塔顶部出现甲烷恒浓区，故设置巴氏精馏段以除去轻组分，采取第7块板侧线采出乙烯产品以保证纯度。乙烯精馏塔温度分布范围广，适宜在提馏段设置中间再沸器以回收冷量。丙烯精馏可分为低压精馏工艺和高压精馏工艺[30]。低压丙烯精馏流程中常常采用热泵流程以节省能耗[31]；高压精馏工艺流程多采用急冷水和水洗水加热。对烯烃装置而言，从投资和操作费用相比较，低压方案无法与高压丙烯精馏方案相竞争。本文采用上下双塔丙烯精馏工艺，操作压力为1.80 MPa（G）。塔顶可得到聚合级丙烯，塔底物流中的一部分丙烷经过冷却用作脱甲烷塔的洗涤介质。控制聚合级产品为99.9%乙烯、99.6%丙烯产品。烯烃分离过程的操作参数如表1所示。