丙烷脱氢深冷液化流程的氢气膜分离改造优化

发布时间：2022-08-08 10:57

　　丙烷脱氢工艺是丙烯的重要新增来源,其反应产物含有大量不凝组分（主要是氢气）,导致传统的深冷液化流程能耗巨大。具体地,高压丙烷脱氢工艺深冷液化流程中,大量氢气随反应产物压缩,压缩能耗大;氢气积累导致低压丙烷脱氢工艺深冷液化流程在-90°C以下进行,深冷负荷大。对此,本文提出了采用氢气膜分离对丙烷脱氢深冷液化流程进行改造,膜分离脱除反应产物中的大部分氢气,减少后续液化的处理量并提高碳三分压,改善深冷液化过程,提高液化流程的经济效益。以年产35万吨丙烯的丙烷脱氢装置为例,采用HYSYS软件对高、低压丙烷脱氢深冷液化流程的膜分离改造工艺进行模拟优化,确定经济效益最大的操作参数。针对高压STAR工艺的深冷液化流程,本文提出在降温过程中嵌入膜分离单元实现梯级压缩。在浅冷单元之后嵌入膜分离单元,脱除大量氢气的同时实现梯级压缩。最优的浅冷压力为2.40 MPa、浅冷温度为-24°C,膜面积为2680 m~2,总压缩能耗由7040 kW降低至5890 kW,节约公用工程约600万元/年;氢气浓度由82.8 mol%提高到99.0 mol%,回收率超过85%,综合考虑节能和氢气产出,年经济效益增加8700... 

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
引言
1 文献综述
    1.1 丙烯的主要生产工艺
    1.2 丙烷脱氢工艺
        1.2.1 Oleflex工艺
        1.2.2 Catofin工艺
        1.2.3 STAR工艺
    1.3 丙烷脱氢工艺的深冷液化流程
        1.3.1 高压丙烷脱氢工艺的深冷液化流程
        1.3.2 低压丙烷脱氢工艺的深冷液化流程
    1.4 氢气膜分离
        1.4.1 氢气膜分离概述
        1.4.2 氢气膜分离机理
        1.4.3 氢气膜分离工艺
    1.5 选题依据与研究内容
2 工艺设计与优化基础
    2.1 化工流程模拟软件和物性方法的选择
        2.1.1 流程模拟软件的选择
        2.1.2 物性方法的选择
    2.2 传统高压丙烷脱氢深冷液化流程的模拟
    2.3 传统低压丙烷脱氢深冷液化流程的模拟
    2.4 氢气分离膜的选择与计算
    2.5 经济分析基础
    2.6 本章小结
3 高压丙烷脱氢液化流程的膜分离/梯级压缩改造
    3.1 膜分离脱氢/梯级压缩改造工艺
        3.1.1 膜分离脱氢/梯级压缩改造对氢气分离效果的影响
        3.1.2 膜分离脱氢/梯级压缩改造对压缩能耗的影响
        3.1.3 膜分离脱氢/梯级压缩改造对碳三损失的影响
        3.1.4 膜分离脱氢/梯级压缩改造工艺的经济分析
    3.2 膜分离脱氢脱水/梯级压缩改造工艺
        3.2.1 预脱水、粗氢气提浓效果的分析
        3.2.2 膜分离脱氢脱水/梯级压缩改造对水含量的影响
        3.2.3 膜分离脱氢脱水/梯级压缩改造对氢气分离效果的影响
        3.2.4 膜分离脱氢脱水/梯级压缩改造对压缩能耗的影响
        3.2.5 膜分离脱氢脱水/梯级压缩改造对碳三损失的影响
        3.2.6 膜分离脱氢脱水/梯级压缩改造工艺的经济分析
    3.3 本章小结
4 低压丙烷脱氢液化流程的多级膜分离/浅冷改造
    4.1 单级膜分离/浅冷改造工艺
        4.1.1 预冷温度的选取
        4.1.2 单膜/浅冷改造对氢气分离效果的影响
        4.1.3 单膜/浅冷改造对深冷负荷的影响
        4.1.4 单膜/浅冷改造对碳三损失的影响
        4.1.5 单级膜分离/浅冷改造工艺的经济分析
    4.2 两级膜分离/浅冷改造工艺
        4.2.1 两级膜/浅冷改造对氢气分离效果的影响
        4.2.2 两级膜/浅冷改造对深冷负荷的影响
        4.2.3 两级膜/浅冷改造对碳三损失的影响
        4.2.4 两级膜分离/浅冷改造工艺的经济分析
    4.3 本章小结
结论
创新点与展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢



本文编号：3671384