年产60万吨甲醇制⼄烯装置的设计——⼯艺计算⽬录1概述(3)1.1甲醇制⼄烯的研究和⽣产概况(3)1.1.1MTP⼯艺(3)1.1.2MTO及DMTO⼯艺(4)1.2甲醇制低碳烯烃的原理(6)1.2.1主要化学反应和反应动⼒学(6)1.2.2氧内盐机理(7)1.2.3碳烯离⼦机理(7)1.2.4串联型机理(7)1.2.5平⾏型机理(8)1.3设计任务(8)1.3.1设计要求(8)1.3.2设计内容(9)1.4过程模拟计算简介(9)1.4.1AspenPlus模拟软件(9)1.4.2AspenPlus软件的使⽤(11)2⼯艺流程设计(13)2.1⼯艺流程设计概述(13)2.2反应器(14)2.2.1甲醇转化为烯烃的反应特征(14)2.2.2反应器及反应条件的选择(15)2.2.3物料衡算(16)2.2.4反应器及再⽣器尺⼨设计⼀览表(17)2.3换热器(18)2.3.1冷、热物流热状况及换热要求(18)2.3.2换热器模拟计算结果(19)2.3.3换热器E0101设计尺⼨⼀览表(20)2.4精馏塔(21)2.4.1精馏塔设计概述(21)2.4.2精馏塔简捷模拟计算(22)2.4.3精馏塔严格模拟计算(25)2.4.4T0201精馏塔设计参数及尺⼨⼀览表(30)2.4.5精馏塔模拟计算结果汇总(30)3⼯艺模拟计算结果(32)3.1物料及能量衡算⼀览表(32)3.2产品产量及纯度(38)4环境保护及安全防护(39)4.1安全防护措施及意义(39)4.2环境保护措施及意义(39)5总结(41)参考⽂献(42)致谢.....................................................................................................................错误！未定义书签。1概述1.1甲醇制⼄烯的研究和⽣产概况由煤经合成⽓制甲醇⼯艺和烯烃⽣产聚烯烃及其他下游产品的⼯艺已经是成熟技术，甲醇制低碳烯烃⼯艺是煤制烯烃路线的关键技术，也是瓶颈技术[1]。⽬前国内外具有代表性的甲醇制低碳烯烃⼯艺主要有MTO和MTP两种。1.1.1MTP⼯艺甲醇制丙烯（MTP）⼯艺由德国Lurgi公司开发，以丙烯为主要产物，以⼤量汽油、液化⽯油⽓和燃料⽓为副产物。该⼯艺的主要装置为三个绝热固定床反应器，其中两个在线⽣产、⼀个在线再⽣，以及分离装置。1.1.1.1MTP⼯艺流程MTP⼯艺流程⽰意图如下：图1.1MTP⼯艺流程⽰意图⾸先将甲醇脱⽔为⼆甲醚，然后甲醇、⽔、⼆甲醚混合物进⼊第⼀个MTP反应器，同时还补充适量的⽔蒸⽓。反应在400～450℃、0.13～0.16MPa下进⾏,⽔蒸汽补充量为0.5～1.0kg/kg甲醇。此时甲醇和⼆甲醚的转化率为99%以上,丙烯为烃类中的主要产物。为获得最⼤的丙烯收率,还附加了第⼆个MTP反应器。反应出⼝物料经冷却,并将⽓体、有机液体和⽔分离。其中⽓体先经压缩,并通过常⽤⽅法将痕量⽔、CO2和⼆甲醚分离。然后,清洁⽓体进⼀步加⼯得到纯度⼤于97%的化学级丙烯。不同烯烃含量的物料返⾄合成回路作为附加的丙烯来源。为避免惰性物料的累积,需将少量轻烃和C4/C5馏分适当放空。汽油也是本⼯艺的副产物,⽔可作为⼯艺发⽣蒸汽,⽽过量⽔则可在作专⽤处理后供农业⽣产⽤[2]。1.1.1.2MTP⼯艺催化剂Lurgi公司开发的固定床MTP⼯艺,虽没有披露其详细催化剂制备⽅法,但最新报道称是由德国南⽅化学公司(SdChemie)提供的专⽤沸⽯催化剂。并称该催化剂不但对丙烯具⾼选择性，⽽且可在接近反应温度和压⼒下⽤氧含量达21%的氮⽓就地再⽣[3]。1.1.2MTO及DMTO⼯艺最早提出MTO(甲醇制烯烃)的是Mobil公司,该公司在实现了MTG(甲醇制汽油)的⼯业化后,考虑到固定床在温度场及传热⽅⾯的弱点,在1986年与德国Uhde及URBK两公司合作进⾏了密相流化床反应器的MTG试验,取得了流化床优于固定床的结果。在此之后,⼜在该装置上进⾏了MTO试验；但其⽬标仍是液体燃料，即MOGD[甲醇-烯烃(烃齐聚)-汽油及中间馏分油]。当时原油价格的疲软使得MTG流化床反应器与MOGD⼯艺均未能⼯业化；此后,研究⼈员把⽬标转向取得烯烃,并主要致⼒于提⾼选择性并解决催化剂的稳定性和寿命,取得了突破性的进展。1996年初,美国UOP与挪威NorskHydro合作完成了甲醇进料量为0.5t/d的中间试验,采⽤磷酸硅铝分⼦筛,