洁净煤技术

作者：陈诗瑶, 申峻, 王玉高, 刘刚, 牛艳霞, 盛清涛

关键词：甲醇制芳烃（MTA）,流程模拟,换热网络,动力学参数修正,CO2减排

苯、甲苯、二甲苯作为重要的基础化工原料，目前主要来源于石油裂解，而我国富煤少油，同时煤基甲醇产能过剩，因此需积极发展煤基甲醇制芳烃（MTA）生产工艺，对石油制芳烃进行补充，同时在“双碳”背景下，加强节能减排。MTA工艺流程主要分为4部分，即甲醇芳构化单元、芳烃-非芳烃分离单元、芳烃分离单元和非芳烃分离单元。根据不同物质及操作条件对MTA各单元选取了不同物性方法，分别为PRMHV2、UNIFAC、SRK、PENG-NOB，并修正其反应动力学参数，使模拟结果与试验结果基本一致。在此基础上，利用Aspen Plus对MTA工艺进行全流程模拟，通过灵敏度分析，优化了反应器、萃取精馏塔、甲苯提纯精馏塔的操作条件，最后采用变压精馏、完全热耦合精馏方法完成节能改造，并利用Aspen Energy Analyzer对工艺流程进行换热网络优化。结果表明，优化得到的反应器最佳反应条件为470 ℃，催化剂用量为7 000 kg，萃取精馏塔的最佳萃取剂用量为10 000 kg/h，甲苯提纯精馏塔的塔板数量为59，进料位置为29，回流比为3。节能改造后，变压精馏节约能耗43%，CO2排放量降低227.3 kg/h；完全热耦合精馏节约能耗56.26%，CO2排放量降低185.5 kg/h。经换热网络优化，MTA工艺节约能耗52.82%，即36.34 MW，减少CO2排放量64.40%，即6 282 kg/h。最终主产物的模拟结果为：纯度97.89%的苯产量397.28 kg/h，纯度99.99% 的甲苯产量2 772.81 kg/h，纯度99.99%的二甲苯产量5 486.49 kg/h。利用化工流程模拟软件对MTA工艺进行操作条件优化及节能改造，为实现MTA工艺工业化提供了参考意义，同时符合我国节能减排要求。

来源：2022年第01期

《洁净煤技术》期刊编辑部

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