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天然气与石油
由2016年12月
NATURAL GAS AND OIL
丙烷－丙烯精馏分离工艺能耗比较及前景展望
李金
西南石油大学化学化工学院，四川成都610500
摘要：为了降低丙烷-丙烯精增体系的能耗，结合相关精馏分离工艺进行比较，得到优化的理论依据。从现有的丙烷-丙烯分离方式出发，规定进料比例及流量，以得到质量分数99.6%的高纯度丙烯为要求，采用AspenPlusV8.6将常规精馏、热泵精馏、常规萃取精馏和隔壁塔萃取精馏进行模拟，再根据模拟结果，从能源消耗及设备投资等方面进行比较。就节约能耗方面来说，后三种精馏方式相比于常规精馏分别能节省能耗34.1%、20.2%及42.1%。结合各自的设备投资情况来看，热泵精馏及隔壁塔萃取精馆工艺具有明显优势。热泵精罐及隔壁塔萃取精馏工艺拥有广阔的工业应用前景，将是未来研究的重点方向。
关键词：丙烷；丙烯；热泵精馏；萃取精馏；隔壁塔；模拟 D0I:10. 3969 /j. issn. 1006 5539. 2016. 06. 010
0前言
丙烯是化工过程中用途十分广泛的中间物，能用于生产三大合成材料。丙烯主要来源于石油精炼所得的副产品，常常与氢气、乙烯、乙烷和丙烷等混合在一起。随着丙烯的需求不断上升以及催化剂研究在选择性及收率上的突破，由价格低廉的丙烷脱氢制丙烯得到了推广{]。在丙烯精制过程中，其与较轻组分如氢气、乙烷和乙烯等采用深冷分离及常规精馏都能较好分离，而与和丙烯沸点、相对分子质量等性质都很接近的丙烷，采用常规的精馏方法分离难度大，并需要消耗大量的能源(2)。
目前，有学者提出变压吸附法、变真空吸附法等在理论上能达到降低能耗效果，使用多孔物质进行吸附分离或是膜分离也是当下研究热门的分离方法，但材料开发、生产能力与操作时间在实际生产中都会有所限制[3]。目前，工业上精馏仍是大量分离丙烷-丙烯的首选。
分析丙烷-丙烯的物性参数及主要能耗，结合分离过程的理论，选择热耦合精馏或者萃取精馏来代替常规
收稿日期：2016-08-22
精馏能有效降低能耗，但同时会增加设备投资及操作费用。而到底采用种精馏方式是由能量消耗、设备投资与操作费用共同决定的。
本文通过规定工业级别量的丙烷一丙烯分离任务，借助流程模拟软件AspenPlusV8.6模拟三种工艺过程，在确保丙烯产品质量达到要求的基础上确定能耗。再根据流程特点估算设备投资费，为工艺上的丙烷-丙烯分离过程优化提供理论依据。
1精馏工艺简述 1.1常规精馏
丙烷一丙烯在常温、常压下很难分离。如果使用常规精馏，实际工业生产中往往采用高压条件(4)。常规精馏流程简单，但回流比太大，往往达到20左右，同时塔板数也较多，常采用上下塔的形式5]，见图1。即便如此，因其一次投资较少，操作稳定，检修方便，目前仍是丙烷-丙烯分离所采用的主流工艺。如在2014年投产的宁波海越丙烷脱氢制丙烯（60×10*t/a)装置中，丙烯产品分离塔共包括290块逆流塔盘，分为上下塔，塔盘数占产
作者简介：李金张（1995－），男，四川南充人，化学工程与工艺本科在读。万方数据