本研究基于世界首套40万吨/年轻油催化裂解制烯烃的工业示范装置运行数据,深入研究催化裂解制烯烃的工艺和过程优化。根据实际生产装置物流组成、产物组成,以轻油催化裂解制烯烃单元的高能耗分离装置为研究课题,采用分级精馏、热泵、乙烯制冷、丙烯制冷、夹点换热等措施,对深冷分离装置进行工艺和能量优化。首先通过关键组分的热力学性质研究,采用非极性体系的汽液相PR状态热力学方程,以流程稳态模拟技术作为研究方法,结合Aspen Plus商业模拟软件建立准确的的精馏分离数学模型,考察理论板数、各塔压力/温度、回流比等工艺参数对分离指标的影响。通过与工业示范生产装置对比,流程模拟与操作数据、设计数据吻合,关键位置的温度值与运行装置相差±5℃以内,验证了数学模型的准确性。模拟计算结果显示:聚合级乙烯产品30.00%,聚合级丙烯产品23.30%,双烯烃收率为53.30%,高于传统蒸汽裂解的乙烯丙烯收率(45%～48%)。其次在模型基础上对目前装置存在能耗瓶颈进行优化。通过模拟计算、热力学与实际数据比较建立合理的工艺流程,经过数据分析和换热网络的对比等方法,优化烯烃分离流程降低能耗,建立能耗比较模型。从定性到定量,有针对性地过对每个精馏体系进行分离优化,确定最佳进料塔板位置和最优回流比。结合夹点技术和Aspen Energy Analyzer对目前装置存在能耗瓶颈进行优化,通过换热网络的优化,能量逐级利用等手段,对不同工艺流程的能耗进行计算比较,减少装置能耗。优化的研究结果与基础工况相比,优化后总冷负荷减少10.55%,优化效果明显。综上,本文的研究结果可为轻油催化裂解制烯烃分离单元的工业化应用提供一定的科学依据。