甲醇制烴基燃料技術分析

何瑞忠（冀中能源峰峰集團有限公司，河北`邯鄲`056500）

甲醇制烴基燃料技術分析

何瑞忠
（冀中能源峰峰集團有限公司，河北`邯鄲`056500）

甲醇制烴基燃料主反應器的反應轉化率及選擇性決定了該工藝的先進性，反應屬于強放熱反應，對反應器的設計有較高的工藝要求。介紹甲醇制烴基燃料技術方案，提出節(jié)能措施。

甲醇制烴基燃料；甲醇；節(jié)能措施

一、概述

我國液體燃料面臨兩個迫切問題，一是總量不足，每年從國外進口大量的原油和成品油；二是品質不高，我國汽油的近80%來自FCC過程，存在的最大問題是烯烴含量高。此外硫含量高也是我國汽油面臨的主要問題之一。北京地方標準和國Ⅲ汽油標準中，對烯烴、苯以及硫的含量均作了更加嚴格的規(guī)定。采用現(xiàn)有的煉油技術，要滿足上述標準的要求，不僅具有一定的技術難度，而且在成本上也會有很大的增加。

國內旺盛的汽油需求和日益匱乏的石油資源迫使我國能源供應尋找新的出路。甲醇制烴基燃料工藝是目前技術比較成熟，經(jīng)濟上可行的能源替代技術。

甲醇制烴基燃料技術對于解決國內嚴重過剩的甲醇產(chǎn)能是非常必要的。從投資上考慮，甲醇制烴基燃料一般采用兩步法，第一步甲醇生成二甲醚，第二步二甲醚生成烴基燃料。

第一步所采取的工藝和目前國內的二甲醚流程類似，只需要在其后另加一套制烴基燃料反應器即可。該工藝易于控制，產(chǎn)品可以是二甲醚，也可以是烴基燃料，產(chǎn)品質量穩(wěn)定，具有較強的競爭力。通過工藝參數(shù)的調整還可以多產(chǎn)芳烴以適應市場的變化，提高經(jīng)濟效益。

二、甲醇制烴基燃料工藝技術方案

甲醇制烴基燃料主反應器的反應轉化率及選擇性決定了該工藝先進與否。因該反應屬于強放熱反應，對反應器的設計有較高的要求。較理想的是兩步法。

第一步如圖1所示，甲醇在固定床內催化脫水生成二甲醚。采用“甲醇氣相脫水法”制二甲醚的工藝路線，并選用成都天成碳一化工有限公司開發(fā)的反應一精餾一體化甲醇氣相催化脫水制二甲醚新工藝技術。

圖1　甲醇氣相脫水制二甲醚工藝流程簡圖

第二步脫水平衡組分和后面循環(huán)來的輕質烴經(jīng)冷卻、混和后進入ZSM-5固定床反應器生成烴基燃料，如圖2所示。

隨著催化劑失活，反應熱點逐漸下移到床層下部，在有甲醇或二甲醚排出時表示床層需要再生。在整個周期內選擇性有變化，烴基燃料收率在所得烴類中平均占85%。

受兩步法工藝的影響，產(chǎn)品烴基燃料中含有大量的均四甲苯，不能完全作為烴基燃料燃燒。一般來講，兩步法甲醇烴基燃料中均四甲苯的含量為5%～l0%。烴基燃料中均四甲苯含量過高容易導致發(fā)動機積碳，溫度過低時，均四甲苯容易從烴基燃料中析出，因此，需要將均四甲苯從烴基燃料中提取出來。

從另外一個角度講，甲醇烴基燃料的組成中芳烴含量偏高，密度較大，燃燒時容易形成黑煙，膠質含量也偏高，因此，MTG工藝需要配套烴基燃料蒸餾塔，通過簡單蒸餾將烴基燃料和重芳烴分開。此舉可以降低烴基燃料終餾點，減少膠質含量，提高烴基燃料質量。

目前一般的甲醇制烴基燃料工藝分為甲醇制烴基燃料單元、粗烴基燃料分離單元和重芳烴分離單元。在該工藝中，產(chǎn)品分布為燃料氣3%、液化氣15%、穩(wěn)定烴基燃料72%、重芳烴10%。在液化氣和重芳烴價格便宜的地區(qū)，顯然MTG工藝是沒有利潤的。常規(guī)的MTG工藝如圖3所示。

圖2　兩步法固定床工藝流程示意圖

圖3　Mobile公司兩步法MTG　工藝流程圖

目前市場上烴基燃料價格遠高于液化氣和重芳烴，如果對這兩種組分不加以利用，會大大降低本工藝的經(jīng)濟可行性。

三、節(jié)能措施

1.催化劑采用分級裝填技術，可有效降低反應器的壓降，降低床層溫差，提高催化劑效率，減少熱量損失。

2.利用自產(chǎn)干氣作為燃料用于鍋爐和導熱油爐，代替可研中的二甲醚燃料，節(jié)約能源。

3.生產(chǎn)裝置工藝、電氣、儀表、建筑等各專業(yè)設備選型，均選用節(jié)能型和國家推薦的節(jié)能設備，不能選用已公布淘汰的機電產(chǎn)品。

4.運轉設備使用節(jié)能電機和機泵，用于回流、進料、采出的泵以及壓縮機均采用變頻調節(jié)，減少電能的浪費。傳統(tǒng)的活塞式空壓機容易受損的部件比較多，可靠性較差。項目選用螺桿式空壓機，采用高容量壓縮組件，其轉子外圓速度低而且達到最佳注油，實現(xiàn)了高效率、高可靠性，系統(tǒng)溫度及壓縮空氣溫度極低，保證所有部件均達到最佳冷卻效果及最長使用壽命，正常操作期間完全無需維護。

螺桿式空氣壓縮機設計節(jié)省了不必要的維護費用。所有零部件均采用長壽命設計，大尺寸的入口過濾器、油過濾器和精細分離器確保最佳壓縮空氣質量。所有油過濾器以及22kW（30hp）以內各型號的分離器組件均為離心式啟閉，維修時間進一步減少。所有螺桿式壓縮機均裝有智能控制系統(tǒng)，其控制菜單簡便易用。

5.合理使用轉動設備，盡量利用位差放料，減少電能消耗；合理利用熱能，盡可能避免了生產(chǎn)工藝中能量的不合理轉換。

6.生產(chǎn)工藝泵用冷卻水全部回收用于循環(huán)冷卻水的補水。生產(chǎn)用水采用閉路循環(huán)，降低用水量。

7.換熱、冷凝設備在滿足工藝要求情況下，選用換熱效率高的螺旋板換熱器，提高傳熱系數(shù)，減小傳熱溫差，提高傳熱效果。螺旋板換熱器是一種新型高效換熱設備，換熱介質分別流過螺旋板的兩側，其中冷介質沿螺旋通道由外向內，至中心出口流出；而熱介質則沿螺旋通道由中心進口，由內向外流出；兩種介質呈純逆流方式流動。

采用螺旋板換熱器，以板代管，材料利用率高，換熱效果好，在換熱面積相同的條件下，采用螺旋板換熱器所用的設備費為管殼式換熱器的4/5，降低了成本。

8.電氣設計采用低損耗節(jié)能型變壓器，配電室靠近用電負荷中心以減少線路損耗。選用綠色照明光源，并在車間內進行無功補償，減少無功損耗。

9.在蒸汽管道上設置性能良好的疏水器或阻汽排水器。設備及管道保溫保冷采用性能良好的絕熱材料，以減少熱能損失。加強對水、電、汽消耗的統(tǒng)計管理工作，完善計量設施。

10.對蒸汽凝結水進行回收利用，由于凝結水溫度可達到80℃以上，冬季時可用來采暖，且熱水采暖衛(wèi)生條件好、運行穩(wěn)定。此項措施使余熱得以很好地回收利用。

11.設備、熱力管網(wǎng)系統(tǒng)采用的保溫措施。

本項目有較多反應器、蒸發(fā)器、分餾塔和換熱器，因工藝要求，這些設備大多具有100℃以上溫度。在工藝中對這些設備和管道及相應的閥門、附件均進行保溫，主保溫材料選用超細玻璃棉制品，防止熱能損失，既節(jié)約能量，又滿足工藝生產(chǎn)要求。

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1671-0711（2015）09-0078-03

（2015－05－21）