甲醇制丙烯裝置中工藝蒸汽系統(tǒng)的技術(shù)改造

魏旭禮，張 偉，齊 靜，關(guān) 翀

(神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)煤炭化學(xué)工業(yè)分公司，寧夏 銀川 750411)

世界首套50 萬(wàn)t·a-1煤基甲醇制丙烯(MTP)工業(yè)裝置已在神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化運(yùn)行。該工藝中工藝蒸汽系統(tǒng)產(chǎn)出工藝蒸汽進(jìn)入反應(yīng)器，待反應(yīng)完成后與MTP 生成的水一起進(jìn)入激冷系統(tǒng)中被分離，分離后的部分工藝水作為原料再進(jìn)入工藝蒸汽系統(tǒng)生成蒸汽后返回到MTP 反應(yīng)器中循環(huán)使用。在裝置運(yùn)行過(guò)程中，遇到工藝蒸汽塔再沸器易結(jié)焦，蒸汽產(chǎn)量低，蒸汽品質(zhì)不達(dá)標(biāo)等問(wèn)題，為此對(duì)原有工藝蒸汽塔進(jìn)行了技術(shù)改造。

1 工藝蒸汽系統(tǒng)的作用及流程說(shuō)明

工藝蒸汽塔產(chǎn)生的蒸汽有如下作用[1-2]：1)降低甲醇的分壓，同時(shí)還降低生成的低碳烯烴的分壓，減緩低碳烯烴的聚合；2)帶走反應(yīng)熱。因MTP 反應(yīng)為強(qiáng)放熱反應(yīng)，工藝蒸汽在催化劑床層中可控制反應(yīng)溫度；3)反應(yīng)中加入蒸汽具有減緩催化劑結(jié)焦速率等作用。

工藝蒸汽的流程為：MTP 反應(yīng)器出口的工藝氣體經(jīng)過(guò)換熱后在激冷系統(tǒng)中進(jìn)一步冷卻后氣液分離，其中氣體組分進(jìn)入壓縮機(jī)后送入精餾系統(tǒng)；液體組分經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的油水分離，其中少部分的水進(jìn)入工藝蒸汽系統(tǒng)，該部分工藝水經(jīng)塔底再沸器加熱后由塔頂產(chǎn)出工藝蒸汽。

2 工藝蒸汽系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題及原因分析

2.1 工藝蒸汽塔塔底再沸器加熱效率下降

工藝蒸汽塔塔底再沸器以中壓蒸汽為熱源，在操作中發(fā)現(xiàn)，將塔底中壓蒸汽進(jìn)料閥閥位全開(kāi)時(shí)，工藝水經(jīng)過(guò)再沸器的出口溫度得不到有效提升。這是由于進(jìn)入工藝蒸汽塔內(nèi)的工藝水中烴類(lèi)化合物含量過(guò)高，導(dǎo)致內(nèi)插全浸式再沸器結(jié)垢﹑結(jié)焦，使傳熱效率降低[3]。

2.2 工藝蒸汽塔Na+、K+含量超標(biāo)

對(duì)于沸石類(lèi)酸性催化劑來(lái)說(shuō)，堿金屬離子會(huì)降低催化劑酸性位數(shù)量，影響催化劑性能[4]。按照設(shè)計(jì)要求，工藝蒸汽中Na+﹑K+離子小于50μg·L-1，實(shí)際檢測(cè)結(jié)果Na+﹑K+含量范圍為81～565mg·L-1。工藝蒸汽來(lái)源于激冷水系統(tǒng)經(jīng)泵送來(lái)的工藝水，因激冷系統(tǒng)中為了中和反應(yīng)過(guò)程中生成的有機(jī)酸，需加入一定濃度的NaOH 溶液，即系統(tǒng)中引入了堿金屬離子。而引起工藝蒸汽中Na+﹑K+離子超標(biāo)的原因可能是工藝蒸汽塔中產(chǎn)生了霧沫夾帶，液相中的離子被帶入蒸汽中。

2.3 工藝蒸汽塔產(chǎn)汽量不足

工藝蒸汽塔最大設(shè)計(jì)產(chǎn)汽能力為223t·h-1，而實(shí)際產(chǎn)汽能力僅為110t·h-1，無(wú)法滿(mǎn)足2 臺(tái)MTP 反應(yīng)器同時(shí)運(yùn)行的要求。除塔底再沸器換熱效率下降的因素外，原有設(shè)計(jì)中的2 臺(tái)再沸器換熱面積不足，也造成加熱效率達(dá)不到設(shè)計(jì)負(fù)荷。

表1 MTP 裝置工藝蒸汽系統(tǒng)分析數(shù)據(jù)

因進(jìn)入MTP 反應(yīng)器內(nèi)的工藝蒸汽對(duì)于MTP 反應(yīng)有諸多積極作用，同時(shí)為了滿(mǎn)足裝置滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行的要求，需對(duì)現(xiàn)有的蒸汽發(fā)生系統(tǒng)進(jìn)行改造，以提高其運(yùn)行負(fù)荷，增大蒸汽產(chǎn)量，同時(shí)保證蒸汽質(zhì)量。

3 解決工藝蒸汽系統(tǒng)問(wèn)題的措施

在MTP 裝置運(yùn)行過(guò)程中，油水分離一直是困擾生產(chǎn)平穩(wěn)運(yùn)行的瓶頸問(wèn)題。水中帶油過(guò)多，在較高溫度條件下在再沸器殼程結(jié)垢﹑結(jié)焦，降低換熱效率。另外，水中油含量過(guò)高易引起泵汽蝕，損壞設(shè)備。為了降低水中的油含量，在工藝蒸汽塔前加裝了具有親水憎油特性的烴油聚結(jié)器，目的是盡可能地脫除工藝水中所含的烴類(lèi)物質(zhì)[5]。

為了加大換熱面積，提高換熱效率，在蒸汽塔塔底增設(shè)3 臺(tái)外置的普通列管式再沸器，與原有的2臺(tái)內(nèi)插全浸式再沸器并列連接。增設(shè)的蒸汽塔再沸器采用中壓蒸汽作為加熱介質(zhì)，為了使排出凝液量不受到疏水器排量的限制，在中壓蒸汽凝液出口增設(shè)1 個(gè)凝液罐，罐底凝液排放用液位控制，保證凝液及時(shí)排出。加熱后的工藝水利用工藝蒸汽塔冷凝器在塔中提供回流，脫除水溶性雜質(zhì)，這些雜質(zhì)作為廢水在塔底被清除。

另外，為了防止急冷水中的K+﹑Na+離子帶入工藝蒸汽中，對(duì)工藝蒸汽塔進(jìn)行了改造。在工藝蒸汽塔塔盤(pán)上加裝折板除沫器，防止霧沫夾帶現(xiàn)象，避免金屬離子進(jìn)入上升至塔頂?shù)恼羝小Ｍ瑫r(shí)在工藝蒸汽塔塔底增加排污線(xiàn)，定期對(duì)塔底排污，防止K+﹑Na+離子富集。

圖1 工藝蒸汽系統(tǒng)改造示意圖

4 改造后的效果

經(jīng)過(guò)改造后，MTP 裝置工藝蒸汽系統(tǒng)分析數(shù)據(jù)列于表2。

表2 改造后的MTP 裝置工藝蒸汽系統(tǒng)分析數(shù)據(jù)

對(duì)甲醇制丙烯裝置中工藝蒸汽塔進(jìn)行技術(shù)改造后，進(jìn)入工藝蒸汽塔內(nèi)的工藝水中油含量明顯降低，降低了換熱器內(nèi)有機(jī)物結(jié)垢﹑結(jié)焦的風(fēng)險(xiǎn)；有效地提高了工藝蒸汽塔的負(fù)荷，增加了工藝蒸汽的產(chǎn)量，保證了MTP 裝置實(shí)現(xiàn)滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行。另外，工藝蒸汽品質(zhì)得到明顯改善，對(duì)催化劑有毒害作用的K+﹑Na+離子含量顯著降低。

[1] 王峰，張偉, 雍曉靜, 等.Lurgi 甲醇制丙烯技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用[J].石油煉制與化工，2014(3)：46-50.

[2] 王軍，趙世雷.MTP 裝置試車(chē)中存在問(wèn)題分析與探討[J].煤化工，2012，40（6）：7-10.

[3] 高秀娟，童珊，梅長(zhǎng)松，等.魯奇MTP 工藝中水帶油問(wèn)題的解決方案[J].煤化工，2012，40（2）：36-38.

[4] 王峰，顔蜀雋，雍曉靜，等.稀釋蒸汽中Na 及積炭對(duì)甲醇制丙烯催化劑性能影響[J].物理化學(xué)學(xué)報(bào)，2013，29（2）：358-364.

[5] 陳艷紅.聚結(jié)器在油氣處理裝置上的應(yīng)用[J].油氣田地面工程，2008，27（7）：90.