甲醇制烯烴裝置丙烷的回收

李 斌，趙慶山，田 園，劉利偉

（寧夏寶豐能源集團股份有限公司，中國 銀川 750411）

甲醇制烯烴裝置丙烷的回收

李 斌，趙慶山，田 園，劉利偉

（寧夏寶豐能源集團股份有限公司，中國 銀川 750411）

摘 要：甲醇制烯烴裝置生成的大量丙烷通過燃料氣管網(wǎng)回用制甲醇或直接焚燒，該部分高純丙烷未對企業(yè)產(chǎn)生更大的經(jīng)濟效益。通過對烯烴分離單元制冷系統(tǒng)進行綜合分析，將進入冷箱前的洗丙烷引入球罐回收利用，可以保證裝置的平穩(wěn)運行。

關(guān)鍵詞：丙烷；低碳烯烴；烯烴分離

自2010年8月神華包頭煤制烯烴項目成功投料試車至今，國內(nèi)已陸續(xù)建成多套同類裝置并投入商業(yè)運行。隨著該工藝的推廣應(yīng)用，工藝流程中存在的缺陷也逐漸顯現(xiàn)出來。目前運行的大多數(shù)甲醇制低碳烯烴裝置（MTO）所產(chǎn)生的高純丙烷（93%左右）與C1組分和乙烷作為燃料氣組分，進入系統(tǒng)回用制甲醇或直接焚燒，該部分丙烷未對企業(yè)產(chǎn)生更大的經(jīng)濟效益。綜合分析MTO裝置的運行現(xiàn)狀［1-4］，對分離系統(tǒng)工藝流程進行小幅度改造，可設(shè)計回收丙烷。

1 運行現(xiàn)狀

DMTO裝置甲醇進料量為240t·h-1（甲醇純度95%），生產(chǎn)60萬t聚烯烴產(chǎn)品（乙烯+丙烯），年開工時數(shù)為8000h。

來自裝置外的甲醇與反應(yīng)器的高溫催化劑接觸后生成的反應(yīng)氣經(jīng)旋風(fēng)分離器除去所夾帶的大部分催化劑后引出送至后部急冷/水洗塔，用于脫除反應(yīng)氣中所含的催化劑粉末及水分，經(jīng)水洗塔頂部送入下游烯烴分離裝置。烯烴分離單元采用前脫丙烷后加氫、丙烷洗工藝技術(shù)，反應(yīng)氣在分離裝置內(nèi)通過壓縮機升壓后分別經(jīng)過水洗、堿洗、脫丙烷、脫甲烷、脫乙烷、乙烯精餾、丙烯精餾、脫丁烷等系統(tǒng)，回收聚合級乙烯和丙烯。

其中丙烯精餾系統(tǒng)采用雙塔操作，2#丙烯精餾塔塔頂出聚合級丙烯，塔底物料經(jīng)塔底回流泵送至1#丙烯精餾塔頂部，1#丙烯精餾塔頂部的氣體進入2#丙烯精餾塔下部。1#丙烯精餾塔塔底物流分成兩部分，一股作為丙烷吸收劑，經(jīng)換熱冷卻后，送至脫甲烷塔頂，回收甲烷燃料氣中的乙烯，一股經(jīng)節(jié)流、冷箱回收冷量后，送至燃料氣系統(tǒng)。本次改造就是將1#丙烯精餾塔經(jīng)冷箱送入燃料氣管網(wǎng)的丙烷回收利用。

圖1 烯烴分離裝置冷箱系統(tǒng)示意圖

2 回收系統(tǒng)改造方案

丙烷回收系統(tǒng)通過改造，抽取進入冷箱前的沖洗丙烷送入儲罐，管線設(shè)計為DN50碳鋼管道。管線改造增加流量調(diào)節(jié)閥和流量計，控制丙烷抽取量，保證進入脫甲烷塔的沖洗丙烷流量。

3 回收系統(tǒng)改造前后對比

3.1 燃料氣組成對比

丙烷回收系統(tǒng)改造前，進入燃料氣管網(wǎng)的丙烷液體積百分含量為19.14%，燃料氣排放量為5867kg·h-1。丙烷回收系統(tǒng)改造后，進入燃料氣管網(wǎng)的丙烷液體積百分含量為5.91%，燃料氣排放量為4427kg·h-1，回收量為1440kg·h-1。

表1 丙烷回收前/后燃料氣組成分析 　/v%

3.2 工藝參數(shù)對比

1）出冷箱燃料氣管網(wǎng)溫度、壓力變化情況

丙烷液管線投用前，出冷箱燃料氣管網(wǎng)溫度為8.1℃，壓力為0.42MPa；丙烷液管線投用后，出冷箱燃料氣管網(wǎng)溫度增加至33.5℃，壓力為0.44MPa。燃料氣管網(wǎng)溫度升高約25.4℃。

2）出冷箱丙烷、乙烷和洗丙烷管網(wǎng)溫度變化情況

丙烷液管線投用前，出冷箱丙烷管網(wǎng)溫度為13.2℃，乙烷管網(wǎng)溫度為27.2℃，洗丙烷管網(wǎng)溫度為1.2℃；丙烷管線投用后，出冷箱丙烷管網(wǎng)溫度為23.8℃，乙烷管網(wǎng)溫度為33.1℃，洗丙烷管網(wǎng)溫度為5.2℃。丙烷量減少導(dǎo)致冷箱內(nèi)相應(yīng)冷量回收減少，出冷箱的乙烷和洗丙烷管網(wǎng)溫度升高。

3）出冷箱丙烯冷劑管線溫度變化情況

通過換熱的丙烯冷劑出冷箱管網(wǎng)溫度在管線投用前為-15.1℃，管線投用后管網(wǎng)溫度為-15.4℃，丙烯冷劑的溫度變化不大。

表2 丙烷回收前/后燃料氣管網(wǎng)參數(shù)對比

4 分離裝置后續(xù)關(guān)注問題

丙烷從進入冷箱前的洗丙烷管線抽出后，對冷箱的冷量回收產(chǎn)生影響，同時對烯烴分離裝置制冷系統(tǒng)的冷量供給提出較高的要求。在生產(chǎn)操作過程中需要關(guān)注以下問題：

1） 注意進出冷箱管網(wǎng)的溫度、壓力和流量變化，保證管網(wǎng)所用材質(zhì)處于該工藝要求范圍內(nèi)。

2）丙烯、冷劑兩管網(wǎng)的丙烯冷劑溫度的變化，要求在操作過程中加大丙烯制冷壓縮機的控制，保證丙烯換熱器的工藝控制參數(shù)。

3）操作中關(guān)注脫甲烷塔塔頂洗丙烷的流量控制，保證脫甲烷塔的操作平穩(wěn)。

4）通過完善丙烯精餾塔的控制，穩(wěn)定丙烷的產(chǎn)品質(zhì)量。

5 結(jié)論

丙烷回收量為1.44 t·h-1，按照目前運行狀態(tài)，年丙烷回收量不小于1萬t。通過小幅度的管線改造，即可完成每年萬t的丙烷回收，屬于典型的小投入大回報。

同時，進入冷箱的丙烷減少，導(dǎo)致冷箱回收冷量發(fā)生明顯變化。管網(wǎng)溫度的變化，對管網(wǎng)本身及工藝操作不會造成明顯影響。在洗丙烷液進入脫甲烷塔前，需要經(jīng)過換熱器通過丙烯冷劑進行換熱，需要增加換熱器冷劑用量；經(jīng)冷箱換熱的洗丙烷、丙烷和乙烷管線溫度升高，進冷箱的丙烯冷劑在出冷箱階段溫度變化不大，該過程會增加進冷箱丙烯冷劑的使用量，丙烷的提取總體會增加丙烯壓縮機負(fù)荷。從丙烷系統(tǒng)改造后的運行效果觀察，烯烴分離裝置的冷量平衡沒有被破壞，裝置運行保持正常。

參考文獻：

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中圖分類號：TQ 221.1+3

文獻標(biāo)識碼：B

文章編號：1671-9905（2016）01-0035-02

作者簡介：李斌（1981-），男，碩士研究生，主要從事甲醇制烯烴工業(yè)生產(chǎn)。電話： 0951-5910622，E-mail 4622686@qq.com.cn

收稿日期：2015-11-02

Recovery of Propane in Methanol to Olefins Reactor

LI Bin， ZHAO Qing-shan， TIAN Yuan， LIU Li-wei
（Ningxia Baofeng Energy Group. CO. Ltd.， Yinchuan 750411， China）