格爾木煉油廠MTBE裝置所遇問題及技術方案

郭振翔(青海油田格爾木煉油廠生產運行科， 青海 格爾木 816000)

格爾木煉油廠MTBE裝置所遇問題及技術方案

郭振翔(青海油田格爾木煉油廠生產運行科， 青海 格爾木 816000)

在醚化反應單元原工藝控制(調節(jié))過程中出現了E501水擊，R501A/B溫度超高的現象，通過技術改造解決這些問題，實現操作的平穩(wěn)控制，從而保證MTBE產品的質量和收率并延長催化劑的使用壽命。

水擊;失活;限流

MTBE是一種高辛烷值汽油添加劑，可以減少汽車尾氣中污染物的排放。在MTBE生產過程中，工藝參數控制的好壞與預反應器內反應的好壞惜惜相關。格爾木煉油廠MTBE裝置是由中國石油華東勘探設計研究院設計。自開工以來，在操作過程中出現了E501水擊，R501A/B溫度超高、低負荷運行時產品質量不易合格等現象，通過技術改造可以解決這些問題，使醚化反應單元操作得到很好的控制。

1 醚化反應單元工藝流程簡述

來自氣分脫丙烷塔塔底產品(含異丁烯的碳四)進入碳四原料罐(V501)，由罐區(qū)付來的甲醇原料進入甲醇原料罐(V502)，分別經碳四原料泵(P501)和甲醇原料泵(P502)在泵出口混合經過靜態(tài)混合器(M501)進入離子過濾器(R501)，脫除其中的金屬雜質和游離水，由原料預熱器(E501)預熱后與外循環(huán)冷卻物料混合經過另一靜態(tài)混合器(M502)進入預反應器(R503)，在強酸性陽離子催化劑的作用下生成MTBE，原工藝流程見圖1

2 在醚化反應單元操作中遇到的問題及危害

2.1 E501水擊

在醚化反應單元要求預反應器R503的進料溫度為35℃—50℃在反應初期，催化劑活性高，為了保證較高的平衡轉化率，此時需要進料溫度應盡可能低，在實際操作中氣分脫丙烷塔塔底付給MTBE裝置的C4原料溫度在35℃—45℃之間，這樣原料預熱器E501的蒸汽用量相當少幾乎不用，這就造成了E501蒸汽凝結水回水疏水閥前壓力降低，疏水閥不能正常工作，此時E501回水線就會水擊。水擊可將設備及管線和閥門擊壞，嚴重時會發(fā)生傷人事故。

2.2 R501溫度超高

離子過濾器R501A/B在系統(tǒng)中的作用是除去原料中的金屬離子和游離水。由于進料溫度過高，原料碳四與甲醇的混合物料在進入R501A/B(其中裝填與R503預反應器內相同的強酸性陽離子交換樹脂催化劑)其醚化反應大部分在R501內就已經進行了，由表一可以看出在R503中床層溫差很小，反應放出的熱量使R501床層溫度升高，原設計中我們沒有任何手段對其溫度進行有效控制，此時E501進料預熱器蒸汽閥全關而外循環(huán)冷卻器循環(huán)冷卻水閥全開。這會造成催化劑的磺酸根脫落腐蝕設備或碳化堵塞催化劑微孔縮短了R501內催化劑的使用周期。

2.3 低負荷處理量對操作的影響

由表2可知在規(guī)定的醇烯比范圍內，低負荷處理量與合適的處理量相比較，R503出口與MTBE產品的質量受到極大的影響，這是由于在低負荷運行時在通過M501、R501、E501、M502時碳四與甲醇原料未能充分混合，并且在預反應器R503內床層上分布不均勻，這就影響了R503的工況造成R503床層溫度分布不均勻出現熱點。造成R503出口及MTBE產品取樣分析時甲醇和低聚物的含量超高

3 工藝改進

3.1 在裝置三層平臺從R503外循環(huán)線調節(jié)閥后加跨線至M501之前，如下圖2所示

改進后的優(yōu)點：

(1)在氣分裝置付MTBE裝置碳四原料溫度超高時，影響了R501的工況。這時直接用部分冷卻后外循環(huán)物料來降低進R501物料的溫度，有效的延長了R501內催化劑的使用周期。同時，降低了進料溫度增大E501的蒸汽用量，使E501回水線上疏水閥正常工作，改善E501水擊問題，確保了裝置的安全平穩(wěn)運行。

(2)由于某些原因造成MTBE裝置低負荷運行時，將外循環(huán)物料切至M501之前與新鮮原料一起進入M501、R501、E501、M502、使碳四與甲醇混合，與改造前相比較外循環(huán)物料與新鮮物料混合更加均勻，使得反應物料在R501A/B中反應更加充分，避免了低負荷下，物料混合不均勻在反應器內局部反應劇烈，反應器內溫度不易控制造成磺酸根脫落，有效的緩解MTBE運行過程中的磺酸根脫落造成的設備腐蝕問題，確保了裝置長周期高效運行。其次由于將部分外循環(huán)物料改造至M501A/B之前，使外循環(huán)物料與新鮮物料充分混合均勻，MTBE反應過程是一個熱平衡反應，R503出口物料中有還有部分異丁烯未反應，經外循環(huán)后在反應期內繼續(xù)進行反應，有效地提高了R503異丁烯的轉化率，使得裝置的運行效益進一步得到提升，同時也保護了后系統(tǒng)催化蒸餾系統(tǒng)的催化劑，使得催化蒸餾塔的催化劑使用周期延長，確保了MTBE裝置的安全平穩(wěn)高效運行。

3.2 將減溫減壓器上除氧水調節(jié)閥改換為限流孔板

由于設計和工藝的原因造成本裝置減溫減壓后的蒸汽含水量太高，給工藝操作和設備操作都帶來一定的麻煩，由于水擊使得本裝置存在安全隱患，為了解決這一問題故將在減溫器除氧水調節(jié)閥后加限流孔板，現將本裝置所需的除氧水量加以分析計算：(表2)

圖1

表1

表2

圖2

表2

解：由能量守衡有：減溫器前的能量=減溫器后的能量

即：中壓除氧水總焓值+中壓蒸汽總焓值=減溫器后蒸汽總焓值

X(噸)×359.81(kJ/kg)×1000(kg/噸)+5.5(噸)×3272.26 (kJ/kg)×1000(kg/ 噸)=(5.5+X)(噸)×2841.1kJ/kg ×1000(kg/ 噸)

X×359.81+5.5×3272.26=(5.5+X)×2841.1X×(2841.1-359.81)=5.5×(3272.26-2841.1)

X=5.5×(3272.26-2841.1)/(2841.1-359.81)

X=5.5×431.16/2481.29

X=0.9557(噸)

通過核算和技術改造方案的討論，最終選用在減溫器除氧水調節(jié)閥后加限流孔板。改造后減溫減壓器后蒸汽中的含水量明顯下降，蒸汽管網的水擊現象也消失了，有效了確保了裝置的安全平穩(wěn)高效運行。

4 結語

在平時的操作中我們應不斷的發(fā)現問題并解決問題。通過這次工藝改造可以使我們在不同的操作條件下，根據實際情況對醚化反應單元進行更好的控制。實現了MTBE裝置的高效平穩(wěn)運行。

[1]林世雄，《石油煉制工程》(第三版)，石油工業(yè)出版社，2000，7.

[2]楊宗仁. MTBE生產與技術知識問答。2003.

[3]中國信息網焓熵表.

郭振翔(1974- )，男，甘肅蘭州人，工程師，大學畢業(yè)，現工作于青海油格爾木煉油廠生產運行科，主要從事工藝管理工作。