MTP裝置丙烯制冷壓縮機(jī)退料系統(tǒng)優(yōu)化改造

張玉琪，蘇 慧

（1.神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司，寧夏銀川 750411；2.神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司煤炭化學(xué)工業(yè)技術(shù)研究院，寧夏銀川 750411）

隨著世界經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，乙烯和丙烯作為重要的石化原料，在世界各國的需求量迅猛增長。甲醇轉(zhuǎn)化制丙烯（MTP）具有原料來源廣泛，丙烯收率高及運(yùn)行成本低的優(yōu)點(diǎn)，特別適合我國缺油、少氣及富煤的能源現(xiàn)狀，對于緩解我國石油資源緊缺，實(shí)現(xiàn)煤炭清潔高效利用，具有重要的戰(zhàn)略意義[1-3]。甲醇制丙烯工藝技術(shù)是將上游甲醇合成裝置生產(chǎn)的精甲醇轉(zhuǎn)化為二甲醚，配制適量的工藝蒸汽和循環(huán)烴C2/C4/C5/C6，在460℃~480℃反應(yīng)條件下進(jìn)入MTP反應(yīng)器，使混合物進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為丙烯，同時(shí)副產(chǎn)乙烯、液化石油氣（LPG）、汽油以及燃料氣等，產(chǎn)品作為下游聚丙烯（PP）裝置原料。其中，丙烯制冷系統(tǒng)不僅為MTP裝置提供冷量外，還為變換裝置、低溫甲醇洗裝置提供4℃和－44℃兩個(gè)級別的冷媒。丙烯壓縮機(jī)作為丙烯制冷系統(tǒng)的核心部件，是透平驅(qū)動的三段離心式壓縮機(jī)，包括潤滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、干氣密封系統(tǒng)、工藝系統(tǒng)等。其中退料系統(tǒng)作為工藝系統(tǒng)一個(gè)重要組成部分，關(guān)系到檢修工藝交出難易程度、丙烯回收、成本經(jīng)濟(jì)等關(guān)鍵問題。因此對丙烯退料系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，對裝置的“安、穩(wěn)、長、滿、優(yōu)”運(yùn)行至關(guān)重要。

1 丙烯制冷壓縮機(jī)退料系統(tǒng)概述

丙烯壓縮機(jī)停車及檢修，需要將系統(tǒng)中的液相丙烯原料退到罐區(qū)儲存，便于將整個(gè)工藝系統(tǒng)置換合格。目前丙烯制冷系統(tǒng)退料分在線退料和停車后退料兩個(gè)階段，在線退料是利用壓縮機(jī)三段出口壓力（約1.6 MPa（g））與罐區(qū)儲罐間的差壓將丙烯受槽中的液相丙烯持續(xù)不斷地送回罐區(qū)儲存，各段分離罐中的液相丙烯不斷蒸發(fā)，在丙烯受槽中冷凝下來，這樣可以將一部分液相丙烯壓出工藝系統(tǒng)。停車后，由于系統(tǒng)壓力、溫度的變化，各分離罐和換熱器用戶中會冷凝一部分丙烯，停車退料則是通過使用高壓氮?dú)鈱⒐艿篮投伍g分離罐中的液相丙烯壓至罐區(qū)儲存。

2 丙烯制冷壓縮機(jī)退料系統(tǒng)優(yōu)化原因

丙烯壓縮機(jī)工藝系統(tǒng)及換熱器用戶內(nèi)大約存有600 t丙烯，使用方便安全的在線退料方式退料，只能將系統(tǒng)中100 t～150 t液相丙烯返回罐區(qū)。停車后，剩余的大部分丙烯依然留存在管道、換熱器中，這部分液相丙烯只能使用高壓氮?dú)鈮核椭凉迏^(qū)。此種退料方式有以下幾個(gè)缺點(diǎn)：

（1）退料過程繁瑣。在退料過程中需要開關(guān)多個(gè)閥門，由于閥門尺寸都較大，造成勞動強(qiáng)度大，需要的人力多；

（2）系統(tǒng)容易超壓。丙烯壓縮機(jī)工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)壓力2.4 MPa，而高壓氮?dú)鈮毫?.7 MPa，氮?dú)忾y門是手閥，需要手動控制，稍有不慎，制冷系統(tǒng)超壓，造成設(shè)備損壞。如果氮?dú)獯牍迏^(qū)，嚴(yán)重時(shí)會造成重大事故；

（3）退料時(shí)間過長。高壓氮?dú)夤芫€尺寸為2"，充壓速度較慢。退料時(shí)間為1.5 d～2 d，從而嚴(yán)重影響檢修工藝交出效率，制約檢修進(jìn)度；

（4）丙烯損失多。部分換熱器、分離罐底部液態(tài)丙烯只能通過退料線返回蒸油釜，蒸油釜通過蒸汽加熱放火炬燃燒，損失大量丙烯；

（5）各單元裝置間溝通較為繁瑣，如果某一環(huán)節(jié)溝通不暢或者執(zhí)行不到位，容易釀成事故。

丙烯制冷壓縮機(jī)停車后能退出大約200 t丙烯，系統(tǒng)內(nèi)還存在200 t～250 t丙烯，這部分丙烯無法正常退出，只能排到蒸油釜放火炬，造成這部分丙烯極大的浪費(fèi)。

3 改造方案

3.1 對退料管道的改造

（1）原系統(tǒng)設(shè)計(jì)有各丙烯換熱器、各段間分離罐底部到蒸油釜（丙烯制冷系統(tǒng)最低點(diǎn)）的退料管線，依舊利用這部分管線，將丙烯換熱器及分離罐中存留的丙烯利用高壓氮?dú)鈮喝胝粲透?/p>

（2）部分丙烯主管道底部沒有設(shè)計(jì)低點(diǎn)退料管線。主要利用去4℃用戶管線的低點(diǎn)導(dǎo)淋、去-44℃用戶管線的低點(diǎn)導(dǎo)淋、丙烯過冷器的低點(diǎn)導(dǎo)淋為接口等，增配各主管道最低點(diǎn)到蒸油釜的管線。具體流程（見圖1）。

3.2 對機(jī)泵的改造

在蒸油釜處增設(shè)一臺退料泵，提高蒸油釜中液相丙烯壓力，并將丙烯輸送至罐區(qū)進(jìn)行儲存。具體流程（見圖1）。

4 機(jī)泵選型

4.1 機(jī)泵工藝參數(shù)

丙烯壓縮機(jī)停車后，系統(tǒng)壓力因季節(jié)變化而不同，在 0.4 MPa（g）～0.9 MPa（g）范圍內(nèi)；罐區(qū)丙烯球罐的壓力也因季節(jié)而不同，在 1.0 MPa（g）～1.6 MPa（g）范圍內(nèi)。丙烯退料泵的工藝要求（見表1）。

4.2 機(jī)泵選型參數(shù)確定

圖1 丙烯退料系統(tǒng)工藝改造流程圖

表1 丙烯退料泵工藝技術(shù)參數(shù)

4.2.1 輸送介質(zhì)物理化學(xué)性能 機(jī)泵輸送介質(zhì)為潔凈的液相丙烯，屬于易燃易爆的有毒介質(zhì)，要求機(jī)泵密封性能良好且具有防爆功能。

4.2.2 進(jìn)料量 丙烯退料泵工藝流量參數(shù)（見表2）。

表2 丙烯退料泵工藝流量參數(shù)

4.3 機(jī)泵確定選型

由于蒸油釜頂部僅有一條尺寸為24"盲法蘭預(yù)留口，可以安裝單臺機(jī)泵，因此要求機(jī)泵安全耐用。經(jīng)過與設(shè)計(jì)院以及多家泵制造廠溝通，選擇立式筒袋泵作為丙烯退料泵[4-6]，機(jī)泵選型參數(shù)（見表3）。

表3 丙烯退料泵技術(shù)參數(shù)

5 運(yùn)行效果驗(yàn)證及經(jīng)濟(jì)性分析

機(jī)泵經(jīng)過單試以及聯(lián)試后，能夠平穩(wěn)運(yùn)行。通過一次丙烯壓縮機(jī)檢修，投用此泵后，經(jīng)驗(yàn)證，改造后能夠回收約200 t丙烯/次。同時(shí)，可以將制冷系統(tǒng)工藝交出時(shí)間提前約24 h，也就意味著可以縮短檢修時(shí)間一天，可以創(chuàng)造較大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

6 結(jié)論

通過對丙烯制冷系統(tǒng)退料系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化后，不僅能夠回收更多的丙烯，減少了丙烯的浪費(fèi)。還縮短了工藝交出的時(shí)間，提高了檢修效率，降低了高壓氮?dú)獯牍迏^(qū)的風(fēng)險(xiǎn)。對MTP裝置的平穩(wěn)運(yùn)行提供了更可靠的保障，為公司創(chuàng)造了更多的經(jīng)濟(jì)效益。