煤基混合碳四制2-丙基庚醇工藝優(yōu)化調(diào)整研究

王 勇

(國能包頭煤化工有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古自治區(qū)包頭市，014060)

0 引言

“十一五”期間，我國煤炭企業(yè)實(shí)現(xiàn)了跨越式大發(fā)展，多元化戰(zhàn)略穩(wěn)步實(shí)施，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整，單一產(chǎn)業(yè)格局被打破[1]，國內(nèi)催化裂化、裂解制乙烯，甲醇制烯烴(MTO、MTP)等裝置不斷建成并大量投產(chǎn)，國內(nèi)碳四組分的產(chǎn)能持續(xù)增加。2011年統(tǒng)計(jì)的碳四組分總產(chǎn)能約為2 180萬t/a，2015年達(dá)2 350萬t/a[2]，至2020年已超過2 500萬t/a。但我國碳四深加工開工率僅為42%，總體利用水平較低[3]?！笆濉逼陂g，隨著國家能源政策的相繼出臺，國內(nèi)煤化工產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，推進(jìn)了碳四深加工產(chǎn)業(yè)的大力發(fā)展，其產(chǎn)品數(shù)量和種類均呈現(xiàn)快速增長勢頭[4]。如何充分利用混合碳四，進(jìn)一步開發(fā)新型產(chǎn)品、提高附加值、創(chuàng)造新的效益增長點(diǎn)，成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)[5]。

目前，煤基混合碳四綜合利用路線主要包括：碳四芳構(gòu)化、烷基化或甲醇洗抽提生產(chǎn)汽油和汽油添加劑、碳四轉(zhuǎn)化制丁二烯、碳四裂解制輕烯烴以及碳四轉(zhuǎn)化生產(chǎn)2-丙基庚醇(2-PH)等[6]。其中，異丁烯經(jīng)醚化反應(yīng)生產(chǎn)甲基叔丁基醚(MTBE)可作為汽油添加劑提高汽油辛烷值；1-丁烯產(chǎn)品可作為下游聚烯烴裝置共聚單體，國能包頭煤制烯烴項(xiàng)目主要采用MTO技術(shù)，產(chǎn)生的混合碳四通過碳四綜合利用裝置為聚乙烯裝置提供共聚單體1-丁烯，提高了項(xiàng)目整體的經(jīng)濟(jì)性[7]；原料預(yù)處理后的剩余碳四(主要含2-丁烯和1-丁烯)加工生產(chǎn)的2-PH產(chǎn)品可作為生產(chǎn)新型塑化劑DPHP的原料。DPHP產(chǎn)品具有分子鏈更長、不易析出、更加安全的特性，廣泛應(yīng)用于家電、玩具、汽車、電纜等產(chǎn)品[8]。

國能包頭煤化工有限責(zé)任公司(以下簡稱“包頭煤化工”)甲醇制烯烴項(xiàng)目, 采用DMTO技術(shù)每年能提供10萬t左右的混合碳四。由于甲醇經(jīng)MTO裂解重組工藝得到的混合碳四具有正丁烯及順、反丁烯組分高達(dá)80%～90%的特點(diǎn), 是生產(chǎn)2-PH 裝置的優(yōu)質(zhì)原料[9]。為提高M(jìn)TO煤基碳四綜合利用價(jià)值，國能包頭煤化工有限責(zé)任公司引進(jìn)了碳四聯(lián)產(chǎn)甲基叔丁基醚(MTBE)、1-丁烯及2-PH產(chǎn)品的工藝技術(shù)路線。煤基混合碳四綜合利用項(xiàng)目主要包括 MTBE/丁烯-1單元、變壓吸附(PSA)單元、2-PH單元、成品罐區(qū)等單元。

2-PH單元使用的是國外先進(jìn)的低壓羰基合成技術(shù)，通過MTBE/丁烯-單元產(chǎn)出的剩余混合碳四中的順、反-2-丁烯及少量的1-丁烯等有效組分與PSA單元產(chǎn)出的合成氣來生產(chǎn)2-PH產(chǎn)品。該單元分為羰基(OXO)合成部分、縮合精制部分及公用工程等3個(gè)部分。其中羰基合成部分主要包括原料精制、羰基反應(yīng)系統(tǒng)、醛蒸發(fā)器系統(tǒng)、碳四分離系統(tǒng)、催化劑處理系統(tǒng)、萃取系統(tǒng)、調(diào)溫水循環(huán)系統(tǒng)、催化劑配置和儲存系統(tǒng)等?？s合精制部分主要包括縮合反應(yīng)循環(huán)系統(tǒng)、液相加氫系統(tǒng)、液相精制和精餾系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、2-PH中間罐以及水汽提系統(tǒng)。公用工程部分主要包括蒸汽系統(tǒng)、水系統(tǒng)、火炬系統(tǒng)、氮?dú)庀到y(tǒng)等。

1 裝置反應(yīng)路線的選擇

根據(jù)國內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r，利用低壓羰基合成生產(chǎn)2-PH產(chǎn)品主要有3種原料路線：1-丁烯路線、混合丁烯(只利用1-丁烯)路線和混合丁烯(1-丁烯、2-丁烯均可利用)路線[10]。1-丁烯路線因原料稀缺且價(jià)格昂貴，因此沒有工業(yè)化裝置運(yùn)行?；旌隙∠?只利用1-丁烯)路線雖然原料來源充足，而且價(jià)格較低，但由于原料利用率較低，裝置經(jīng)濟(jì)性受到了影響?；旌隙∠?1-丁烯、2-丁烯均可利用)路線充分利用了混合丁烯中的1-丁烯和2-丁烯的組分，產(chǎn)品具有較強(qiáng)的競爭性。

包頭煤化工為了充分利用煤基混合碳四的各種組分，挖掘更高的利潤空間，同時(shí)增強(qiáng)企業(yè)競爭力，決定將煤基副產(chǎn)混合碳四中的2-丁烯部分用于生產(chǎn)更具高附加值的有機(jī)化工原料2-PH。

本裝置采用的碳四原料為來自MTO裝置的煤基混合碳四，煤基混合碳四經(jīng)過原料預(yù)處理工序的MTBE/丁烯-1單元去除1、3-丁二烯、異丁烯及絕大部分1-丁烯組分后，進(jìn)入2-PH合成單元，剩余混合碳四中的2-丁烯和1-丁烯的總含量在90%以上，其中順2-丁烯約占39.8%，反2-丁烯約占50.7%，1-丁烯約占2.4%，其余組分包括正丁烷、異丁烯、1,3-丁二烯共計(jì)約7%。

2 提高2-PH產(chǎn)品收率的研究背景

包頭煤化工2-PH裝置為國內(nèi)首套全技術(shù)引進(jìn)國外生產(chǎn)2-PH產(chǎn)品工藝的裝置，2019年之前在國內(nèi)沒有任何可供參考與經(jīng)驗(yàn)交流的裝置，唯一采用此工藝技術(shù)商業(yè)化生產(chǎn)運(yùn)行的揚(yáng)子BASF為外資企業(yè)，無法交流工藝操作及生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，陜西延能化新建項(xiàng)目也是在2019年才處于投料試車階段。該裝置的成功運(yùn)行及工藝管控探索將為今后國內(nèi)新建同類項(xiàng)目提供最有價(jià)值的指導(dǎo)經(jīng)驗(yàn)。

該裝置于2014年7月份投料試車成功后，受工藝包設(shè)計(jì)偏差及市場銷售的影響，裝置始終未能達(dá)到100%的運(yùn)行負(fù)荷，羰基合成反應(yīng)溫度周期性波動，不利用于長周期穩(wěn)定操作。2015年1月通過分析查找原因，發(fā)現(xiàn)單向閥的限流作用對裝置滿負(fù)荷運(yùn)行的影響較大，因此2015年5月進(jìn)行了限流單向閥的技術(shù)改造，2017年12月實(shí)現(xiàn)滿負(fù)荷生產(chǎn)運(yùn)行[2]。2018年裝置運(yùn)行較往年相對平穩(wěn)，2-PH產(chǎn)量也創(chuàng)歷史新高，但裝置年平均收率僅為85.47%，與設(shè)計(jì)值90.36%仍有很大差距，裝置生產(chǎn)單耗大成本相對較高，且國外公司提供的技術(shù)支持有限。2019年初成立了解決影響2-PH裝置產(chǎn)品收率瓶頸的攻關(guān)小組，深入探索優(yōu)化2-PH生產(chǎn)工藝、增加裝置長周期穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)間、穩(wěn)定2-PH質(zhì)量、提高碳四轉(zhuǎn)化率、深挖增產(chǎn)2-PH的潛力，以求增加裝置收益，提高企業(yè)競爭力。

3 提高2-PH產(chǎn)品收率影響因素分析及其對策

3.1 2018年2-PH平均收率情況

經(jīng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，得出2018年1-12月2-PH產(chǎn)品收率分別為：83.56%、85.56%、84.12%、84.83%、83.10%、88.82%、87.94%、82.67%、84.58%、86.36%、85.63%、88.50%，全年平均收率為85.47%，遠(yuǎn)低于裝置的設(shè)計(jì)值90.36%。若要使2-PH產(chǎn)品收率達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)還有很大的提升空間。

3.2 影響2-PH產(chǎn)品收率原因分析

3.2.1 反應(yīng)機(jī)理

2-PH單元羰基系統(tǒng)和縮合系統(tǒng)發(fā)生的主要化學(xué)反應(yīng)如下：

(1)丁烯-1羰基化生產(chǎn)正戊醛：

CH3CH2CHCH2+ CO + H2→ CH3CH2CH2CH2CHO

(1)

(2)丁烯-2羰基化生產(chǎn)2-甲基丁醛(2MBal)：

CH3CHCH2CH2+ CO + H2→ CH3CH2CH(CH3)CHO

(2)

(3)異丁烯羰基化生產(chǎn)3-甲基丁醛(3MBal)：

CH3C(CH3)CH2+ CO + H2→ CH3CH(CH3)CH2CHO

(3)

(4)丁烯加氫生產(chǎn)丁烷：

CH3CH2CHCH2+ H2→ CH3CH2CH2CH3

(4)

(5)戊醛縮合/戊醛脫水：

2CH3CH2CH2CH2CHO→CH3CH2CH2CH2CH(OH)CH(CH2CH2CH3)CHO

(5)

CH3CH2CH2CH2CH(OH)CH(CH2CH2CH3)CHO→CH3CH2CH2CH2CH=C(CH2CH2CH3)CHO + H2O

(6)

(6)2-丙基-3-丁基丙烯醛(PBA)加氫生產(chǎn)主要產(chǎn)品2-PH：

CH3CH2CH2CH2CH=C(CH2CH2CH3)CHO+2H2→ CH3CH2CH2CH2CH2CH(CH2CH2CH3)CH2OH

(7)

(7)戊醛與2-甲基丁醛生成2-丙基4-甲基2-己烯醛

CH3CH2CH2CH2CHO+CH3CH2CH(CH3)CHO→CH3CH2CH(CH3)CH=C(CH2CH2CH3)CHO+H2O

(8)

(8)Iso PBA加氫生成 4-甲基-2-丙基己醇：

CH3CH2CH(CH3)CH=C(CH2CH2CH3)CHO+2H2→CH3CH2CH(CH3)CH2CH(CH2CH2CH3)CH2OH

(9)

(9)戊醛與NaOH發(fā)生副反應(yīng)生成戊酸鈉及戊醇：

2CH3CH2CH2CH2CHO + NaOH →CH3CH2CH2CH2COONa + CH3CH2CH2CH2CH2OH

(10)

3.2.2 影響2-PH產(chǎn)品收率的因素

結(jié)合發(fā)生的主要化學(xué)反應(yīng)、工藝原理、催化劑環(huán)境、操作條件等方面因素，分析總結(jié)共找出五大類8項(xiàng)末端影響因素。

(1)羰基合成單元轉(zhuǎn)化率。羰基合成反應(yīng)生成正戊醛，正戊醛經(jīng)過羥醛縮合、加氫精餾進(jìn)一步生產(chǎn)2-PH產(chǎn)品，羰基合成單元轉(zhuǎn)化率直接影2-PH產(chǎn)品收率。而羰基合成反應(yīng)溫度、合成氣的氫碳比、銠及配體催化劑濃度對控制羰基合成轉(zhuǎn)化率至關(guān)重要，因此這3項(xiàng)控制條件直接影響了2-PH產(chǎn)品收率。

(2)異構(gòu)體生成量。異構(gòu)體即2-甲基丁醛，其與戊醛經(jīng)過羥醛縮合反應(yīng)生成的Iso PBA ，Iso PBA進(jìn)一步醇化加氫生成4-甲基-2-丙基己醇(C10醇)，C10醇是2-PH產(chǎn)品的一部分。而縮合反應(yīng)油水比是控制羥醛縮合異構(gòu)體回收量的關(guān)鍵，也直接影響2-PH產(chǎn)品的收率。

(3)縮合系統(tǒng)重組分生成量。重組分C15(C15 三聚物)主要是3個(gè)戊醛分子在過量氫氧化鈉催化作用下反應(yīng)形成的副產(chǎn)物，也會有重組分C20生成。重組分的生成是物料浪費(fèi)的主要因素，而調(diào)節(jié)縮合反應(yīng)堿濃度是控制重組分形成的關(guān)鍵，因此，也進(jìn)一步影響了2-PH產(chǎn)品收率。

(4)輕組分含量。輕組分含量即為2-PH產(chǎn)品中PBA、IPBA含量，其來自于液相加氫和液相精制系統(tǒng)，由于PBA、IPBA在兩個(gè)系統(tǒng)中加氫不充分而進(jìn)入后續(xù)系統(tǒng)。因此，液相加氫和液相精制系統(tǒng)反應(yīng)是否充分也影響了2-PH產(chǎn)品的收率。

(5)2-PH產(chǎn)品損失。預(yù)精餾塔和精餾塔分別控制2-PH產(chǎn)品中的重組分和輕組分含量。正常生產(chǎn)時(shí)通過預(yù)精餾塔塔釜排放重組分，通過精餾塔塔頂排放輕組分。而兩塔排放物中均含有2-PH產(chǎn)品，因此，控制兩塔排放量可以有效調(diào)節(jié)2-PH產(chǎn)品損失率，進(jìn)而影響2-PH產(chǎn)品收率。

3.3 影響2-PH產(chǎn)品收率的主要因素

為了進(jìn)一步確定影響裝置2-PH產(chǎn)品收率的主要原因，本文結(jié)合碳四綜合利用裝置的日常生產(chǎn)操作數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)，從以下8個(gè)方面進(jìn)行了研究分析。

3.3.1 羰基合成反應(yīng)溫度的影響因素

羰基合成反應(yīng)溫度與轉(zhuǎn)化率的對應(yīng)關(guān)系如表1所示。在保持進(jìn)料負(fù)荷、催化劑濃度、氫碳比等羰基反應(yīng)條件不變的情況下，經(jīng)過15 d的時(shí)間，逐步試驗(yàn)各溫度下羰基合成反應(yīng)轉(zhuǎn)化率變化，從表1數(shù)據(jù)可以看出，隨著反應(yīng)溫度的提高，碳四轉(zhuǎn)化率明顯升高，反應(yīng)溫度與轉(zhuǎn)化率呈正相關(guān)關(guān)系，直接影響2-PH產(chǎn)品的收率，此項(xiàng)為主要影響因素。

表1 羰基合成反應(yīng)溫度與轉(zhuǎn)化率的對應(yīng)關(guān)系

3.3.2 合成氣氫碳比的影響

羰基合成氫碳比趨勢如圖1所示。從收集的合成氣氫碳比的趨勢可看出：當(dāng)前氫碳比穩(wěn)定在0.97～1.00之間，羰基合成單元工藝要求氫碳比控制范圍為0.95～1.05之間，可調(diào)控范圍極小，對2-PH產(chǎn)品收率的影響較小，因此為非主要因素。

3.3.3 銠及配體催化劑濃度的影響

催化劑銠配體配合物的濃度趨勢如圖2所示。由圖2可以看出，裝置2018年3月7-18日銠與配體的配合物濃度穩(wěn)定在2 000 mg/kg以上，滿足工藝條件要求，若繼續(xù)增大配體催化劑的濃度，配體催化劑分解速度將會增加，配體的分解還會產(chǎn)生更多的催化劑毒物——毒磷，影響反應(yīng)活性，同時(shí)增加配體催化劑的消耗量。所以當(dāng)前系統(tǒng)內(nèi)銠及配體催化劑濃度比較合理，對2-PH產(chǎn)品收率的影響較小，為非主要因素。

圖1 合成氣氫碳比控制勢

圖2 催化劑銠配體配合物的濃度趨勢

3.3.4 縮合反應(yīng)油水比的影響

當(dāng)控制縮合單元循環(huán)返回量為7 000 kg/h時(shí)，塔頂油相返回量為1 383 kg/h，縮合反應(yīng)油水比為1.96，縮合塔頂油相排放量至抽余2-PH部分大約為0.67 t/h，其中大部分為未反應(yīng)的2-甲基丁醛，若此部分油相得以回收，2-PH產(chǎn)品的產(chǎn)量將提高約0.67 t/h，對2-PH產(chǎn)品收率的影響較大，因此為主要影響因素。

3.3.5 縮合反應(yīng)堿濃度的影響

縮合系統(tǒng)堿濃度趨勢如圖3所示?？s合反應(yīng)系統(tǒng)堿濃度控制指標(biāo)為2%±0.5%，從圖3中可以看出，堿濃度穩(wěn)定在2%左右，符合工藝要求。期間縮合中間產(chǎn)品PBA平均含量為88.17%，大于工藝設(shè)計(jì)值84.5%，說明堿濃度控制穩(wěn)定、縮合反應(yīng)轉(zhuǎn)化充分，對2-PH產(chǎn)品收率的影響較小，因此為非主要因素。

3.3.6 液相加氫和液相精制系統(tǒng)反應(yīng)的充分性

液相加氫反應(yīng)器出口2-PH及C10醇含量趨勢如圖4所示。由圖4可以看出，2-PH含量87%～89%，大于設(shè)計(jì)值82.5%。C10醇含量97%～98%，大于設(shè)計(jì)值91.1%，加氫反應(yīng)充分，滿足工藝要求，且波動范圍極小，且到2018年液相加氫和液相精制催化劑已使用5 a，液相加氫催化劑最高床層溫度達(dá)到178 ℃(最高允許180 ℃)，液相精制催化劑床層最高溫度137.7 ℃(最高允許140.0 ℃)，可調(diào)控范圍較小，對2-PH產(chǎn)品收率的影響較小，因此為非主要因素。

圖3 縮合系統(tǒng)堿濃度趨勢

圖4 液相加氫反應(yīng)器出口2-PH及C10醇含量趨勢

3.3.7 預(yù)精餾塔塔釜重組分排放損失

預(yù)精餾塔塔釜重組分排放中2-PH的百分含量變化趨勢如圖5所示。從圖5中可以看出，預(yù)精餾塔釜重組分排放量(排放至抽余2-PH的部分)中2-PH的平均含量高達(dá)82.56%左右，排放出的大部分為2-PH產(chǎn)品，當(dāng)時(shí)的排放量約為0.8 t/h左右。預(yù)精餾塔釜的設(shè)計(jì)排放量為0.643 t/h，若在保證2-PH產(chǎn)品純度的前提下盡可能多地回收塔釜排放掉的2-PH，2-PH產(chǎn)品可增收約0.16 t/h。2-PH產(chǎn)品收率的影響較大，因此為主要因素。

3.3.8 精餾塔塔頂輕組分排放損失

精餾塔塔頂輕組分排放中2-PH的百分含量變化趨勢如圖6所示。由圖6中可以看出，精餾塔頂輕組分排放量(排放至抽余2-PH的部分)中2-PH的含量平均在29.15%左右，當(dāng)時(shí)的排放量為0.065 t/h。精餾塔頂?shù)脑O(shè)計(jì)排放量為0.035 t/h，高于設(shè)計(jì)值，其主要原因是液相加氫及液相精制催化劑為使用末期，系統(tǒng)內(nèi)輕組分增加導(dǎo)致排放量略有增加，即使調(diào)整，最大回收量僅為0.03 t/h，對2-PH產(chǎn)品收率影響較小，因此為非主要因素。

圖5 預(yù)精餾塔塔釜重組分排放中2-PH的百分含量

圖6 精餾塔塔頂輕組分排放中2-PH的百分含量

通過對上述8項(xiàng)末端因素分析，可以確定造成2-PH收率不達(dá)標(biāo)的主要因素有以下3個(gè)因素：羰基合成反應(yīng)溫度不佳、縮合反應(yīng)油水比不佳、預(yù)精餾塔塔釜重組分排放損失大 。

3.4 提高2-PH產(chǎn)品收率對策及實(shí)施方案

3.4.1 確定羰基合成反應(yīng)最佳溫度

針對羰基合成反應(yīng)溫度不佳，進(jìn)行操作調(diào)整。在穩(wěn)定反應(yīng)負(fù)荷(8 300 kg/h)、反應(yīng)氫碳比(0.98～1.00)的前提下，對羰基合成反應(yīng)溫度自68 ℃開始按照每2天0.5 ℃的速度逐步提升反應(yīng)溫度至72 ℃，對比各反應(yīng)溫度下混合碳四的轉(zhuǎn)化率變化，如圖7所示。

在升溫過程中需注意：定期向反應(yīng)器注水，防止換熱器E1506及盤管鹽累積影響撤熱；穩(wěn)定反應(yīng)器循環(huán)量，調(diào)整調(diào)溫水流量，穩(wěn)定反應(yīng)撤熱量；密切關(guān)注反應(yīng)器狀況，防止溫度波動和不易控制現(xiàn)象發(fā)生。

通過上述調(diào)整，發(fā)現(xiàn)隨著溫度的上升，羰基反應(yīng)轉(zhuǎn)化率逐漸增加；但溫度達(dá)到72 ℃時(shí)羰基合成反應(yīng)器出現(xiàn)反應(yīng)活性過大、反應(yīng)溫度不易控制的現(xiàn)象，反應(yīng)器調(diào)整比較困難，且副反應(yīng)增多；71.0～71.5 ℃時(shí)反應(yīng)活性較好且混合碳四轉(zhuǎn)化率較高，考慮到溫度越高配體催化劑分解速度也會加快，綜合經(jīng)濟(jì)因素，反應(yīng)溫度71.0 ℃為最佳溫度。

圖7 反應(yīng)溫度與未反應(yīng)碳四量的關(guān)系

3.4.2 確定縮合反應(yīng)最佳油水比

縮合反應(yīng)油水比不佳的情況，應(yīng)要確定最佳縮合反應(yīng)油水比。在穩(wěn)定縮合系統(tǒng)生產(chǎn)負(fù)荷、穩(wěn)定縮合塔氣相量、確保塔頂返回物料中油相穩(wěn)定的前提下，逐步調(diào)整系統(tǒng)循環(huán)返回量和塔頂油相返回量，盡可能多地回收塔頂排放至抽余2-PH的油相物料?？s合系統(tǒng)循環(huán)返回量與塔頂油相回收量對應(yīng)關(guān)系如圖8所示?？s合系統(tǒng)循環(huán)返回量與油水比對應(yīng)關(guān)系如圖9所示。

圖8 循環(huán)量與塔頂油相回收量關(guān)系

圖9 循環(huán)量與油水比關(guān)系

通過上述調(diào)整發(fā)現(xiàn)，隨著縮合反應(yīng)系統(tǒng)循環(huán)量的上升，縮合反應(yīng)油水比逐漸下降，但是在保證2-PH產(chǎn)品純度的前提下，塔頂回收的油相量卻在逐漸增加。當(dāng)循環(huán)量達(dá)到9 900 kg/h，塔頂油相被全部回收，且2-PH產(chǎn)品純度仍合格；此時(shí)繼續(xù)增大循環(huán)量只能增加縮合反應(yīng)系統(tǒng)負(fù)荷，對油相回收不再有任何幫助。由此發(fā)現(xiàn)縮合反應(yīng)在此工況下的最佳油水比為1.51。通過對縮合系統(tǒng)的調(diào)整使回收產(chǎn)品可以比調(diào)整之前多約6 700 kg/h。

3.4.3 確定預(yù)精餾塔塔釜重組分最佳排放量

預(yù)精餾塔塔釜重組分排放損失大，應(yīng)確定滿負(fù)荷下塔釜的最佳穩(wěn)定排放量。2-PH產(chǎn)品重組分含量工藝指標(biāo)為≤0.5%。在穩(wěn)定系統(tǒng)操作且滿負(fù)荷的前提下，根據(jù)2-PH產(chǎn)品純度分析數(shù)據(jù)，通過調(diào)整預(yù)精餾塔再沸及回流量，逐步降低塔釜重組分去抽余2-PH的采出量，盡可能多地回收重組分中的2-PH。塔釜排放量與2-PH產(chǎn)品中重組分含量變化趨勢如圖10所示。

圖10 塔釜排放量與2-PH產(chǎn)品中重組分含量變化趨勢

為保證2-PH產(chǎn)品純度(2-PH含量≥87%、C10醇含量≥99.5%)，當(dāng)重組分含量超過0.5%時(shí)即可導(dǎo)致產(chǎn)品不合格。調(diào)整過程中塔釜回收量調(diào)整速度開始時(shí)為每2天50 kg，當(dāng)2-PH產(chǎn)品中重組分含量漲至0.2%時(shí)，調(diào)整幅度降低為每2天20 kg。當(dāng)2-PH產(chǎn)品重組分含量達(dá)到0.4%時(shí)，優(yōu)化調(diào)整結(jié)束。通過上述調(diào)整，最終確定最佳排放量為590～ 610 kg/h，相比系統(tǒng)調(diào)整之前多回收產(chǎn)品200 kg/h左右。

4 實(shí)施效果檢驗(yàn)

通過上述針對性的調(diào)整措施，最終確定羰基反應(yīng)的最佳的反應(yīng)溫度為71.0 ℃、縮合系統(tǒng)最佳的油水比1.51，預(yù)精餾塔塔釜重組分的最佳排放量為590～610 kg/h，在各項(xiàng)操作條件都最佳狀態(tài)下，裝置2-PH產(chǎn)品收率得到顯著提升，取得較好的經(jīng)濟(jì)效益。2019年3-8月2-PH產(chǎn)品的收率統(tǒng)計(jì)如表2所示。

表2 調(diào)整后2019年3-8月2-PH產(chǎn)品平均收率統(tǒng)計(jì)

(1)2-PH產(chǎn)品收率。裝置2019年3-8月的2-PH產(chǎn)品的平均收率達(dá)到93.40%，最高95.90%，已經(jīng)超出了裝置設(shè)計(jì)值90.36%，并且遠(yuǎn)超2018年平均收率85.47%，實(shí)現(xiàn)了質(zhì)的飛躍和突破。

(2)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。2019年裝置共消耗混合碳四60 700 t，生產(chǎn)2-PH產(chǎn)品56 993 t，較同等工況下收率調(diào)整前，實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)60 700×(0.934 0-0.854 7)=4 813.51 t，按當(dāng)年2-PH價(jià)格0.74萬元/t計(jì)算，直接增加銷售收益約3 562萬元。2-PH產(chǎn)品當(dāng)年的成本0.41萬元/t，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益1 588.46萬元。

5 結(jié)論

針對現(xiàn)有技術(shù)路線下煤基混合碳四生產(chǎn)2-PH產(chǎn)品收率低問題，結(jié)合對實(shí)際生產(chǎn)過程中操作參數(shù)和數(shù)據(jù)分析，確定了影響2-PH產(chǎn)品收率的主要因素，通過一系列有針對性的調(diào)整及優(yōu)化，解決了制約煤基混合碳四生產(chǎn)2-PH裝置產(chǎn)品收率低問題，并得到以下結(jié)論。

(1)影響煤基碳四生產(chǎn)2-PH產(chǎn)品收率的主要影響因素為：羰基合成反應(yīng)溫度、縮合反應(yīng)油水比及預(yù)精餾塔塔釜重組分排放量。通過對這3個(gè)方面的調(diào)整優(yōu)化不僅使2-PH產(chǎn)量顯著提升，而且使生產(chǎn)的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性均有所提高。

(2)提高2-PH產(chǎn)品收率的最優(yōu)控制參數(shù)：羰基合成反應(yīng)溫度控制在71.0 ℃，縮合反應(yīng)油水比控制在1.51，預(yù)精餾塔塔釜重組分排放量控制在590～ 610 kg/h。

(3)經(jīng)過上述調(diào)整，2-PH產(chǎn)量連年增長，2020年達(dá)到了63 395 t，超過設(shè)計(jì)產(chǎn)值3 395 t；2021年在檢修45 d的情況下產(chǎn)量仍達(dá)到60 276 t。隨著2-PH市場價(jià)格一路走高，每噸突破萬元大關(guān)，2021年2-PH利潤更是達(dá)到了可觀的4.5億元。可見，隨著2-PH產(chǎn)品收率的提高，裝置產(chǎn)能擴(kuò)大，經(jīng)濟(jì)效益提升明顯，進(jìn)一步提高了企業(yè)競爭力。