精甲醇改直送方案可行性分析探討

毛明珠，潘國炬，孫新鋒，黃琦，張斌文

（中國石油獨山子石化公司，新疆獨山子 833699）

某石化公司甲醇裝置作為企業(yè)唯一甲醇生產裝置，生產的精甲醇經外送泵送至儲運二部北罐區(qū)甲醇儲罐，與外購甲醇混合后定期給乙烯一部醚化裝置MTBE提供甲醇原料。此精甲醇系統(tǒng)互供料方案雖滿足乙烯二部甲醇裝置精甲醇外送和乙烯一部醚化裝置精甲醇供料需求，但受甲醇裝置精甲醇儲罐安全容量小、精甲醇罐區(qū)VOCs治理措施和安全泄壓裝置缺失、生產作業(yè)連續(xù)、每日精甲醇接送料操作頻繁，各相關單位之間協(xié)調聯系繁瑣等諸多因素影響，存在罐區(qū)VOCs波動、餾出口采出液位失控致儲罐超壓、精甲醇不能及時外送導致憋罐、操作人員工作負擔重等問題。因此，進一步優(yōu)化精甲醇系統(tǒng)互供料方案，解決VOCs異味管控及隱患治理、降低裝置能耗和員工工作量十分必要。

1 現有精甲醇互供料外送方案

1.1 方案簡述

乙烯二部甲醇裝置采用三塔精餾設計工序，實現用最少的蒸汽耗量生產出純度較高的精甲醇。首先在預精餾塔中脫除粗甲醇中的輕餾分，預后甲醇先后經過加壓塔、常壓塔雙塔精餾，分別從塔頂采出精甲醇，經換熱器、再沸器換熱冷卻后，一部分作為液相物料回流各精餾塔維持傳質傳熱需要，其余部分作為精甲醇產品進入精甲醇儲罐V406A/B。如圖1所示，當精甲醇儲罐V406A/B液位達到安全容量上限時進行切換罐操作，通過精甲醇外送泵P408A/B沿甲醇互供料系統(tǒng)流程（股流①＋…＋⑦）送入儲運二部北罐區(qū)甲醇儲罐。當乙烯一部醚化裝置甲醇儲罐液位低位或要求供料時，北罐區(qū)啟動精甲醇送料泵加壓，沿甲醇互供料系統(tǒng)流程（股流⑦＋⑧＋⑤＋⑨），給乙烯一部醚化裝置供料。

圖1 甲醇互供料系統(tǒng)流程

1.2 存在問題

1.2.1 罐區(qū)VOCs異味管控困難

自2015年我國新《環(huán)境保護法》實施以來，各項環(huán)保要求陸續(xù)出臺，明確提出了石化行業(yè)揮發(fā)性有機污染物要量化體系化管理，并提出了泄漏檢測與修復程序減排和整治等具體工作內容實施時限，要求煉化企業(yè)依規(guī)進行VOCs綜合管控和整治[1]。由于初始設計原因，甲醇裝置精甲醇儲罐V406A/B無VOCs治理措施；且精甲醇易揮發(fā)致環(huán)境VOCs異味和檢測超標，罐區(qū)VOCs異味管控治理困難。目前采取V406B徹底置換干凈備用，V406A罐一邊進料一邊外送的方式，同時在罐區(qū)各儲罐儲槽呼吸閥處放置活性炭，但仍不能徹底解決環(huán)境VOCs異味問題，對周圍環(huán)境和操作人員身體健康造成較大影響。

1.2.2 儲罐存在超壓風險

根據《石油化工企業(yè)設計防火標準》（GB50160-2018）第6.2.19條規(guī)定，甲B、乙類液體的固定頂罐應設阻火器和呼吸閥[2]；對于采用N2或其他氣體氣封的甲B、乙類液體的儲罐還應設置事故泄壓設備。乙烯二部甲醇裝置精甲醇儲罐V406A/B是采用N2氣封的液體儲罐，只設置了呼吸閥，并沒有設置事故泄壓設備。正常生產時的控制壓力為0.5 kPa，但加壓塔和常壓塔回流罐液位調節(jié)閥失控狀態(tài)時，高壓系統(tǒng)可能竄入常壓罐，易導致超壓撕裂損壞，存在重大安全隱患。

1.2.3 及時外送人為因素影響大

因甲醇裝置精甲醇外送至儲運二部北罐區(qū)甲醇儲罐，每次外送前或停運后都要與調度聯系匯報，調度在接到精甲醇外送申請后需與儲運二部北罐區(qū)操作人員進行接料流程確認。各相關方需及時關注甲醇裝置精甲醇外送事宜，一旦一方沒有及時溝通確認，就會延誤甲醇裝置精甲醇外送操作。同時受乙烯一部醚化裝置用料需求影響，當甲醇裝置精甲醇不能及時送出或外送流量低時，會導致兩個精甲醇儲罐均處于高液位狀態(tài)，存在憋罐風險，影響甲醇裝置的安全生產。另外，如甲醇裝置精甲醇外送結束后操作人員未及時向調度匯報，儲運二部北罐區(qū)外送供料流程切換不及時，供料延遲將會影響乙烯一部醚化裝置的安全平穩(wěn)運行。

1.2.4 甲醇外送頻繁操作負擔大

甲醇裝置利用乙烯單元富余低壓甲烷和天然氣混合作為原料，采用烴類蒸汽轉化反應生成富含氫氣、一氧化碳、二氧化碳的新鮮氣，與合成循環(huán)氣混合后經循環(huán)氣壓縮機送入合成工序生產粗甲醇，同時回收乙二醇副產二氧化碳，以提高粗甲醇產量。日均生產精甲醇107 t（乙二醇停工二氧化碳中斷時為85 t/d）。甲醇裝置2個精甲醇儲罐V406A/B，單個儲罐安全容量35 t，每班在精甲醇儲罐液位達到上限切罐后須及時聯系精甲醇外送操作，每日至少要外送3罐精甲醇，現場操作頻繁。同時，由于操作室離現場較遠，操作人員需從操作室進入精餾罐區(qū)進行精甲醇外送泵啟?，F場操作，增加了操作人員的工作負擔。

2 精甲醇改直送方案可行性分析

2.1 流程簡述

甲醇互供料優(yōu)化流程如圖2所示，在現有精甲醇系統(tǒng)互供料流程和甲醇裝置內，精甲醇產品采出精甲醇儲罐流程基礎上，在精餾罐區(qū)精甲醇儲罐V406A/B進料線入口新增一道閥門并保持關閉；同時在甲醇系統(tǒng)管線入儲運二部北罐區(qū)甲醇儲罐處新增加進料線（股流線⑩），實現甲醇裝置精甲醇（沿股流線?＋?＋①＋②＋③＋④＋⑩）直接外送至北罐區(qū)甲醇儲罐。乙烯一部甲醇儲罐精甲醇供料，仍由北罐區(qū)通過精甲醇送料泵（沿股流⑦＋⑧＋⑤＋⑨）進行供料。

圖2 甲醇互供料系統(tǒng)優(yōu)化流程

2.2 方案優(yōu)點

2.2.1 流程技改簡單

精甲醇直送優(yōu)化方案依托原有的甲醇裝置精甲醇外送泵P408A/B出口總線返混線與精甲醇儲罐精甲醇進料線合并入罐流程，通過在進任意一個精甲醇儲罐（V406A或B）前增加一道閥門，實現在不啟運精甲醇外送泵P408A/B的情況下直接將甲醇裝置精甲醇外送至精甲醇互供料系統(tǒng)管線。如圖2所示，V406A入口新增閥門并保持關閉狀態(tài)；另一個精甲醇儲罐進料閥和返混閥門保持關閉，精甲醇產品采出線（股流線?）則通過返混線返回到精甲醇外送泵P408A/B出口總線（股流線?）。甲醇裝置精甲醇儲罐（V406A/B）則作為緊急情況或事故狀態(tài)下應急儲罐使用。同時在精甲醇外送系統(tǒng)管線至儲運二部北罐區(qū)甲醇儲罐新增一條直接進料線（股流線⑩），與北罐區(qū)甲醇外送總線分開，避免與北罐區(qū)給乙烯一部甲醇儲罐供料互相影響。

2.2.2 有效解決罐區(qū)VOCs異味管控難題

流程打通并實現直送后，將精甲醇儲罐V406A/B徹底置換沖洗干凈后備用，降低精甲醇揮發(fā)，減少罐區(qū)VOCs異味。精甲醇儲罐呼吸閥VOCs吸附活性炭的使用頻次降低，有效解決罐區(qū)VOCs異味管控難題，減輕操作人員的長期低毒傷害。

2.2.3 有效解決儲罐安全容量不夠問題

流程打通并實現直送后，精甲醇儲罐V406A/B作為備用儲罐，在甲醇裝置精甲醇產品餾出口分析波動、出現質量問題及甲醇裝置緊急事故時，可在粗甲醇儲罐液位較高時將餾出口產品采出改至精甲醇儲罐，解決因粗甲醇儲罐安全容量少，精餾工序有效調整時間短的問題，減少因操作調整時間長造成的精甲醇憋罐風險。

2.2.4 有助于精甲醇儲罐安全泄壓裝置隱患治理

因精甲醇儲罐原設計沒有安全泄壓裝置，不符合規(guī)范要求，已被列為企業(yè)年度安全隱患治理項目。直送前需對精甲醇儲罐進行逐個倒空置換沖洗，費時費力且容易發(fā)生安全事故。直送后精甲醇儲罐V406A/B可被徹底置換干凈備用；安全泄壓可將灌頂人孔蓋拆下拿出裝置預制施工再安裝，確保隱患治理少動或不動火，實現安全施工。

2.2.5 有利于裝置提質增效

優(yōu)化方案實施后甲醇裝置可實現精甲醇外送泵P408A/B的長期停運，不僅減少啟泵次數，進一步降低甲醇裝置動力消耗，同時還可以降低精甲醇外送過程中因泵出口壓力高而導致的介質流速過高問題，提質增效的同時確保甲醇安全輸送。

2.2.6 可減少各相關單位工作量

優(yōu)化方案不僅可減少操作人員每天6次的現場啟、停泵操作及與各相關方的聯絡溝通，也可減少調度部門對精甲醇外送互供料協(xié)調工作及儲運二部北罐區(qū)操作人員互供流程切換和相關方聯絡，進一步減少各相關單位工作量和因溝通不暢造成的諸多不利影響，為實現各裝置安全平穩(wěn)運行奠定基礎。

2.3 可行性分析

2.3.1 實施簡便

流程優(yōu)化僅需在精甲醇儲罐（V406A/B）進料入口增加一道閥門并保持關閉，導通與精甲醇外送泵出口返混線和外送出口總閥工藝流程；同時關閉另一路精甲醇儲罐進料總線和返混線閥門，即可實現精餾塔精甲醇采出直送精甲醇系統(tǒng)線的目的。

根據精甲醇系統(tǒng)流程，將甲醇裝置外送線與儲運二部北罐區(qū)至乙烯一部甲醇儲罐外送總線匯合處斷開，新增去儲運二部北罐區(qū)精甲醇儲罐進料線（股流線⑩），可實現甲醇裝置精甲醇外送線與儲運二部北罐區(qū)至乙烯一部甲醇儲罐供料線分開的目的。

2.3.2 動能分析

根據甲醇裝置設計和生產實際，精甲醇外送泵P408A/B啟動后外送壓力一般維持在0.4～0.8 MPa，外送量可維持在15 t/h，即使在北罐區(qū)給醚化裝置送料時仍可保持7 t/h的外送量。改為精甲醇直送流程后，加壓塔T402的回流槽壓力為0.4 MPa，常壓塔T403回流泵出口壓力為0.8 MPa，而儲運二部北罐區(qū)甲醇儲罐為常壓罐，另甲醇裝置與儲運二部北罐區(qū)甲醇儲罐也存在一定位差，完全可以滿足甲醇外送動能需求。

3 優(yōu)化方案的潛在風險及預防措施

3.1 潛在風險

優(yōu)化方案中精甲醇外送動力為加壓塔回流罐壓能和常壓塔回流泵出口壓能，因加壓塔回流罐壓力0.4 MPa低于常壓塔回流泵出口壓力0.8 MPa，如出現外送流程阻力增大或閥門誤關，會造成常壓塔餾出口采出竄入加壓塔回流罐致產品外送受阻，影響裝置正常生產。另加壓塔回流罐壓力過高會影響加壓精餾塔操作，導致操作波動或餾出口質量下降等。

3.2 預防措施

強化加壓塔回流罐液位、壓力及餾出口采出量監(jiān)控，一旦發(fā)現液位快速上升或采出量下降，立即現場檢查并及時將餾出口采出改至原精甲醇儲罐，避免出現采出互竄或加壓塔操作波動。另外，可將外送系統(tǒng)流程閥門作為關鍵操作閥門進行管理，避免操作人員誤關等問題的發(fā)生。

4 效益測算

精甲醇直送方案實施產生的經濟效益主要來自于停運甲醇裝置精甲醇外送泵P408節(jié)省的電費消耗和減少精甲醇罐VOCs治理的活性炭使用量。按照實際甲醇外送泵每日啟動3次、每次3 h、甲醇外送泵功率15 kW/h，可節(jié)省電費為1.6萬元。

5 結論

某石化公司通過實踐論證，乙烯二部甲醇裝置生產的精甲醇互供料系統(tǒng)流程的基礎上，經技措增加閥門和部分管線，由原來需通過啟動精甲醇外送泵外送改為由餾出口采出利用塔壓和回流泵出口壓能直送儲運二部北罐區(qū)甲醇儲罐。方案實施后，不僅有利于乙烯二部甲醇裝置和儲運二部優(yōu)化生產運行、提質增效，還能將甲醇裝置精甲醇儲罐置換停用，徹底解決甲醇罐區(qū)VOCs異味管控治理瓶頸和安全隱患治理施工難題，減輕操作人員工作量，降低精甲醇外送不暢和儲罐憋罐超壓等風險，綜合效益良好。