李祚輝

摘 要：介紹了國內(nèi)甲醇制烯烴裝置相關(guān)工藝和基本概況；丙烯制冷壓縮機(jī)作為甲醇制烯烴裝置（MTO）的核心設(shè)備，為輕烴的回收提供了必要的低溫條件，某甲醇制烯烴（MTO）裝置采用美國魯姆斯烯烴分離工藝，丙烯制冷壓縮機(jī)主要提供7℃、-24℃、-40℃級(jí)別的制冷劑，結(jié)合該裝置實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行情況，分析了運(yùn)行負(fù)荷的變化、系統(tǒng)內(nèi)輕組分的存在、公用工程系統(tǒng)的波動(dòng)對(duì)丙烯制冷壓縮機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行的影響；提出了丙烯制冷壓縮機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行的建議。

關(guān)鍵詞：甲醇制烯烴（MTO） 丙烯制冷壓縮機(jī) 穩(wěn)定運(yùn)行

中圖分類號(hào)：TQ221 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）04（c）-0088-02

我國是一個(gè)富煤貧油的國家，隨著國際原油價(jià)格的波動(dòng)及煤炭價(jià)格低迷，從國家能源戰(zhàn)略角度講，對(duì)于發(fā)展新型煤化工已大勢所趨。目前已工業(yè)化應(yīng)用的甲醇制烯烴主要工藝有，美國UOP公司的MTO工藝，中國科學(xué)院大連化物所的DMTO工藝，中國石化的SMTO工藝，及德國魯奇公司的MTP工藝。自2010年10月國內(nèi)第一套甲醇制烯烴示范項(xiàng)目—神華包頭項(xiàng)目成功投產(chǎn)，截止2014年12月，國內(nèi)共有九套甲醇制烯烴項(xiàng)目投產(chǎn)[1]，見表1。

1 影響C701穩(wěn)定運(yùn)行的因素

作為甲醇制烯烴（MTO）裝置下游烯烴分離的核心設(shè)備丙烯制冷壓縮機(jī)，主要為低溫分離創(chuàng)造條件，某甲醇制烯烴裝置下游烯烴分離采用美國魯姆斯工藝，丙烯制冷壓縮機(jī)主要提供7℃、-24℃、-40℃級(jí)別的制冷劑，因此丙烯制冷壓縮機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行，對(duì)產(chǎn)出合格乙烯、丙烯至關(guān)重要，該文主要從以下方面探討丙烯制冷壓縮機(jī)（C701）的穩(wěn)定運(yùn)行。

1.1 運(yùn)行負(fù)荷的變化

C701的運(yùn)行負(fù)荷主要體現(xiàn)在所消耗蒸汽的流量和調(diào)速閥的開度，為了方便研究運(yùn)行負(fù)荷對(duì)C701的穩(wěn)定運(yùn)行分析，將C701流程簡化為圖1，在不考慮能量損失的情況下[2]，則有

N+Q3+Q5+Q7=Q1+Q2+Q4+Q6

式中 N—C701功率

Q2、Q4、Q6—加熱劑用戶負(fù)荷

Q3、Q5、Q7—制冷劑用戶負(fù)荷

Q1—水冷卻器（E701A/B）負(fù)荷

（1）制冷劑用戶負(fù)荷變化，制冷劑用戶負(fù)荷Q3、Q5、Q7增加，則冷劑蒸發(fā)量增大，從而導(dǎo)致壓縮機(jī)吸入量的增加，壓縮機(jī)排除流量增加，出口冷卻器E701A/B負(fù)荷增加；也就是說隨著制冷劑用戶負(fù)荷的增加，壓縮機(jī)負(fù)荷隨著增加，為了達(dá)到制冷要求，操作人員調(diào)解制冷壓縮機(jī)負(fù)荷，使其達(dá)到平穩(wěn)狀態(tài)。表2列出了負(fù)荷100%情況下各制冷劑用戶的設(shè)計(jì)負(fù)荷。

從表2可以看出E606A/B的負(fù)荷占制冷劑用戶總負(fù)荷的46%，E601負(fù)荷占制冷劑總負(fù)荷的15%，故E601和E606A/B負(fù)荷的變化主要影響丙烯制冷壓縮機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行；制冷劑用戶負(fù)荷的變化主要是由于工藝側(cè)負(fù)荷的變化。下面以E606A/B為例來分析乙烯塔T602的操作對(duì)制冷壓縮機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行的影響。

①乙烯塔進(jìn)料量：乙烯塔進(jìn)料是來自脫乙烷塔頂回流罐的氣相物料，即進(jìn)E606A/B的氣相物料增加，從而導(dǎo)致丙烯汽化量增加，丙烯制冷壓縮機(jī)負(fù)荷也增加，影響了其穩(wěn)定運(yùn)行

②乙烯塔回流量，當(dāng)乙烯塔回流量的變化，E606A/B冷凝量發(fā)生變化，導(dǎo)致丙烯制冷壓縮機(jī)負(fù)荷變化，即影響其穩(wěn)定運(yùn)行

③乙烯塔進(jìn)料溫度，若乙烯精餾塔進(jìn)料溫度升高，回流比會(huì)增加[3]，即冷劑負(fù)荷增加，丙烯制冷壓縮機(jī)負(fù)荷隨之增加，故乙烯塔進(jìn)料溫度的變化影響丙烯制冷壓縮機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行。

（2）加熱劑用戶負(fù)荷變化，加熱劑用戶負(fù)荷Q2、Q4、Q6的增大，增加了冷量的回收，壓縮機(jī)負(fù)荷減少；反之其負(fù)荷增加，從而加熱劑用戶負(fù)荷的變化影響丙烯制冷壓縮機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行，表3列出了C701系統(tǒng)加熱劑用戶的設(shè)計(jì)負(fù)荷，影響加熱劑用戶負(fù)荷的主要原因有：

①E609和E610作為乙烯汽化器給液相乙烯加熱并回收冷量，氣相乙烯供給聚乙烯裝置作為反應(yīng)器進(jìn)料，當(dāng)聚乙烯裝置流量變化或開停車狀態(tài)，丙烯制冷壓縮機(jī)負(fù)荷隨之發(fā)生變化，影響其穩(wěn)定運(yùn)行。

②E513作為脫甲烷塔輔助再沸器，當(dāng)甲烷塔再沸量不足需投用時(shí)影響丙烯制冷壓縮穩(wěn)定運(yùn)行。

（3）丙烯制冷壓縮機(jī)出口水冷卻器負(fù)荷，丙烯制冷壓縮機(jī)出口水冷卻器E701A/B將出口高壓高溫的丙烯氣相冷卻為高壓低溫的液相丙烯，更有利于節(jié)流膨脹提供各個(gè)級(jí)別的冷劑；丙烯制冷壓縮機(jī)出口溫度降低后，壓縮機(jī)各段吸入壓力降低，其負(fù)荷也相應(yīng)的降低；故出口冷卻器的負(fù)荷影響丙烯制冷壓縮機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行。表4列出了水冷卻器的設(shè)計(jì)參數(shù)。

1.2 系統(tǒng)內(nèi)存在輕組分

丙烯制冷壓縮機(jī)在開車過程中由于置換不干凈和開車前期采用氮?dú)庾鳛橹髅芊鈿猓到y(tǒng)內(nèi)不可避免的存在一定的輕組分[4]，過多的輕組分會(huì)導(dǎo)致壓縮機(jī)出口壓力升高，各段吸入壓力也相應(yīng)地升高，即丙烯制冷壓縮機(jī)負(fù)荷隨之增加影響丙烯制冷壓縮機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行；系統(tǒng)內(nèi)輕組分過多時(shí)有可能造成C701出口溫度三取二高溫聯(lián)鎖。

1.3 公用工程系統(tǒng)的波動(dòng)

某甲醇制烯烴裝置丙烯制冷壓縮機(jī)采用氮?dú)庾鳛槎?jí)密封氣和隔離氣，當(dāng)?shù)獨(dú)夤芫W(wǎng)壓力波動(dòng)和全廠空分裝置跳車會(huì)影響丙烯制冷壓縮機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行；采用0.46Mpa蒸汽作為復(fù)水器蒸汽噴射器的動(dòng)力蒸汽，當(dāng)蒸汽管網(wǎng)壓力波動(dòng)時(shí)復(fù)水器真空度下降，透平缸體排氣溫度升高影響丙烯制冷壓縮的穩(wěn)定運(yùn)行，此外蒸汽管網(wǎng)壓力和溫度波動(dòng)時(shí)透平轉(zhuǎn)速也會(huì)隨之波動(dòng)，影響其穩(wěn)定運(yùn)行。

2 維持丙烯制冷壓縮機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行的建議

（1）投用制冷劑用戶是要平穩(wěn)投用，避免大量冷劑汽化造成C701段間吸入流量和壓力的波動(dòng)，特別是E606A/B在投用過程中C701要隨時(shí)做出相應(yīng)的調(diào)整；在調(diào)整以制冷劑為冷卻介質(zhì)的精餾塔時(shí)要盡量穩(wěn)定各塔進(jìn)料溫度和回流比，防止因回流比和進(jìn)料溫度的變化造成丙烯制冷壓縮機(jī)的波動(dòng)。

（2）在C701的加熱劑用戶中影響其穩(wěn)定運(yùn)行的主要用戶是E609和E610A/B，E609和E610A/B作為加熱用戶加熱液相乙烯回收冷量，氣相乙烯作為聚乙烯裝置乙烯進(jìn)料，因此在聚乙烯裝置開車和突然停車會(huì)造成丙烯制冷壓縮機(jī)的波動(dòng)，造作人員要隨時(shí)做出相應(yīng)調(diào)整減少相應(yīng)的波動(dòng)。

（3）隨時(shí)排放系統(tǒng)內(nèi)的不凝氣。

（4）注意監(jiān)控循環(huán)水溫度的變化，及時(shí)調(diào)整E701A/B冷卻水，增加C701三段出口丙烯過冷度，提高丙烯冷劑的節(jié)流效率，減少氣化率。

（5）注意監(jiān)控公用工程蒸汽和氮?dú)鈮毫Φ淖兓?，?dāng)公用工程系統(tǒng)突然變化時(shí)根據(jù)情況作出相應(yīng)的調(diào)整，當(dāng)?shù)獨(dú)鈮毫抵梁艿蜁r(shí)采用高壓氮和低壓氮混合使用，保證二級(jí)密封和隔離氣的壓力。

3 結(jié)語

目前，國內(nèi)大量的煤制烯烴項(xiàng)目已投產(chǎn)，新型煤化工行業(yè)是技術(shù)和資金密集型產(chǎn)業(yè)，新型煤化工人才普遍匱乏，面對(duì)機(jī)遇和挑戰(zhàn)的新型煤化工，如何保證裝置平穩(wěn)滿負(fù)荷長周期運(yùn)行是能否盈利的前提保障。丙烯制冷壓縮機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行是甲醇制烯烴（MTO）裝置的穩(wěn)定運(yùn)行的保障，操作人員的業(yè)務(wù)素質(zhì)和操作水平?jīng)Q定了甲醇制烯烴裝置能否長、滿、穩(wěn)運(yùn)行。對(duì)于丙烯制冷壓縮機(jī)的操作要及時(shí)判斷影響穩(wěn)定運(yùn)行的因素，及時(shí)作出相應(yīng)的調(diào)整；避免因操作不當(dāng)造成丙烯制冷壓縮機(jī)的停車影響正常生產(chǎn)并帶來不必要的損失。

參考文獻(xiàn)

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[3] 王松漢，何細(xì)藕.乙烯工藝與技術(shù)[M].北京：中國石化出版社，2000：565.

[4] 耿令昌，李文義.輕重組分對(duì)丙烯制冷壓縮機(jī)操作的影響[J].化工生產(chǎn)與技術(shù)，2012，19（3）：48.