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        MTBE產(chǎn)品硫含量超標原因分析及預防措施

        2017-11-06 08:36:07陳祥彬董彩琴張耀霞
        化工管理 2017年31期
        關鍵詞:產(chǎn)品

        陳祥彬 董彩琴 張耀霞

        (陜西延長石油(集團)有限責任公司延安石油化工廠,陜西 延安 727406)

        MTBE產(chǎn)品硫含量超標原因分析及預防措施

        陳祥彬 董彩琴 張耀霞

        (陜西延長石油(集團)有限責任公司延安石油化工廠,陜西 延安 727406)

        本文闡述了MTBE產(chǎn)品硫含量超標的現(xiàn)狀,通過因素分析,提出預防措施,進而通過對外購甲醇原料質(zhì)量的嚴格把關、氣分原料液化氣的質(zhì)量控制、脫戊烷塔及催化蒸餾塔的優(yōu)化操作、催化蒸餾塔低點抽出線的輔助操作及保證設計負荷的加工量等措施,有效的降低了MTBE產(chǎn)品硫含量,對提高企業(yè)的汽油調(diào)和能力具有十分重要的意義。

        MTBE產(chǎn)品;硫含量;原因分析;預防措施

        0 引言

        延安石油化工廠12萬噸/年甲基叔丁基醚(簡稱MTBE)裝置,以活化后的大孔徑強酸性陽離子交換樹脂為催化劑,不考慮樹脂的活化和再生,為一次性裝填催化劑[1]。聯(lián)合二車間氣分和MTBE裝置為聯(lián)合生產(chǎn)裝置,上游氣分裝置的操作將影響到下游MTBE裝置的平穩(wěn)運行及產(chǎn)品質(zhì)量合格。近期出現(xiàn)MTBE產(chǎn)品硫含量超標的情況,因此分析并找出影響MTBE產(chǎn)品硫含量的因素,并采取有效的預防措施,便顯得尤為重要。

        1 MTBE裝置原料及產(chǎn)品硫含量的控制指標

        1.1 原料硫含量的控制指標

        表1 甲醇及碳四原料硫含量的控制指標

        1.2 MTBE產(chǎn)品硫含量的控制指標

        MTBE是一種無色、透明、高辛烷值的液體,具有醚樣氣味,是生產(chǎn)無鉛、高辛烷值(馬達法MON101,研究法RON117)[1]、含氧汽油的理想調(diào)合組份,作為汽油添加劑,已經(jīng)在全世界范圍內(nèi)普遍使用。它不僅能有效提高汽油辛烷值,而且還能改善汽車性能,降低排氣中CO含量,利于暖車和節(jié)約燃料,蒸發(fā)潛熱低,對冷啟動有利,常用于無鉛汽油和低鉛油的調(diào)合,同時可降低汽油生產(chǎn)成本。但對于汽油國五標準,對MTBE產(chǎn)品有著硫含量的要求。MTBE硫含量的控制指標如表2所示。

        表2 MTBE產(chǎn)品硫含量的控制指標

        2 MTBE裝置醚化樹脂催化劑對硫的吸附和解析過程描述

        MTBE裝置采用的是醚化樹脂催化劑,樹脂催化劑的結構分為骨架部分、活性基團及可交換離子三部分,強酸性的活性基團為是磺酸基,可交換離子是氫離子,正常情況下異丁烯和甲醇進入到催化劑反應孔道中反應生成MTBE,反應后的產(chǎn)物會在反應孔道內(nèi)停留一段時間,由于反應的持續(xù)進行,早期生成的MTBE及異丁烯和甲醇離子會伴隨物料析出,從而達到持續(xù)生產(chǎn)的目的。

        當物料中硫伴隨碳五進入到催化劑反應孔道內(nèi),由于硫不與其他離子反應,而是吸附到孔道的骨架上,同樣在停留一段時間后才隨著物料析出,而原料中硫的含量不穩(wěn)定,當原料中硫降低后,MTBE產(chǎn)品中硫還會持續(xù)一段時間進行解析,造成硫含量超標的時間較長[2]。

        3 MTBE產(chǎn)品中硫含量的現(xiàn)狀分析

        MTBE裝置在2017年3月份進行大檢修,4月1日開工,產(chǎn)品合格外送,但MTBE產(chǎn)品中硫含量較高,超出調(diào)和汽油的指標。在開工初期由于汽油精制裝置未開工,導致氣分脫戊烷塔塔底組分碳五一直未外送,在全回流的條件下造成硫隨碳四進入到MTBE裝置,4月8日至5月3日,硫含量較高,持續(xù)時間較長,數(shù)據(jù)如表3所示。

        表3 MTBE產(chǎn)品硫含量

        4 對影響MTBE產(chǎn)品硫含量的因素分析

        4.1 甲醇原料的影響

        甲醇原料為生產(chǎn)MTBE產(chǎn)品的原料之一,甲醇內(nèi)所帶的硫?qū)⑷窟M入到系統(tǒng)內(nèi),由于硫不參加反應,而會伴隨MTBE產(chǎn)品送出裝置,進而影響到MTBE對汽油的調(diào)和。

        4.2 碳四原料的影響

        由于我廠液化氣精制裝置采用胺洗+堿洗+水洗的加工工藝,因此液化氣中不可避免攜帶含硫組分,含硫組分中硫醚與碳五組分相似,碳五含量高,攜帶的硫醚隨之增多[3]。氣分裝置液化氣原料中碳五含量超標,脫戊烷塔不能徹底分離,塔頂碳四組分中碳五組分超標,繼而碳四原料不可避免攜帶部分含硫組分。進入MTBE裝置后,經(jīng)過一系列反應,含硫組分最終落入催化蒸餾塔底,致使MTBE產(chǎn)品總硫含量增大。因此氣分原料中碳五指標的合格與否,會直接影響到MTBE產(chǎn)品,具體指標及關系如表4和圖1所示。

        表4 裝置原料控制指標及控制裝置

        圖1 三套裝置原料、產(chǎn)品及控制關系

        由圖1可以看出,如果氣分裝置原料中碳五含量較高超過合格標準,會造成MTBE裝置原料不合格,進而使得MTBE產(chǎn)品硫含量超標,具體數(shù)據(jù)如表5所示。

        4.3 操作因素的影響

        (1)氣分裝置脫戊烷塔操作因素的影響

        氣分裝置脫戊烷塔的作用是分離碳四和碳五組分,在原料中碳五含量超標的情況下,會導致碳四產(chǎn)品或戊烷產(chǎn)品質(zhì)量不合格。如果碳四產(chǎn)品不合格會造成MTBE產(chǎn)品純度降低,硫含量升高。而戊烷產(chǎn)品不合格,會使戊烷產(chǎn)品中攜帶液化氣,造成安全隱患。根據(jù)生產(chǎn)安排,要嚴格保證戊烷產(chǎn)品合格,力爭碳四產(chǎn)品合格。

        1. 青年編委任期3年。編輯部為獲聘者頒發(fā)青年編委聘書,定期邀請其參加本刊編委會、審稿專家培訓活動和學術交流活動。

        (2)MTBE裝置催化蒸餾塔操作因素的影響

        MTBE裝置催化蒸餾塔是生產(chǎn)MTBE產(chǎn)品的深度反應器,催化蒸餾塔分為三段,分別為精餾段、提餾段和反應段。反應段分為10段床層,每段床層裝填一定數(shù)量的樹脂催化劑。在硫組分進入到催化蒸餾塔后,會大量的積聚在反應床層,吸附到孔道的骨架上,在操作參數(shù)恒定的情況下,停留一段時間后,會落入塔底伴隨MTBE產(chǎn)品送出裝置。

        4.4 MTBE裝置加工負荷的影響

        MTBE裝置的設計加工負荷為34.24t/h[1],在裝置開工初期,根據(jù)物料平衡安排MTBE加工量為50~53t/h,為設計負荷的146%~155%。而由于原料中碳五含量較高,導致大量的硫伴隨碳五進入到MTBE裝置中,造成MTBE產(chǎn)品硫含量超標。

        5 針對影響因素,制定預防措施

        5.1 對外購甲醇原料質(zhì)量的嚴格把關

        在對外購甲醇進行驗收時,要求硫含量在5ppm以內(nèi),驗收分析如表6所示。

        表5 原料、產(chǎn)品碳五及硫含量

        表6 甲醇原料硫含量

        5.2 對氣分裝置原料液化氣的質(zhì)量控制

        根據(jù)氣分原料的控制指標,匯報生產(chǎn)調(diào)度,協(xié)調(diào)降低液化氣原料中碳五含量,爭取從源頭控制硫含量,以降低碳四原料中碳五及硫含量。

        5.3 操作優(yōu)化

        (1)氣分裝置脫戊烷塔的優(yōu)化操作

        針對近期原料中碳五含量超標的情況,5月3日,在保證脫戊烷塔戊烷合格的前提下,適當將回流比增大,由原來的0.5~0.8增大為0.8~1.0,可有效的降低碳四中的碳五及硫含量,起到了降低MTBE裝置原料中硫含量的目的。

        (2)MTBE裝置催化蒸餾塔的優(yōu)化操作及低點抽出線的輔助操作

        ①由于硫組分在進入到催化蒸餾塔后會停留一段時間,為了解決此問題,5月4日,將催化蒸餾塔回流比適當增大,由原來的0.8~1.0增大為1.0~1.2,可有效的縮短硫組分的停留時間。

        ②催化蒸餾塔低點抽出線的位置位于重沸器(301-E-110)的最低端,可每天利用離心泵對低點物料抽出,有利于加快硫組分隨MTBE的外送,縮短硫含量持續(xù)高的時間。

        5.4 保證設計負荷的加工量

        在物料平衡允許的條件下,盡量保證按照裝置設計加工負荷進行加工。

        6 采取措施后的效果

        通過調(diào)整操作,MTBE產(chǎn)品硫含量有所下降,并呈現(xiàn)硫含量在10ppm以內(nèi)的良好態(tài)勢。具體數(shù)據(jù)如表7所示。

        表7 MTBE產(chǎn)品硫含量

        7 結語

        針對MTBE產(chǎn)品硫含量超標的情況,提出了有效的預防措施,通過對外購甲醇和碳四原料質(zhì)量的把關、脫戊烷塔及催化蒸餾塔的優(yōu)化操作、催化蒸餾塔低點抽出線的輔助操作及保證設計負荷的加工量等措施,有效的降低了MTBE產(chǎn)品硫含量,為調(diào)和合格的國五汽油做出積極貢獻。

        [1]劉長慶,李建平,等.12萬噸/年MTBE裝置操作規(guī)程[S].2009,3.

        [2]高步良.MTBE生產(chǎn)技術 MTBE技術協(xié)作組[M].2003.

        [3]王旭波.MTBE裝置催化劑壽命分析及對策[J].石油化工應用.2008,(4):109-114.

        陳祥彬(1987- ),男,內(nèi)蒙古自治區(qū)赤峰人,工程師,從事石油化工生產(chǎn)、技術管理工作。

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