郭振翔(青海油田格爾木煉油廠生產(chǎn)運行科， 青海 格爾木 816000)

格爾木煉油廠MTBE裝置所遇問題及技術(shù)方案

郭振翔(青海油田格爾木煉油廠生產(chǎn)運行科， 青海 格爾木 816000)

在醚化反應(yīng)單元原工藝控制(調(diào)節(jié))過程中出現(xiàn)了E501水擊，R501A/B溫度超高的現(xiàn)象，通過技術(shù)改造解決這些問題，實現(xiàn)操作的平穩(wěn)控制，從而保證MTBE產(chǎn)品的質(zhì)量和收率并延長催化劑的使用壽命。

水擊;失活;限流

MTBE是一種高辛烷值汽油添加劑，可以減少汽車尾氣中污染物的排放。在MTBE生產(chǎn)過程中，工藝參數(shù)控制的好壞與預(yù)反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)的好壞惜惜相關(guān)。格爾木煉油廠MTBE裝置是由中國石油華東勘探設(shè)計研究院設(shè)計。自開工以來，在操作過程中出現(xiàn)了E501水擊，R501A/B溫度超高、低負荷運行時產(chǎn)品質(zhì)量不易合格等現(xiàn)象，通過技術(shù)改造可以解決這些問題，使醚化反應(yīng)單元操作得到很好的控制。

1 醚化反應(yīng)單元工藝流程簡述

來自氣分脫丙烷塔塔底產(chǎn)品(含異丁烯的碳四)進入碳四原料罐(V501)，由罐區(qū)付來的甲醇原料進入甲醇原料罐(V502)，分別經(jīng)碳四原料泵(P501)和甲醇原料泵(P502)在泵出口混合經(jīng)過靜態(tài)混合器(M501)進入離子過濾器(R501)，脫除其中的金屬雜質(zhì)和游離水，由原料預(yù)熱器(E501)預(yù)熱后與外循環(huán)冷卻物料混合經(jīng)過另一靜態(tài)混合器(M502)進入預(yù)反應(yīng)器(R503)，在強酸性陽離子催化劑的作用下生成MTBE，原工藝流程見圖1

2 在醚化反應(yīng)單元操作中遇到的問題及危害

2.1 E501水擊

在醚化反應(yīng)單元要求預(yù)反應(yīng)器R503的進料溫度為35℃—50℃在反應(yīng)初期，催化劑活性高，為了保證較高的平衡轉(zhuǎn)化率，此時需要進料溫度應(yīng)盡可能低，在實際操作中氣分脫丙烷塔塔底付給MTBE裝置的C4原料溫度在35℃—45℃之間，這樣原料預(yù)熱器E501的蒸汽用量相當(dāng)少幾乎不用，這就造成了E501蒸汽凝結(jié)水回水疏水閥前壓力降低，疏水閥不能正常工作，此時E501回水線就會水擊。水擊可將設(shè)備及管線和閥門擊壞，嚴(yán)重時會發(fā)生傷人事故。

2.2 R501溫度超高

離子過濾器R501A/B在系統(tǒng)中的作用是除去原料中的金屬離子和游離水。由于進料溫度過高，原料碳四與甲醇的混合物料在進入R501A/B(其中裝填與R503預(yù)反應(yīng)器內(nèi)相同的強酸性陽離子交換樹脂催化劑)其醚化反應(yīng)大部分在R501內(nèi)就已經(jīng)進行了，由表一可以看出在R503中床層溫差很小，反應(yīng)放出的熱量使R501床層溫度升高，原設(shè)計中我們沒有任何手段對其溫度進行有效控制，此時E501進料預(yù)熱器蒸汽閥全關(guān)而外循環(huán)冷卻器循環(huán)冷卻水閥全開。這會造成催化劑的磺酸根脫落腐蝕設(shè)備或碳化堵塞催化劑微孔縮短了R501內(nèi)催化劑的使用周期。

2.3 低負荷處理量對操作的影響

由表2可知在規(guī)定的醇烯比范圍內(nèi)，低負荷處理量與合適的處理量相比較，R503出口與MTBE產(chǎn)品的質(zhì)量受到極大的影響，這是由于在低負荷運行時在通過M501、R501、E501、M502時碳四與甲醇原料未能充分混合，并且在預(yù)反應(yīng)器R503內(nèi)床層上分布不均勻，這就影響了R503的工況造成R503床層溫度分布不均勻出現(xiàn)熱點。造成R503出口及MTBE產(chǎn)品取樣分析時甲醇和低聚物的含量超高

3 工藝改進

3.1 在裝置三層平臺從R503外循環(huán)線調(diào)節(jié)閥后加跨線至M501之前，如下圖2所示

改進后的優(yōu)點：

(1)在氣分裝置付MTBE裝置碳四原料溫度超高時，影響了R501的工況。這時直接用部分冷卻后外循環(huán)物料來降低進R501物料的溫度，有效的延長了R501內(nèi)催化劑的使用周期。同時，降低了進料溫度增大E501的蒸汽用量，使E501回水線上疏水閥正常工作，改善E501水擊問題，確保了裝置的安全平穩(wěn)運行。

(2)由于某些原因造成MTBE裝置低負荷運行時，將外循環(huán)物料切至M501之前與新鮮原料一起進入M501、R501、E501、M502、使碳四與甲醇混合，與改造前相比較外循環(huán)物料與新鮮物料混合更加均勻，使得反應(yīng)物料在R501A/B中反應(yīng)更加充分，避免了低負荷下，物料混合不均勻在反應(yīng)器內(nèi)局部反應(yīng)劇烈，反應(yīng)器內(nèi)溫度不易控制造成磺酸根脫落，有效的緩解MTBE運行過程中的磺酸根脫落造成的設(shè)備腐蝕問題，確保了裝置長周期高效運行。其次由于將部分外循環(huán)物料改造至M501A/B之前，使外循環(huán)物料與新鮮物料充分混合均勻，MTBE反應(yīng)過程是一個熱平衡反應(yīng)，R503出口物料中有還有部分異丁烯未反應(yīng)，經(jīng)外循環(huán)后在反應(yīng)期內(nèi)繼續(xù)進行反應(yīng)，有效地提高了R503異丁烯的轉(zhuǎn)化率，使得裝置的運行效益進一步得到提升，同時也保護了后系統(tǒng)催化蒸餾系統(tǒng)的催化劑，使得催化蒸餾塔的催化劑使用周期延長，確保了MTBE裝置的安全平穩(wěn)高效運行。

3.2 將減溫減壓器上除氧水調(diào)節(jié)閥改換為限流孔板

由于設(shè)計和工藝的原因造成本裝置減溫減壓后的蒸汽含水量太高，給工藝操作和設(shè)備操作都帶來一定的麻煩，由于水擊使得本裝置存在安全隱患，為了解決這一問題故將在減溫器除氧水調(diào)節(jié)閥后加限流孔板，現(xiàn)將本裝置所需的除氧水量加以分析計算：(表2)

圖1

表1

表2

圖2

表2

解：由能量守衡有：減溫器前的能量=減溫器后的能量

即：中壓除氧水總焓值+中壓蒸汽總焓值=減溫器后蒸汽總焓值

X(噸)×359.81(kJ/kg)×1000(kg/噸)+5.5(噸)×3272.26 (kJ/kg)×1000(kg/ 噸)=(5.5+X)(噸)×2841.1kJ/kg ×1000(kg/ 噸)

X×359.81+5.5×3272.26=(5.5+X)×2841.1X×(2841.1-359.81)=5.5×(3272.26-2841.1)

X=5.5×(3272.26-2841.1)/(2841.1-359.81)

X=5.5×431.16/2481.29

X=0.9557(噸)

通過核算和技術(shù)改造方案的討論，最終選用在減溫器除氧水調(diào)節(jié)閥后加限流孔板。改造后減溫減壓器后蒸汽中的含水量明顯下降，蒸汽管網(wǎng)的水擊現(xiàn)象也消失了，有效了確保了裝置的安全平穩(wěn)高效運行。

4 結(jié)語

在平時的操作中我們應(yīng)不斷的發(fā)現(xiàn)問題并解決問題。通過這次工藝改造可以使我們在不同的操作條件下，根據(jù)實際情況對醚化反應(yīng)單元進行更好的控制。實現(xiàn)了MTBE裝置的高效平穩(wěn)運行。

[1]林世雄，《石油煉制工程》(第三版)，石油工業(yè)出版社，2000，7.

[2]楊宗仁. MTBE生產(chǎn)與技術(shù)知識問答。2003.

[3]中國信息網(wǎng)焓熵表.

郭振翔(1974- )，男，甘肅蘭州人，工程師，大學(xué)畢業(yè)，現(xiàn)工作于青海油格爾木煉油廠生產(chǎn)運行科，主要從事工藝管理工作。