路正攀

（魯西集團(tuán)有限公司，山東 聊城 252211）

根據(jù)目前煉油經(jīng)濟(jì)性數(shù)據(jù)分析: 若按照歐Ⅳ、歐Ⅴ的產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及芳烴生產(chǎn)原料要求, 約20萬t原油才能精煉出3萬t石腦油, 進(jìn)而能夠生產(chǎn) 1萬t烯烴。中國的石油資源比較匱乏, 如果這種技術(shù)成為中國制造低碳烯烴的主要手段, 將遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法解決中國對(duì)低碳烯烴生產(chǎn)能力的需要，因此選擇一條符合我國國情的生產(chǎn)低碳烯烴的工藝路線勢(shì)在必行。另一方面我國甲醇產(chǎn)能過剩，甲醇裝置開工率低。利用甲醇制烯烴工藝以消耗甲醇、制取烯烴為切入點(diǎn)，可有效緩解甲醇產(chǎn)量過剩的問題。

甲醇制烯烴裝置作為煤化工與石油化工相銜接的紐帶和節(jié)點(diǎn)，上游的粉煤氣化、原料氣凈化、甲醇生產(chǎn)及精餾等均是比較成熟的煤化工技術(shù)，而烯烴下游產(chǎn)品生產(chǎn)則與傳統(tǒng)的石化行業(yè)類似，因此甲醇制烯烴工藝成為實(shí)現(xiàn)煤化工產(chǎn)業(yè)向石化產(chǎn)品轉(zhuǎn)化的重要手段。烯烴分離裝置在整個(gè)項(xiàng)目的運(yùn)行中承接上游甲醇制烯烴和下游聚丙烯、聚乙烯裝置[1]。目前我國的煤制烯烴企業(yè)選用的烯烴分離裝置大都采用UOP烯烴分離工藝技術(shù)、預(yù)切割+油吸收烯烴分離技術(shù)、Lummus烯烴分離技術(shù)[2]，其主要產(chǎn)物包含聚合級(jí)乙烯，聚合級(jí)丙烯等，并含有副產(chǎn)物混合C4和混合C5，燃料氣和少量丙烷等。與大型煉油公司的乙烯分離裝置相比較，運(yùn)行形式更加簡單,其使用的科技先進(jìn)性也更強(qiáng)，沒有前冷烯烴和乙烯制冷壓縮機(jī)等裝置。但是這類分離裝置實(shí)際投料開工的難度比較高，為了更好地減少項(xiàng)目開工經(jīng)濟(jì)損失，以適應(yīng)國內(nèi)目前越來越嚴(yán)峻的安全環(huán)保形勢(shì)，從而實(shí)現(xiàn)公司的健康、可持續(xù)發(fā)展，那么公司就一定要做好各種設(shè)備設(shè)施的準(zhǔn)備工作。就生產(chǎn)準(zhǔn)備以及生產(chǎn)操作等內(nèi)容進(jìn)行研究，盡可能地降低設(shè)備試車成本費(fèi)用及項(xiàng)目開工經(jīng)濟(jì)損失的花費(fèi)，以建立對(duì)烯烴分離裝置項(xiàng)目開工經(jīng)濟(jì)損失的有效管控[3]。

1 烯烴分離工藝介紹

目前，烯烴分離裝置采用的工藝流程主要有:Lummus 前脫丙烷分離流程、惠生前脫丙烷-預(yù)切割-油吸收分離流程、KBR前脫丙烷分離流程等[6-8]。本項(xiàng)目采用的是 UOP烯烴分離工藝技術(shù)和惠生前脫丙烷-預(yù)切割-油吸收分離流程的結(jié)合。

圖1 烯烴分離工藝流程

自 MTO反應(yīng)器中生成的反應(yīng)氣經(jīng)過冷卻降溫后，再進(jìn)行三段加壓、氧化物回收、脫除酸性氣體、洗滌凈化和干燥后，再進(jìn)入高壓脫丙烷塔和低壓脫丙烷塔進(jìn)行C4和C3、C2組分分離。高壓脫丙烷塔頂氣相經(jīng)產(chǎn)品氣壓縮機(jī)四段壓縮后送至預(yù)切割塔。預(yù)切割塔頂氣相送至油吸收塔利用循環(huán)丙烷吸收其中的乙烯后，經(jīng)冷箱得到燃料氣。預(yù)切割塔底液相送至脫乙烷塔進(jìn)行C2和C3分離，塔頂 C2經(jīng)過乙炔加氫后進(jìn)入乙烯精餾塔，乙烯精餾塔上部采出聚合級(jí)乙烯產(chǎn)品。脫乙烷塔底C3進(jìn)入丙烯精餾塔，塔頂采出聚合級(jí)丙烯產(chǎn)品。

該流程產(chǎn)品氣壓縮機(jī)和丙烯制冷壓縮機(jī)均采用汽輪機(jī)拖動(dòng)。大部分分離過程都是在低溫條件下進(jìn)行的。丙烯制冷壓縮機(jī)系統(tǒng)所用的制冷介質(zhì)為聚合級(jí)丙烯，根據(jù)壓縮-冷凝-減壓-蒸發(fā)的制冷循環(huán)過程，連續(xù)為用戶提供四個(gè)溫度級(jí)別的冷劑：-41 ℃、-24 ℃、-7 ℃、5 ℃。

2 開車程序介紹

甲醇制烯烴裝置具備投料條件后，首先開啟丙烯制冷壓縮機(jī)為產(chǎn)品氣壓縮機(jī)和產(chǎn)品精餾開工提供丙烯冷劑。由于丙烯和丙烷的揮發(fā)度比較接近，分離的難度大，所以丙烯精餾塔需提前建立全回流操作調(diào)整塔頂丙烯產(chǎn)品合格。為減少預(yù)切割塔在開工過程中的乙烯損失，可通過丙烯精餾塔提前向預(yù)切割塔提供丙烷洗物料[4]的方式減少預(yù)切割塔內(nèi)物料累積時(shí)間和減少燃料氣中夾帶的乙烯量。

MTO反應(yīng)器投料后首先在產(chǎn)品氣壓縮機(jī)入口放空以控制產(chǎn)品氣壓縮機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行；然后通過調(diào)整防喘振和轉(zhuǎn)速將產(chǎn)品氣送至堿洗塔后放空；待產(chǎn)品氣中酸性氣洗滌合格后送至壓縮機(jī)四段放空；待產(chǎn)品氣中C4組分合格后送至預(yù)切割塔、脫乙烷塔、乙烯精餾塔、丙烯精餾塔，進(jìn)行積液調(diào)純，不合格產(chǎn)品送至不合格儲(chǔ)罐。

3 烯烴分離裝置開工損失的原因

3.1 產(chǎn)品氣壓縮機(jī)組運(yùn)行不穩(wěn)定

烯烴分離裝置的工藝流程復(fù)雜，開工期間的工作量大，工作人員需要花費(fèi)大量的時(shí)間和精力去調(diào)整，工作人員專業(yè)水平低和監(jiān)管不當(dāng)，使得產(chǎn)品氣壓縮機(jī)組頻繁停車[4]。產(chǎn)品氣壓縮機(jī)為汽輪機(jī)拖動(dòng)，壓力調(diào)整需要手動(dòng)關(guān)閉防喘振，整體操作與壓力控制存在滯后情況，反應(yīng)器壓力不易控制；反應(yīng)器投料后產(chǎn)品分離塔降溫效果差，壓縮機(jī)進(jìn)口液位高等原因均會(huì)導(dǎo)致壓縮機(jī)組聯(lián)鎖停車事故的發(fā)生。

3.2 丙烯制冷壓縮機(jī)氮?dú)夂扛?/h3>

丙烯制冷壓縮機(jī)準(zhǔn)備開車，進(jìn)行實(shí)氣置換和引液相丙烯進(jìn)入系統(tǒng)前，因壓縮機(jī)各段的進(jìn)料量不穩(wěn)定，導(dǎo)致各段無法形成穩(wěn)定的壓差，必須使用開車用密封氮?dú)鈦肀苊夤に嚉夥锤Z造成干氣密封污染；壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)正常，各段形成穩(wěn)定壓差后，才可以將密封氣切換為壓縮機(jī)出口的工藝氣。因氮?dú)鈱?duì)于丙烯壓縮機(jī)系統(tǒng)屬于不凝氣體，混合后的氮?dú)膺M(jìn)入工藝系統(tǒng)，會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)的冷劑溫度太高，達(dá)不到壓縮機(jī)組開工試車的要求[4]，造成機(jī)組正常工作后大量釋放火炬的情形出現(xiàn)，在大量排放系統(tǒng)內(nèi)氮?dú)獾耐瑫r(shí)會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)的大量丙烯損失。

3.3 高壓脫丙烷塔出口碳四組分含量高

系統(tǒng)投料開車時(shí)，進(jìn)入高壓脫丙烷塔的物料主要為氣相進(jìn)料，沒有液相進(jìn)料，相比于正常運(yùn)行期間，塔內(nèi)組成中的輕組分過量。導(dǎo)致在調(diào)整高壓脫丙烷塔頂回流期間，為避免產(chǎn)品氣壓縮機(jī)四段及高壓脫丙烷塔出現(xiàn)超壓、超溫的情況，造成大量物料放空至火炬系統(tǒng)。同時(shí)由于投料初期原料氣中輕組分較多，高壓脫丙烷塔的回流建立時(shí)間較長，造成塔頂物流中的碳四組分長時(shí)間不能降低至合格標(biāo)準(zhǔn)，原料氣放空時(shí)間較長。

3.4 預(yù)切割塔塔釜溫度控制不穩(wěn)定

預(yù)切割塔在進(jìn)料初期，由于油吸收塔內(nèi)的循環(huán)丙烷未引入，預(yù)切割塔再沸量過大，塔頂乙烯損失較大。當(dāng)建立洗滌丙烷循環(huán)時(shí)，預(yù)切割塔塔釜溫度控制不好會(huì)造成高甲烷含量的物料進(jìn)入脫乙烷塔。高甲烷含量物料進(jìn)入脫乙烷塔后，會(huì)導(dǎo)致乙烯精餾塔的放空量增大以及產(chǎn)品合格時(shí)間的延后。

3.5 脫乙烷塔和乙烯精餾塔建立回流時(shí)間長

乙烯精餾塔和脫乙烷塔在采取產(chǎn)品氣進(jìn)料冷凝累積物料建立塔釜及回流罐液位的方式開工期間，除系統(tǒng)本身積累部分物料外，為實(shí)現(xiàn)塔壓穩(wěn)定，大部分物料通過塔頂放空至火炬燃燒，造成物料浪費(fèi)。為避免不合格物料進(jìn)入后系統(tǒng)，在產(chǎn)品調(diào)純期間，大量物料放空至火炬。

4 減少烯烴分離開工損失的措施

4.1 調(diào)整產(chǎn)品氣壓縮機(jī)開車程序

產(chǎn)品氣壓縮機(jī)氮?dú)忾_車以配合 MTO反應(yīng)器升溫。在甲醇制烯烴裝置投料前，需切斷產(chǎn)品氣壓縮機(jī)循環(huán)氮?dú)鈁5]。為防止系統(tǒng)投料后在堿洗塔放空處放空量大被迫開啟產(chǎn)品氣壓縮機(jī)一段放空的情況，先關(guān)閉開工氮?dú)?，降低系統(tǒng)的氮?dú)庋h(huán)量，待開工氮?dú)庋h(huán)全部停用后，再逐步降低開工蒸汽流量，開工蒸汽可以在產(chǎn)品分離塔處冷凝，降低了壓縮機(jī)的負(fù)荷，避免壓縮機(jī)因調(diào)整不當(dāng)發(fā)生停車事故。

提前打通產(chǎn)品分離塔底部開工冷卻器，開啟底部冷卻器空冷風(fēng)機(jī)，穩(wěn)定產(chǎn)品分離塔底部冷卻器出口溫度?？刂飘a(chǎn)品分離塔氣相出口溫度，避免產(chǎn)品氣帶水，造成壓縮機(jī)吸入罐液位高聯(lián)鎖跳壓縮機(jī)。

4.2 丙烯制冷壓縮機(jī)組密封氣改造

神華榆林能源化工有限公司采用丙烯汽化器出口丙烯氣作為丙烯機(jī)開車干氣密封氣源，從而解決了壓縮機(jī)開車過程中大量放火炬的問題[9-10]。本項(xiàng)目分離單元提前將丙烯精餾塔引丙烯建立循環(huán)，丙烯壓縮機(jī)密封氣使用丙烯精餾塔頂回流罐氣相作為密封氣，減少壓縮機(jī)不凝氣放空量。

4.3 高壓脫丙烷塔建立全回流

在丙烯制冷壓縮機(jī)正常后，高壓脫丙烷塔引丙烯建立回流，根據(jù)產(chǎn)品氣壓縮機(jī)負(fù)荷控制壓力。高壓脫丙烷塔引丙烯后建立循環(huán)后,能夠在進(jìn)料后及時(shí)將系統(tǒng) C4組分洗滌下來,隨著系統(tǒng)壓力的提高,更快的達(dá)到運(yùn)行指標(biāo),減少壓縮機(jī)四出排放量。

4.4 冷凝重組分回收

歷年開工經(jīng)驗(yàn)表明，脫甲烷塔釜、脫乙烷塔釜在開工時(shí)會(huì)積存大量重組分物料，影響加熱效果，必須將此物料排掉，技改后可將脫甲烷塔釜、脫乙烷塔釜積存的不合格物料返回高壓脫丙烷塔液相進(jìn)料線上，當(dāng)精餾塔調(diào)整合格后再向后系統(tǒng)進(jìn)料，減少物料損失[1]。本項(xiàng)目在分離單元新上一臺(tái)液相收集罐，在裝置開、停車期間，回收排放的液相烯烴。待系統(tǒng)運(yùn)行正常后，將收集的液相烯烴通過不合格產(chǎn)品氣化器進(jìn)行回?zé)挕?/p>

4.5 乙烯精餾塔和脫乙烷塔建立循環(huán)

脫乙烷塔引氣相丙烯充壓, 引液相丙烯建立循環(huán)。乙烯精餾塔引氣相乙烯充壓后, 引液相乙烯進(jìn)行建立循環(huán)。在產(chǎn)品氣壓縮機(jī)送料后進(jìn)預(yù)切割塔后及時(shí)調(diào)整乙烯精餾塔再沸器建立循環(huán)，同時(shí)投用中沸器。

5 結(jié)束語

甲醇制烯烴裝置開車期間，各系統(tǒng)內(nèi)的放空去火炬，造成環(huán)境影響的同時(shí)導(dǎo)致了大量物料損失。本文通過詳細(xì)闡述甲醇制烯烴工藝烯烴分離裝置在開車過程中導(dǎo)致放空量大的問題，并逐一提出了解決措施，為類似工藝降低物耗能耗提供了優(yōu)化措施。只有通過不斷的技術(shù)改造、工藝優(yōu)化、人員能力提升，才能真正提高企業(yè)競爭力，使整個(gè)煤制烯烴產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。