摘" " " 要： 從生產(chǎn)工藝的角度論述了甲醇制丙烯工藝中循環(huán)烴蒸發(fā)器、蒸汽凝液系統(tǒng)運(yùn)行狀況及對(duì)裝置運(yùn)行的影響，通過(guò)綜合分析，將不同問(wèn)題進(jìn)行綜合考慮進(jìn)行優(yōu)化改造，既解決了裝置運(yùn)行過(guò)程中存在的泄漏問(wèn)題，又實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)有能量、資源的高效利用，確保了裝置安全、高效運(yùn)行。

關(guān)" 鍵" 詞：甲醇制丙烯； 循環(huán)烴蒸發(fā)器； 泄漏； 蒸汽凝液

中圖分類號(hào)：TQ051.62" TQ××" " "文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A" " "文章編號(hào)： 1004-0935（20202023）08-00001211-0－3

隨著化學(xué)工業(yè)的高速發(fā)展，丙烯作為石油化工產(chǎn)品的基本原料，需求量日益增加。傳統(tǒng)的石油路線制取低碳烯烴的方法是以石化產(chǎn)品作為原料，主要依靠蒸汽裂解法，所用原料有石腦油、輕柴油和丙烷等。根據(jù)全球石油資源的持續(xù)短缺及可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的要求，世界上許多石油公司都致力開(kāi)發(fā)非石油資源生產(chǎn)低碳烯烴的技術(shù)路線，其中以煤基合成的甲醇為原料生產(chǎn)低碳烯烴的工藝技術(shù)（煤制聚烯烴）日益受到關(guān)注[1-6]。

甲醇制烯烴技術(shù)是煤基烯烴產(chǎn)業(yè)鏈中的核心技術(shù)。甲醇制烯烴工藝流程為在合適的操作條件下，以甲醇為原料，采用適宜的催化劑，在固定床或流化床反應(yīng)器中通過(guò)甲醇脫水制取低碳烯烴。根據(jù)目的產(chǎn)品的不同，甲醇制烯烴工藝分為甲醇制乙烯、丙烯工藝（MTO）和甲醇制丙烯工藝（MTP）[7-12]。

甲醇制丙烯的反應(yīng)過(guò)程分兩段進(jìn)行，首先在二甲醚（DME）反應(yīng)器中，原料甲醇在氧化鋁基催化劑作用下生成DME；其次在MTP反應(yīng)器中，" "DME/甲醇（MeOH）、工藝蒸汽和循環(huán)烴物流在沸石基催化劑作用下進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為烴類混合物，烴類混合物經(jīng)過(guò)冷卻、氣體分離、壓縮、干燥、精餾，產(chǎn)出丙烯產(chǎn)品，同時(shí)還副產(chǎn)乙烯、LPG、汽油組分油和燃料氣。在甲醇制丙烯工藝中，影響丙烯收率的因素較多，如催化劑性能、反應(yīng)溫度、反應(yīng)壓力、循環(huán)烴的配比、循環(huán)烴的質(zhì)量（組份分）、工藝蒸汽的配比等，這些因素均對(duì)丙烯收率的高低有很大的影響[13-17]。

在MTP反應(yīng)器的一級(jí)進(jìn)料中加入循環(huán)烴，可以降低甲醇分壓、移除反應(yīng)熱，同時(shí)，循環(huán)烴也可以在反應(yīng)器中進(jìn)一步發(fā)生歧化或裂解反應(yīng)，生成更多的目標(biāo)產(chǎn)物，因此，保證循環(huán)烴的配比和質(zhì)量（組份分）可以大幅度的地提高丙烯收率。在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，如何優(yōu)化操作保證循環(huán)烴的配比和質(zhì)量（組份分），充分發(fā)揮催化劑的效率，從而獲得最大的丙烯收率，是企業(yè)追求的目標(biāo)和努力的方向。

1" 循環(huán)烴蒸發(fā)系統(tǒng)流程

精餾系統(tǒng)分離、冷凝后的65 ℃的液相C5/C6烴類物料經(jīng)過(guò)泵加壓至1.7 MPa（G）g后送入循環(huán)烴蒸發(fā)器，在循環(huán)烴蒸發(fā)器中用低壓蒸汽作為熱源加熱汽化，再經(jīng)過(guò)循環(huán)烴過(guò)熱器過(guò)熱到215 ℃，然后送至反應(yīng)單元進(jìn)一步過(guò)熱后，作為C5/C6循環(huán)烴進(jìn)入MTP反應(yīng)器參與反應(yīng)。

2" 循環(huán)烴蒸發(fā)器運(yùn)行狀況

循環(huán)烴蒸發(fā)器正常運(yùn)行期間，出入口溫度、流量穩(wěn)定，不會(huì)進(jìn)行頻繁調(diào)整，且C5/C6烴類物料中不含腐蝕性介質(zhì)，循環(huán)烴蒸發(fā)器運(yùn)行條件良好。

裝置建設(shè)階段委托國(guó)內(nèi)某廠家制造的循環(huán)烴蒸發(fā)器在投用不久后就發(fā)現(xiàn)殼程C5/C6烴類物料泄漏至管程蒸汽凝液介質(zhì)中，工藝交出后拆開(kāi)循環(huán)烴蒸發(fā)器對(duì)管板和管束進(jìn)行檢漏，發(fā)現(xiàn)有多處管束與管板連接角焊縫處存在泄漏，采取補(bǔ)焊角焊縫及管束堵漏處理，但是檢修后投用不久又會(huì)出現(xiàn)同樣的問(wèn)題，因循環(huán)烴蒸發(fā)器頻繁泄漏檢修消漏，堵管率較高，已嚴(yán)重影響了其蒸發(fā)效果，隨后又采購(gòu)了循環(huán)烴蒸發(fā)器，并委托了不同制造廠家，新更換的循環(huán)烴蒸發(fā)器投用前試漏正常，但是投用不久后也頻繁出現(xiàn)了管束與管板連接角焊縫處存在泄漏的問(wèn)題。

循環(huán)烴蒸發(fā)器頻繁發(fā)生泄漏，影響進(jìn)入反應(yīng)器的循環(huán)烴的配比和質(zhì)量（組份分），從而影響裝置收率；另外，循環(huán)烴蒸發(fā)器出現(xiàn)泄漏后，C5/C6烴類物料會(huì)泄漏至蒸汽凝液中，蒸汽凝液系統(tǒng)中的可燃?xì)?、COD含量會(huì)升高，給裝置運(yùn)行帶來(lái)了極大的安全隱患；循環(huán)烴蒸發(fā)器泄漏后，要切斷循環(huán)烴供應(yīng)，對(duì)循環(huán)烴蒸發(fā)器進(jìn)行工藝交出檢修泄漏，循環(huán)烴切出后，裝置的丙烯收率會(huì)大幅度降低，副產(chǎn)品收率大幅度升高，嚴(yán)重影響了裝置的經(jīng)濟(jì)效益。

3" 循環(huán)烴蒸發(fā)器泄漏分析

循環(huán)烴蒸發(fā)器管束與管板連接處頻繁發(fā)生泄漏，導(dǎo)致烴類物料泄漏至蒸汽凝液系統(tǒng)給裝置平穩(wěn)運(yùn)行帶來(lái)了極大的安全隱患；循環(huán)烴蒸發(fā)器泄漏或檢修期間，造成循環(huán)烴的配比和質(zhì)量（組份分）發(fā)生變化，導(dǎo)致主、副產(chǎn)品收率發(fā)生變化及循環(huán)烴蒸發(fā)器頻繁檢修對(duì)裝置運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效益影響較大。循環(huán)烴蒸發(fā)器頻繁出現(xiàn)泄漏給裝置安全、高效運(yùn)行帶來(lái)了較大的挑戰(zhàn)。

針對(duì)循環(huán)烴蒸發(fā)器管束與管板連接處頻繁出現(xiàn)泄漏，且更換使用不同制造廠家制造的蒸發(fā)器后均出現(xiàn)相同的問(wèn)題，隨后邀請(qǐng)了相關(guān)設(shè)計(jì)院、化工工藝專家、相關(guān)設(shè)備制造廠家、相關(guān)研究院等人員，根據(jù)實(shí)際情況對(duì)泄漏原因進(jìn)行了綜合分析診斷及有關(guān)計(jì)算，經(jīng)過(guò)分析計(jì)算發(fā)現(xiàn)，循環(huán)烴蒸發(fā)器單臺(tái)設(shè)備過(guò)大；C5/C6烴類物料進(jìn)出循環(huán)烴蒸發(fā)器的溫差過(guò)大；經(jīng)過(guò)換熱設(shè)備的振動(dòng)計(jì)算，未發(fā)現(xiàn)循環(huán)烴蒸發(fā)器管束的振動(dòng)超標(biāo)；且C5/C6烴類物料中沒(méi)有其它他可能造成腐蝕的介質(zhì)，因此，造成循環(huán)烴蒸發(fā)器底部管束失效的主要原因是該換熱設(shè)備溫差過(guò)大造成應(yīng)力集中而導(dǎo)致管束與管板連接處失效泄漏，建議對(duì)進(jìn)入循環(huán)烴蒸發(fā)器的C5/C6烴類物料先進(jìn)行預(yù)熱后再送入蒸發(fā)器，同時(shí)適當(dāng)縮小循環(huán)烴蒸發(fā)器的設(shè)備尺寸。

4" 泄漏治理及能量綜合利用

循環(huán)烴蒸發(fā)器管束與管板連接處頻繁泄漏的主要原因確定后，就需要尋找合理的改進(jìn)措施，消除影響裝置安全、高效運(yùn)行的瓶頸問(wèn)題。通過(guò)對(duì)裝置運(yùn)行進(jìn)行系統(tǒng)性的分析排查發(fā)現(xiàn)，裝置內(nèi)蒸汽凝液的熱量有進(jìn)一步利用的空間，而且能解決蒸汽凝液系統(tǒng)存在的運(yùn)行問(wèn)題。

裝置內(nèi)的中壓凝液統(tǒng)一送入中壓凝液閃蒸罐，在中壓凝液閃蒸罐內(nèi)閃蒸出部分低壓蒸汽并入管網(wǎng)，中壓凝液閃蒸罐罐底的凝液通過(guò)液位控制送入低壓凝液閃蒸罐，在低壓凝液閃蒸罐內(nèi)閃蒸出部分低低壓蒸汽并入管網(wǎng)（低低壓蒸汽用戶用汽量少時(shí)，部分低低壓蒸汽放空。），低壓凝液閃蒸罐罐底的凝液通過(guò)液位控制并經(jīng)過(guò)加壓、冷卻后送出界區(qū)回收。在運(yùn)行過(guò)程中，中壓凝液閃蒸罐罐底至低壓凝液閃蒸罐的管線彎頭、閥門(mén)頻繁發(fā)生泄漏，經(jīng)過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，此管線內(nèi)的凝液經(jīng)過(guò)閥門(mén)減壓后，存在汽液兩相流，造成管線彎頭、閥門(mén)沖蝕嚴(yán)重，導(dǎo)致頻繁發(fā)生泄漏。

根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況，解決循環(huán)烴蒸發(fā)器因進(jìn)出口溫差過(guò)大造成應(yīng)力集中而導(dǎo)致管束與管板連接處失效泄漏的問(wèn)題，需要對(duì)C5/C6烴類物料先進(jìn)行預(yù)熱后再送入循環(huán)烴蒸發(fā)器，降低循環(huán)烴蒸發(fā)器物料出入口溫差，降低換熱器的熱負(fù)荷及溫差應(yīng)力；解決中壓凝液閃蒸罐罐底至低壓凝液閃蒸罐的管線因存在汽液兩相流導(dǎo)致沖蝕泄漏的問(wèn)題，需要降低中壓凝液閃蒸罐罐底至低壓凝液閃蒸罐的中壓凝液溫度，避免存在兩相流對(duì)管線彎頭、閥門(mén)的沖蝕磨損。經(jīng)過(guò)充分討論和相關(guān)計(jì)算，可以對(duì)兩項(xiàng)泄漏問(wèn)題進(jìn)行綜合治理，既消除了泄漏帶來(lái)的安全隱患，還可以綜合利用蒸汽凝液的熱量，減少低低壓蒸汽閃蒸量，避免放空損失。

泄漏治理及能量綜合利用示意圖如圖1所示，在C5/C6烴類物料進(jìn)入循環(huán)烴蒸發(fā)器前增加一臺(tái)循環(huán)烴預(yù)熱器，循環(huán)烴與中壓凝液閃蒸罐罐底來(lái)的中壓凝液換熱，一方面可以提高進(jìn)入循環(huán)烴蒸發(fā)器的C5/C6烴類物料的溫度，降低循環(huán)烴蒸發(fā)器的進(jìn)出口溫差，減少循環(huán)烴蒸發(fā)器的熱負(fù)荷和溫差應(yīng)力，另一方面還可以降低中壓凝液的溫度，避免中壓凝液閃蒸罐底部出口管線出現(xiàn)兩相流現(xiàn)象沖蝕管線彎頭、閥門(mén)。同時(shí)，新增一臺(tái)換熱面積和設(shè)備尺寸較小的循環(huán)烴蒸發(fā)器，并合理利用現(xiàn)有資源，與原有的循環(huán)烴蒸發(fā)器互為備用，其中一臺(tái)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，可相互切換使用，進(jìn)一步提升了裝置安全運(yùn)行的可靠性。

優(yōu)化改造實(shí)施并投用后，循環(huán)烴蒸發(fā)器負(fù)荷明顯下降，在循環(huán)烴溫度滿足工藝需求的情況下，低壓蒸汽用量較優(yōu)化改造前降低約30%，通過(guò)對(duì)循環(huán)烴蒸發(fā)器管程出口持續(xù)進(jìn)行檢測(cè)，未出現(xiàn)殼程C5/C6烴類物料泄漏至管程蒸汽凝液介質(zhì)中的現(xiàn)象，蒸發(fā)器運(yùn)行狀況良好；通過(guò)對(duì)中壓凝液熱量進(jìn)行合理利用后，中壓凝液閃蒸罐罐底出口凝液溫度明顯降低，存在汽液兩相流的情況明顯好轉(zhuǎn)，而且低低壓蒸汽閃蒸量降低約40%，放空閥門(mén)實(shí)現(xiàn)了關(guān)閉。通過(guò)優(yōu)化改造，解決了因泄漏給裝置安全、高效運(yùn)行帶來(lái)的問(wèn)題。

5" 結(jié)語(yǔ)結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)實(shí)踐應(yīng)用，將不同問(wèn)題進(jìn)行綜合分析進(jìn)行優(yōu)化改造，消除了因循環(huán)烴蒸發(fā)器內(nèi)漏導(dǎo)致蒸汽凝液系統(tǒng)可燃?xì)獬瑯?biāo)、中壓凝液閃蒸罐罐底出口中壓凝液存在兩相流對(duì)管線彎頭、閥門(mén)沖蝕泄漏帶來(lái)的安全隱患；解決了循環(huán)烴蒸發(fā)器因進(jìn)出口溫差過(guò)大造成應(yīng)力集中而導(dǎo)致管束與管板連接處失效泄漏、中壓凝液閃蒸罐罐底至低壓凝液閃蒸罐的管線因存在汽液兩相流導(dǎo)致沖蝕泄漏的問(wèn)題，確保了裝置安全、高效運(yùn)行；合理利用了蒸汽凝液的熱量，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)有能量、資源的高效利用，減少了放空損失；同時(shí)，充分利用現(xiàn)有資源，將新增循環(huán)烴蒸發(fā)器與原有循環(huán)烴蒸發(fā)器互為備用，進(jìn)一步提升了裝置安全、高效運(yùn)行的可靠性。

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Leakage Control and Energy Comprehensive Utilization

of Circulating Hydrocarbon Evaporator

WU Li-jun ZHAO Zhen LI Zhen

（1. National Energy Group Ningxia Coal Olefin Branch， Yinchuan Ningxia Yinchuan 750411，， China；;

2. National Energy Group Coal-to-Oil Chemical Quality Inspection and Measurement Center， Yinchuan Ningxia Yinchuan 750411，， China）

Abstract：" From the perspective of production process， this paper discusses the operation status of circulating hydrocarbon evaporator and steam condensate system in methanol to propylene process" was discussed and as well as its influence on the operation of the device. Through comprehensive analysis， different problems are were comprehensively considered for optimization and transformation， which not only solves solved the leakage problem in the operation of the device， but also realizes realized the efficient utilization of existing energy and resources， and ensures ensured the safe and efficient operation of the device.

Key words：" Methanol to propylene ; ; Circulating hydrocarbon evaporator ;;" Leakage;" ; Steam condensate