楊成恩

中海油東方石化有限責(zé)任公司 海南 東方 572600

1 前言

某石化企業(yè)MTBE裝置建設(shè)規(guī)模為8萬噸/年，主要由原料預(yù)處理部分、反應(yīng)催化蒸餾部分、甲醇萃取回收部分和MTBE脫硫部分組成，產(chǎn)品質(zhì)量要求為：MTBE 總醚類≥98%，MTBE是本公司的主要盈利產(chǎn)品。原設(shè)計生產(chǎn)的 MTBE 硫含量≯300 μg/g，為了滿足汽油質(zhì)量升級及市場需求，采用河北精致科技有限公司的脫硫?qū)＠夹g(shù)，將MTBE總硫降至 10μg/g 以下。

裝置采用先進(jìn)可靠的工藝技術(shù)：混相膨脹床-催化蒸餾深度轉(zhuǎn)化合成 MTBE 組合工藝技術(shù)，反應(yīng)部分采用洛陽工程公司開發(fā)的混相膨脹床合成 MTBE 技術(shù)，催化蒸餾系統(tǒng)采用齊魯石化公司研究院開發(fā)的合成MTBE技術(shù)。經(jīng)預(yù)反應(yīng)器后異丁烯轉(zhuǎn)化率大于90%，經(jīng)催化蒸餾后異丁烯總轉(zhuǎn)化率大98%。MTBE脫硫系統(tǒng)采用MTBE萃取蒸餾降總硫技術(shù)。根據(jù)沸點(diǎn)差原理，對MTBE實(shí)施萃取再蒸餾技術(shù)，含硫MTBE 經(jīng)過蒸餾將高沸點(diǎn)硫化物從MTBE當(dāng)中切除，低硫的MTBE從塔頂蒸出，高硫餾分在塔底循環(huán)，高度富集了含硫化物的副產(chǎn)物從塔底抽出。為降低MTBE損失，防止塔底生成膠質(zhì)、縮聚、結(jié)焦反應(yīng)，在MTBE進(jìn)料中加入萃取防膠劑。

2 裝置可優(yōu)化方向

裝置控制參數(shù)在一定范圍內(nèi)能夠滿足生產(chǎn)需求，可以對裝置工藝參數(shù)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)降本增效，列出循環(huán)水、電、蒸汽等公用介質(zhì)以及三劑耗量，達(dá)到進(jìn)一步對裝置細(xì)節(jié)優(yōu)化的條件。

（1）裝置停運(yùn)部分機(jī)泵，或者降低機(jī)泵運(yùn)行電流，節(jié)省電能；

（2）滿足裝置冷負(fù)荷的前提下，切除部分冷卻器，降低循環(huán)水耗量；

（3）精餾塔優(yōu)化操作，降低回流量，節(jié)省裝置蒸汽耗量；

（4）保證產(chǎn)品合格前提下，減少三劑注入量。

圖1 MTBE裝置節(jié)能優(yōu)化

3 裝置可優(yōu)化可行性分析

3.1 裝置停運(yùn)部分機(jī)泵，或者降低機(jī)泵運(yùn)行電流，節(jié)省電能

（1）優(yōu)化MTBE裝置進(jìn)料。MTBE裝置受進(jìn)料混合碳四帶堿問題，對裝置催化劑活性影響較大，因此精制裝置針對出裝置液化氣帶堿問題，技改增加了兩個聚結(jié)器，減少氣分裝置進(jìn)料中的水及堿液雜質(zhì)，效果較好，MTBE裝置碳四原料罐脫液頻率逐漸降低，后期裝置原料罐已經(jīng)不再帶液，混合進(jìn)料的PH值能夠達(dá)到設(shè)計要求；氣分裝置出料混合碳四壓力穩(wěn)定且滿足MTBE進(jìn)料壓力。針對該情況，提出優(yōu)化措施：停用MTBE裝置混合碳四進(jìn)料泵，將脫丙烷塔底混合碳四跨過碳四原料罐和碳四原料泵，使混合碳四直接與甲醇泵出口甲醇混合進(jìn)入凈化器，降低裝置總電量。

（2）優(yōu)化甲醇回收系統(tǒng)循環(huán)量。MTBE裝置甲醇塔和萃取塔的產(chǎn)品指標(biāo)比設(shè)計指標(biāo)高很多，存在過度加工，結(jié)合雙塔的設(shè)計操作彈性及操作參數(shù)，合理調(diào)節(jié)雙塔的運(yùn)行參數(shù)，保證雙塔產(chǎn)品合格的前提下，合理降低運(yùn)行所需公用介質(zhì)，降低能耗。針對該情況，提出優(yōu)化措施：一、將甲醇回收系統(tǒng)雙塔循環(huán)量由4.3t/h降低到2.2t/h，降低了機(jī)泵出口流量，使機(jī)泵耗電量降低；二、間接降低了甲醇塔進(jìn)料量，使塔底蒸汽耗量降低，節(jié)省了蒸汽用量。三、萃取塔底閃蒸罐與甲醇塔進(jìn)料泵切除，甲醇水利用萃取塔壓力0.4MPa自壓送入甲醇塔，停用進(jìn)料泵，節(jié)省裝置總電量。

3.2 滿足裝置冷負(fù)荷的前提下，切除部分冷卻器，降低循環(huán)水耗量

（1）裝置部分冷卻器出口溫度和工藝要求最佳值有偏差，裝置存在過度冷卻或過度加工，MTBE裝置產(chǎn)品MTBE升級后，新上設(shè)備MTBE脫硫塔系統(tǒng)，原設(shè)計MTBE產(chǎn)品經(jīng)過冷卻器0222-E-1205冷卻到40℃左右，送往罐區(qū)儲存 。MTBE脫硫裝置投用后，MTBE必須經(jīng)過脫硫后再送往罐區(qū)儲存，E-1205冷卻器的冷卻增加了脫硫裝置能耗。MTBE脫硫塔系統(tǒng)設(shè)計為熱進(jìn)料，切除進(jìn)料冷卻器E-1205后，滿足設(shè)計要求。針對該情況，提出優(yōu)化措施：將MTBE冷卻器E-1205切除走跨線，關(guān)閉冷卻器的循環(huán)水，用氮?dú)獗Ｗo(hù)，節(jié)省了裝置總循環(huán)水循環(huán)量。

（2）原設(shè)計MTBE裝置反應(yīng)器進(jìn)料必須由預(yù)熱器加熱到40℃左右，再向反應(yīng)器進(jìn)料，需要蒸汽0.98t/h。裝置可以合理利用MTBE進(jìn)料碳四溫度來調(diào)節(jié)MTBE的混和進(jìn)料溫度。氣分裝置混合碳四出裝置冷卻器能夠有效控制混合碳四出裝置溫度。針對改情況，提出優(yōu)化措施：利用氣分裝置混合碳四出裝置冷卻器E-1101進(jìn)行調(diào)整，將MTBE裝置進(jìn)料混合碳四溫度調(diào)整至45℃左右，與甲醇混合能夠?qū)崿F(xiàn)反應(yīng)器進(jìn)料達(dá)到設(shè)計要求，即降低了氣分裝置循環(huán)水好了，有降低了MTBE裝置蒸汽耗量。

3.3 精餾塔優(yōu)化操作，降低回流量，節(jié)省裝置蒸汽耗量

對甲醇回收系統(tǒng)優(yōu)化甲醇塔進(jìn)行優(yōu)化操作操作，MTBE裝置甲醇塔頂循環(huán)甲醇和塔底甲醇水的產(chǎn)品指標(biāo)比設(shè)計指標(biāo)高很多，存在過度加工，合理降低回流量，能夠有效降低塔底熱源蒸汽的耗量。分餾塔操作彈性區(qū)間內(nèi)降進(jìn)料、降回流操作在本裝置其他分餾塔有效應(yīng)用，針對改該情況，提出優(yōu)化措施：將甲醇塔回流量由設(shè)計4t/h降低至2.7t/h，使甲醇塔底蒸汽耗量大幅度降低。

3.4 保證產(chǎn)品合格前提下，減少三劑注入量

減少M(fèi)TBE脫硫系統(tǒng)萃取防膠劑耗量，使裝置在最小配劑下達(dá)到最穩(wěn)定狀態(tài)，對脫硫塔頂壓控進(jìn)行創(chuàng)新性改造，利用氮?dú)獾牟欢颗欧排c上升氣化量的動態(tài)平衡，達(dá)到脫硫塔穩(wěn)定運(yùn)行的狀態(tài)。

4 優(yōu)化方案及難點(diǎn)

4.1 MTBE 裝置混合碳四原料罐及原料泵切除，氣分裝置直接向MTBE 裝置供料

難點(diǎn)一：混合碳四進(jìn)料帶水和堿，加強(qiáng)產(chǎn)品精制裝置液化氣聚結(jié)器脫水，降低氣分進(jìn)料里水含量。難點(diǎn)二：氣分脫丙烷塔平穩(wěn)操作，混合碳四進(jìn)料溫度壓力不穩(wěn)定。氣分脫丙烷塔壓力1.5MPa左右，塔底溫度99-100℃左右，進(jìn)料壓力大于MTBE進(jìn)料壓力0.7MPa。實(shí)現(xiàn)方案：1、產(chǎn)品精制裝置液化氣脫硫醇系統(tǒng)平穩(wěn)操作；2、液化氣聚結(jié)器脫水規(guī)定液位上限，加強(qiáng)脫水；3、氣分脫丙烷塔平穩(wěn)操作，穩(wěn)定裝置進(jìn)料量及塔底溫度；4、對混合進(jìn)料進(jìn)行PH值分析滿足生產(chǎn)要求。

4.2 催化蒸餾塔底MTBE 冷卻器E-1205切除，MTBE 脫硫系統(tǒng)熱進(jìn)料

難點(diǎn)一、MTBE脫硫塔進(jìn)料溫度高，易導(dǎo)致塔頂MTBE產(chǎn)品硫含量超標(biāo)，需要緩慢提高進(jìn)料溫度，逐步切除MTBE冷卻器。難點(diǎn)二、MTBE脫硫塔頂冷量不足，提高塔頂冷卻器循環(huán)水負(fù)荷，降低塔底熱源量。實(shí)現(xiàn)方案：1、緩慢切除換熱器，脫硫塔進(jìn)料溫度提至52℃；2、脫硫塔根據(jù)進(jìn)料溫度緩慢調(diào)整；3、降低脫硫塔底蒸汽流量；4、提高塔頂冷卻器負(fù)荷；5、尋找脫硫塔平衡參數(shù)。該優(yōu)化操作降低了裝置總循環(huán)水耗量，降低了蒸汽總耗量。

4.3 MTBE 裝置混合進(jìn)料預(yù)熱器E-1101 切除，用混合碳四溫度調(diào)節(jié)

難點(diǎn)一、原設(shè)計MTBE裝置反應(yīng)器進(jìn)料必須由預(yù)熱器加熱到40℃左右，能否滿足反應(yīng)器進(jìn)料溫度。裝置可以合理利用MTBE進(jìn)料碳四溫度來調(diào)節(jié)MTBE的混和進(jìn)料溫度，氣分裝置混合碳四出裝置冷卻器能夠有效控制混合碳四出裝置溫度。難點(diǎn)二、混合碳四部分需要送入罐區(qū)，利用脫丙烷塔底混合碳四冷卻器調(diào)整MTBE進(jìn)料溫度該溫度能否滿足罐區(qū)要求，混合碳四去罐區(qū)量小，管路溫度損失較大，罐區(qū)進(jìn)罐溫度滿足要求。

4.4 將MTBE 甲醇塔進(jìn)料控制在2.4t/h，回流控制在2.7t/h，保證產(chǎn)品質(zhì)量合格，節(jié)省蒸汽用量及機(jī)泵電量

難點(diǎn)一、降低進(jìn)料量會達(dá)到甲醇塔操作彈性下限，甲醇塔穩(wěn)定性變差。甲醇塔在每次開停工階段，反應(yīng)器、凈化器換劑階段回收浸泡甲醇時，會有短暫的對甲醇塔提降量操作，甲醇塔負(fù)荷會達(dá)到60-120%，甲醇塔運(yùn)行正常，能夠保證塔頂循環(huán)甲醇中水含量小于1%，甲醇塔頂溫度81-82℃，塔底溫度＞122.5℃，能夠滿足降低循環(huán)量操作；難點(diǎn)二、甲醇塔低回流操作的穩(wěn)定性，是否會造成循環(huán)甲醇帶水。降回流操作在氣分脫丙烷塔、脫乙烷塔、精丙烯塔運(yùn)用效果較好，對甲醇塔進(jìn)行相同操作，會對塔頂產(chǎn)品帶來不合格風(fēng)險，結(jié)合氣分個分餾塔優(yōu)化經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)一步觀察確認(rèn)，能夠滿足產(chǎn)品要求。實(shí)現(xiàn)方案：1、根據(jù)進(jìn)料量，適當(dāng)降低塔底熱源量，保證產(chǎn)品質(zhì)量；2、控制塔頂不凝氣外排量，保證塔頂壓力穩(wěn)定；3、穩(wěn)定塔頂壓力緩慢降低塔頂回流；4、保證塔頂、塔底溫度在指標(biāo)范圍內(nèi)。該優(yōu)化操作降低了裝置總電量，降低了蒸汽總耗量。

4.5 MTBE 脫硫系統(tǒng)實(shí)際耗用萃取防膠劑35 t/a，節(jié)約劑耗量45 t/a

措施一：脫硫塔進(jìn)料量的穩(wěn)定。由于脫硫塔塔徑較小，塔釜液位波動會較頻繁，所以穩(wěn)定進(jìn)料量是操作脫硫塔穩(wěn)定的根本條件。在經(jīng)歷多次波動，操作員摸索出在不影響脫硫塔穩(wěn)定情況下，最小負(fù)荷及最大負(fù)荷的操作操作方法。在裝置波動時，實(shí)現(xiàn)與上游設(shè)備的聯(lián)動，及時調(diào)節(jié)進(jìn)料，防止出現(xiàn)波動加劇。措施二：摸索最小配劑量。由于防膠劑的作用是減弱了高度富集在塔底的硫化物在高溫環(huán)境下形成膠質(zhì)的趨勢，進(jìn)而抑制了塔底物的結(jié)焦。所以摸索配劑量的最小比例是尋求節(jié)能降耗的重要手段。操作員經(jīng)過長時間的嘗試，通過現(xiàn)場刻線、班組比對、反復(fù)調(diào)節(jié)注劑量、比對脫硫效果等，摸索出了最佳配劑量。措施三：脫硫塔降低操作壓力。對于脫硫塔操作來說，降低操作壓力，則會降低塔底再沸器蒸汽使用量，亦可尋求最小回流比，降低回流量，實(shí)現(xiàn)全方位節(jié)能降耗。措施四：塔頂壓控改造。將之前脫硫塔壓力控制方案，間歇性補(bǔ)充氮?dú)飧臑檫B續(xù)性補(bǔ)充氮?dú)猓没亓鞴揄斝箟壕€排氮?dú)?，調(diào)控給氮?dú)饬?，尋找氮?dú)獾牟欢颗欧排c上升氣化量的動態(tài)平衡，實(shí)現(xiàn)脫硫塔壓力穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。

5 結(jié)束語

5.1 經(jīng)濟(jì)效益

根據(jù)現(xiàn)場流程實(shí)際情況，進(jìn)行MTBE裝置進(jìn)料流程優(yōu)化，利用氣分脫丙烷塔自身壓力，將混和碳四原料自壓給MTBE裝置，這樣可以停掉一臺MTBE裝置碳四原料泵，本臺機(jī)泵滿負(fù)荷功率為75KW/h，每天24小時可以節(jié)省電能1800度，每月可節(jié)約3.7萬元。

原設(shè)計MTBE產(chǎn)品經(jīng)過冷卻器0222-E-1205冷卻到40℃左右，送往罐區(qū)儲存 。MTBE脫硫裝裝置投用后，MTBE必須脫硫后再送往罐區(qū)儲存。計劃將冷卻器0222-E-1205停用，既減少循環(huán)水損失，又將MTBE向脫硫硫塔進(jìn)料溫度由40℃左右提高到55℃左右，節(jié)省脫硫塔底蒸汽用量和E-1205循環(huán)水用量，每月可節(jié)約1.2萬元。

原設(shè)計MTBE裝置反應(yīng)器進(jìn)料必須由預(yù)熱器加熱到40℃左右，再向反應(yīng)器進(jìn)料，需要蒸汽0.98t/h。通過優(yōu)化操作，預(yù)熱器停止使用，這樣可以節(jié)省蒸汽用量。每月可節(jié)約10.5萬元。

甲醇塔降進(jìn)料優(yōu)化后，塔底外甩量由2.5t/h降至1.8t/h，回流泵流量由3.2t/h降至2.7t/h、塔底蒸汽用量由2.2t/h降至1.85t/h，節(jié)約了蒸汽用量和電量，每月可節(jié)約4.8萬元。

MTBE脫硫裝置原設(shè)計萃取防膠劑用量10kg/h，及80t/a。經(jīng)裝置操作員優(yōu)化脫硫塔的操作，提高裝置平穩(wěn)率，2016年MTBE脫硫裝置實(shí)際耗用萃取防膠劑35 t/a，節(jié)約劑耗量45 t/a。萃取防膠劑按市場價每噸2.05萬元計算，每年為公司節(jié)約成本45*2.05=92.25萬元。

5.2 社會效益

本次優(yōu)化操作采用了降回流、降公用工程耗量操作，該操作已經(jīng)在本企業(yè)氣體分餾裝置、MTBE裝置有效實(shí)踐，對其他企業(yè)分餾系統(tǒng)操作具有借鑒意義。