甲醇制丙烯装置中工艺蒸汽系统的技术改造

2015-10-25魏旭礼

化工技术与开发 2015年8期

魏旭礼，张伟，齐静，关翀

(神华宁夏煤业集团煤炭化学工业分公司，宁夏银川 750411)

世界首套50 万t·a-1煤基甲醇制丙烯(MTP)工业装置已在神华宁夏煤业集团实现商业化运行。该工艺中工艺蒸汽系统产出工艺蒸汽进入反应器，待反应完成后与MTP 生成的水一起进入激冷系统中被分离，分离后的部分工艺水作为原料再进入工艺蒸汽系统生成蒸汽后返回到MTP 反应器中循环使用。在装置运行过程中，遇到工艺蒸汽塔再沸器易结焦，蒸汽产量低，蒸汽品质不达标等问题，为此对原有工艺蒸汽塔进行了技术改造。

1 工艺蒸汽系统的作用及流程说明

工艺蒸汽塔产生的蒸汽有如下作用[1-2]：1)降低甲醇的分压，同时还降低生成的低碳烯烃的分压，减缓低碳烯烃的聚合；2)带走反应热。因MTP 反应为强放热反应，工艺蒸汽在催化剂床层中可控制反应温度；3)反应中加入蒸汽具有减缓催化剂结焦速率等作用。

工艺蒸汽的流程为：MTP 反应器出口的工艺气体经过换热后在激冷系统中进一步冷却后气液分离，其中气体组分进入压缩机后送入精馏系统；液体组分经过简单的油水分离，其中少部分的水进入工艺蒸汽系统，该部分工艺水经塔底再沸器加热后由塔顶产出工艺蒸汽。

2 工艺蒸汽系统运行过程中出现的问题及原因分析

2.1 工艺蒸汽塔塔底再沸器加热效率下降

工艺蒸汽塔塔底再沸器以中压蒸汽为热源，在操作中发现，将塔底中压蒸汽进料阀阀位全开时，工艺水经过再沸器的出口温度得不到有效提升。这是由于进入工艺蒸汽塔内的工艺水中烃类化合物含量过高，导致内插全浸式再沸器结垢﹑结焦，使传热效率降低[3]。

2.2 工艺蒸汽塔Na+、K+含量超标

对于沸石类酸性催化剂来说，碱金属离子会降低催化剂酸性位数量，影响催化剂性能[4]。按照设计要求，工艺蒸汽中Na+﹑K+离子小于50μg·L-1，实际检测结果Na+﹑K+含量范围为81～565mg·L-1。工艺蒸汽来源于激冷水系统经泵送来的工艺水，因激冷系统中为了中和反应过程中生成的有机酸，需加入一定浓度的NaOH 溶液，即系统中引入了碱金属离子。而引起工艺蒸汽中Na+﹑K+离子超标的原因可能是工艺蒸汽塔中产生了雾沫夹带，液相中的离子被带入蒸汽中。

2.3 工艺蒸汽塔产汽量不足

工艺蒸汽塔最大设计产汽能力为223t·h-1，而实际产汽能力仅为110t·h-1，无法满足2 台MTP 反应器同时运行的要求。除塔底再沸器换热效率下降的因素外，原有设计中的2 台再沸器换热面积不足，也造成加热效率达不到设计负荷。

表1 MTP 装置工艺蒸汽系统分析数据

因进入MTP 反应器内的工艺蒸汽对于MTP 反应有诸多积极作用，同时为了满足装置满负荷运行的要求，需对现有的蒸汽发生系统进行改造，以提高其运行负荷，增大蒸汽产量，同时保证蒸汽质量。

3 解决工艺蒸汽系统问题的措施

在MTP 装置运行过程中，油水分离一直是困扰生产平稳运行的瓶颈问题。水中带油过多，在较高温度条件下在再沸器壳程结垢﹑结焦，降低换热效率。另外，水中油含量过高易引起泵汽蚀，损坏设备。为了降低水中的油含量，在工艺蒸汽塔前加装了具有亲水憎油特性的烃油聚结器，目的是尽可能地脱除工艺水中所含的烃类物质[5]。

为了加大换热面积，提高换热效率，在蒸汽塔塔底增设3 台外置的普通列管式再沸器，与原有的2台内插全浸式再沸器并列连接。增设的蒸汽塔再沸器采用中压蒸汽作为加热介质，为了使排出凝液量不受到疏水器排量的限制，在中压蒸汽凝液出口增设1 个凝液罐，罐底凝液排放用液位控制，保证凝液及时排出。加热后的工艺水利用工艺蒸汽塔冷凝器在塔中提供回流，脱除水溶性杂质，这些杂质作为废水在塔底被清除。

另外，为了防止急冷水中的K+﹑Na+离子带入工艺蒸汽中，对工艺蒸汽塔进行了改造。在工艺蒸汽塔塔盘上加装折板除沫器，防止雾沫夹带现象，避免金属离子进入上升至塔顶的蒸汽中。同时在工艺蒸汽塔塔底增加排污线，定期对塔底排污，防止K+﹑Na+离子富集。