精甲醇改直送方案可行性分析探讨

毛明珠，潘国炬，孙新锋，黄琦，张斌文

（中国石油独山子石化公司，新疆独山子 833699）

某石化公司甲醇装置作为企业唯一甲醇生产装置，生产的精甲醇经外送泵送至储运二部北罐区甲醇储罐，与外购甲醇混合后定期给乙烯一部醚化装置MTBE提供甲醇原料。此精甲醇系统互供料方案虽满足乙烯二部甲醇装置精甲醇外送和乙烯一部醚化装置精甲醇供料需求，但受甲醇装置精甲醇储罐安全容量小、精甲醇罐区VOCs治理措施和安全泄压装置缺失、生产作业连续、每日精甲醇接送料操作频繁，各相关单位之间协调联系繁琐等诸多因素影响，存在罐区VOCs波动、馏出口采出液位失控致储罐超压、精甲醇不能及时外送导致憋罐、操作人员工作负担重等问题。因此，进一步优化精甲醇系统互供料方案，解决VOCs异味管控及隐患治理、降低装置能耗和员工工作量十分必要。

1 现有精甲醇互供料外送方案

1.1 方案简述

乙烯二部甲醇装置采用三塔精馏设计工序，实现用最少的蒸汽耗量生产出纯度较高的精甲醇。首先在预精馏塔中脱除粗甲醇中的轻馏分，预后甲醇先后经过加压塔、常压塔双塔精馏，分别从塔顶采出精甲醇，经换热器、再沸器换热冷却后，一部分作为液相物料回流各精馏塔维持传质传热需要，其余部分作为精甲醇产品进入精甲醇储罐V406A/B。如图1所示，当精甲醇储罐V406A/B液位达到安全容量上限时进行切换罐操作，通过精甲醇外送泵P408A/B沿甲醇互供料系统流程（股流①＋…＋⑦）送入储运二部北罐区甲醇储罐。当乙烯一部醚化装置甲醇储罐液位低位或要求供料时，北罐区启动精甲醇送料泵加压，沿甲醇互供料系统流程（股流⑦＋⑧＋⑤＋⑨），给乙烯一部醚化装置供料。

图1 甲醇互供料系统流程

1.2 存在问题

1.2.1 罐区VOCs异味管控困难

自2015年我国新《环境保护法》实施以来，各项环保要求陆续出台，明确提出了石化行业挥发性有机污染物要量化体系化管理，并提出了泄漏检测与修复程序减排和整治等具体工作内容实施时限，要求炼化企业依规进行VOCs综合管控和整治[1]。由于初始设计原因，甲醇装置精甲醇储罐V406A/B无VOCs治理措施；且精甲醇易挥发致环境VOCs异味和检测超标，罐区VOCs异味管控治理困难。目前采取V406B彻底置换干净备用，V406A罐一边进料一边外送的方式，同时在罐区各储罐储槽呼吸阀处放置活性炭，但仍不能彻底解决环境VOCs异味问题，对周围环境和操作人员身体健康造成较大影响。

1.2.2 储罐存在超压风险

根据《石油化工企业设计防火标准》（GB50160-2018）第6.2.19条规定，甲B、乙类液体的固定顶罐应设阻火器和呼吸阀[2]；对于采用N2或其他气体气封的甲B、乙类液体的储罐还应设置事故泄压设备。乙烯二部甲醇装置精甲醇储罐V406A/B是采用N2气封的液体储罐，只设置了呼吸阀，并没有设置事故泄压设备。正常生产时的控制压力为0.5 kPa，但加压塔和常压塔回流罐液位调节阀失控状态时，高压系统可能窜入常压罐，易导致超压撕裂损坏，存在重大安全隐患。

1.2.3 及时外送人为因素影响大

因甲醇装置精甲醇外送至储运二部北罐区甲醇储罐，每次外送前或停运后都要与调度联系汇报，调度在接到精甲醇外送申请后需与储运二部北罐区操作人员进行接料流程确认。各相关方需及时关注甲醇装置精甲醇外送事宜，一旦一方没有及时沟通确认，就会延误甲醇装置精甲醇外送操作。同时受乙烯一部醚化装置用料需求影响，当甲醇装置精甲醇不能及时送出或外送流量低时，会导致两个精甲醇储罐均处于高液位状态，存在憋罐风险，影响甲醇装置的安全生产。另外，如甲醇装置精甲醇外送结束后操作人员未及时向调度汇报，储运二部北罐区外送供料流程切换不及时，供料延迟将会影响乙烯一部醚化装置的安全平稳运行。

1.2.4 甲醇外送频繁操作负担大

甲醇装置利用乙烯单元富余低压甲烷和天然气混合作为原料，采用烃类蒸汽转化反应生成富含氢气、一氧化碳、二氧化碳的新鲜气，与合成循环气混合后经循环气压缩机送入合成工序生产粗甲醇，同时回收乙二醇副产二氧化碳，以提高粗甲醇产量。日均生产精甲醇107 t（乙二醇停工二氧化碳中断时为85 t/d）。甲醇装置2个精甲醇储罐V406A/B，单个储罐安全容量35 t，每班在精甲醇储罐液位达到上限切罐后须及时联系精甲醇外送操作，每日至少要外送3罐精甲醇，现场操作频繁。同时，由于操作室离现场较远，操作人员需从操作室进入精馏罐区进行精甲醇外送泵启停现场操作，增加了操作人员的工作负担。

2 精甲醇改直送方案可行性分析

2.1 流程简述

甲醇互供料优化流程如图2所示，在现有精甲醇系统互供料流程和甲醇装置内，精甲醇产品采出精甲醇储罐流程基础上，在精馏罐区精甲醇储罐V406A/B进料线入口新增一道阀门并保持关闭；同时在甲醇系统管线入储运二部北罐区甲醇储罐处新增加进料线（股流线⑩），实现甲醇装置精甲醇（沿股流线⑪＋⑫＋①＋②＋③＋④＋⑩）直接外送至北罐区甲醇储罐。乙烯一部甲醇储罐精甲醇供料，仍由北罐区通过精甲醇送料泵（沿股流⑦＋⑧＋⑤＋⑨）进行供料。

图2 甲醇互供料系统优化流程

2.2 方案优点

2.2.1 流程技改简单

精甲醇直送优化方案依托原有的甲醇装置精甲醇外送泵P408A/B出口总线返混线与精甲醇储罐精甲醇进料线合并入罐流程，通过在进任意一个精甲醇储罐（V406A或B）前增加一道阀门，实现在不启运精甲醇外送泵P408A/B的情况下直接将甲醇装置精甲醇外送至精甲醇互供料系统管线。如图2所示，V406A入口新增阀门并保持关闭状态；另一个精甲醇储罐进料阀和返混阀门保持关闭，精甲醇产品采出线（股流线⑪）则通过返混线返回到精甲醇外送泵P408A/B出口总线（股流线⑫）。甲醇装置精甲醇储罐（V406A/B）则作为紧急情况或事故状态下应急储罐使用。同时在精甲醇外送系统管线至储运二部北罐区甲醇储罐新增一条直接进料线（股流线⑩），与北罐区甲醇外送总线分开，避免与北罐区给乙烯一部甲醇储罐供料互相影响。

2.2.2 有效解决罐区VOCs异味管控难题

流程打通并实现直送后，将精甲醇储罐V406A/B彻底置换冲洗干净后备用，降低精甲醇挥发，减少罐区VOCs异味。精甲醇储罐呼吸阀VOCs吸附活性炭的使用频次降低，有效解决罐区VOCs异味管控难题，减轻操作人员的长期低毒伤害。

2.2.3 有效解决储罐安全容量不够问题

流程打通并实现直送后，精甲醇储罐V406A/B作为备用储罐，在甲醇装置精甲醇产品馏出口分析波动、出现质量问题及甲醇装置紧急事故时，可在粗甲醇储罐液位较高时将馏出口产品采出改至精甲醇储罐，解决因粗甲醇储罐安全容量少，精馏工序有效调整时间短的问题，减少因操作调整时间长造成的精甲醇憋罐风险。

2.2.4 有助于精甲醇储罐安全泄压装置隐患治理

因精甲醇储罐原设计没有安全泄压装置，不符合规范要求，已被列为企业年度安全隐患治理项目。直送前需对精甲醇储罐进行逐个倒空置换冲洗，费时费力且容易发生安全事故。直送后精甲醇储罐V406A/B可被彻底置换干净备用；安全泄压可将灌顶人孔盖拆下拿出装置预制施工再安装，确保隐患治理少动或不动火，实现安全施工。

2.2.5 有利于装置提质增效

优化方案实施后甲醇装置可实现精甲醇外送泵P408A/B的长期停运，不仅减少启泵次数，进一步降低甲醇装置动力消耗，同时还可以降低精甲醇外送过程中因泵出口压力高而导致的介质流速过高问题，提质增效的同时确保甲醇安全输送。

2.2.6 可减少各相关单位工作量

优化方案不仅可减少操作人员每天6次的现场启、停泵操作及与各相关方的联络沟通，也可减少调度部门对精甲醇外送互供料协调工作及储运二部北罐区操作人员互供流程切换和相关方联络，进一步减少各相关单位工作量和因沟通不畅造成的诸多不利影响，为实现各装置安全平稳运行奠定基础。

2.3 可行性分析

2.3.1 实施简便

流程优化仅需在精甲醇储罐（V406A/B）进料入口增加一道阀门并保持关闭，导通与精甲醇外送泵出口返混线和外送出口总阀工艺流程；同时关闭另一路精甲醇储罐进料总线和返混线阀门，即可实现精馏塔精甲醇采出直送精甲醇系统线的目的。

根据精甲醇系统流程，将甲醇装置外送线与储运二部北罐区至乙烯一部甲醇储罐外送总线汇合处断开，新增去储运二部北罐区精甲醇储罐进料线（股流线⑩），可实现甲醇装置精甲醇外送线与储运二部北罐区至乙烯一部甲醇储罐供料线分开的目的。

2.3.2 动能分析

根据甲醇装置设计和生产实际，精甲醇外送泵P408A/B启动后外送压力一般维持在0.4～0.8 MPa，外送量可维持在15 t/h，即使在北罐区给醚化装置送料时仍可保持7 t/h的外送量。改为精甲醇直送流程后，加压塔T402的回流槽压力为0.4 MPa，常压塔T403回流泵出口压力为0.8 MPa，而储运二部北罐区甲醇储罐为常压罐，另甲醇装置与储运二部北罐区甲醇储罐也存在一定位差，完全可以满足甲醇外送动能需求。

3 优化方案的潜在风险及预防措施

3.1 潜在风险

优化方案中精甲醇外送动力为加压塔回流罐压能和常压塔回流泵出口压能，因加压塔回流罐压力0.4 MPa低于常压塔回流泵出口压力0.8 MPa，如出现外送流程阻力增大或阀门误关，会造成常压塔馏出口采出窜入加压塔回流罐致产品外送受阻，影响装置正常生产。另加压塔回流罐压力过高会影响加压精馏塔操作，导致操作波动或馏出口质量下降等。

3.2 预防措施

强化加压塔回流罐液位、压力及馏出口采出量监控，一旦发现液位快速上升或采出量下降，立即现场检查并及时将馏出口采出改至原精甲醇储罐，避免出现采出互窜或加压塔操作波动。另外，可将外送系统流程阀门作为关键操作阀门进行管理，避免操作人员误关等问题的发生。

4 效益测算

精甲醇直送方案实施产生的经济效益主要来自于停运甲醇装置精甲醇外送泵P408节省的电费消耗和减少精甲醇罐VOCs治理的活性炭使用量。按照实际甲醇外送泵每日启动3次、每次3 h、甲醇外送泵功率15 kW/h，可节省电费为1.6万元。

5 结论

某石化公司通过实践论证，乙烯二部甲醇装置生产的精甲醇互供料系统流程的基础上，经技措增加阀门和部分管线，由原来需通过启动精甲醇外送泵外送改为由馏出口采出利用塔压和回流泵出口压能直送储运二部北罐区甲醇储罐。方案实施后，不仅有利于乙烯二部甲醇装置和储运二部优化生产运行、提质增效，还能将甲醇装置精甲醇储罐置换停用，彻底解决甲醇罐区VOCs异味管控治理瓶颈和安全隐患治理施工难题，减轻操作人员工作量，降低精甲醇外送不畅和储罐憋罐超压等风险，综合效益良好。