探討甲醇制烯烴（MTO）裝置丙烯制冷壓縮機穩定運行

李祚輝

摘 要：介紹了國內甲醇制烯烴裝置相關工藝和基本概況；丙烯制冷壓縮機作為甲醇制烯烴裝置（MTO）的核心設備，為輕烴的回收提供了必要的低溫條件，某甲醇制烯烴（MTO）裝置采用美國魯姆斯烯烴分離工藝，丙烯制冷壓縮機主要提供7℃、-24℃、-40℃級別的制冷劑，結合該裝置實際生產運行情況，分析了運行負荷的變化、系統內輕組分的存在、公用工程系統的波動對丙烯制冷壓縮機穩定運行的影響；提出了丙烯制冷壓縮機穩定運行的建議。

關鍵詞：甲醇制烯烴（MTO） 丙烯制冷壓縮機 穩定運行

中圖分類號：TQ221 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）04（c）-0088-02

我國是一個富煤貧油的國家，隨著國際原油價格的波動及煤炭價格低迷，從國家能源戰略角度講，對于發展新型煤化工已大勢所趨。目前已工業化應用的甲醇制烯烴主要工藝有，美國UOP公司的MTO工藝，中國科學院大連化物所的DMTO工藝，中國石化的SMTO工藝，及德國魯奇公司的MTP工藝。自2010年10月國內第一套甲醇制烯烴示范項目—神華包頭項目成功投產，截止2014年12月，國內共有九套甲醇制烯烴項目投產[1]，見表1。

1 影響C701穩定運行的因素

作為甲醇制烯烴（MTO）裝置下游烯烴分離的核心設備丙烯制冷壓縮機，主要為低溫分離創造條件，某甲醇制烯烴裝置下游烯烴分離采用美國魯姆斯工藝，丙烯制冷壓縮機主要提供7℃、-24℃、-40℃級別的制冷劑，因此丙烯制冷壓縮機的穩定運行，對產出合格乙烯、丙烯至關重要，該文主要從以下方面探討丙烯制冷壓縮機（C701）的穩定運行。

1.1 運行負荷的變化

C701的運行負荷主要體現在所消耗蒸汽的流量和調速閥的開度，為了方便研究運行負荷對C701的穩定運行分析，將C701流程簡化為圖1，在不考慮能量損失的情況下[2]，則有

N+Q3+Q5+Q7=Q1+Q2+Q4+Q6

式中 N—C701功率

Q2、Q4、Q6—加熱劑用戶負荷

Q3、Q5、Q7—制冷劑用戶負荷

Q1—水冷卻器（E701A/B）負荷

（1）制冷劑用戶負荷變化，制冷劑用戶負荷Q3、Q5、Q7增加，則冷劑蒸發量增大，從而導致壓縮機吸入量的增加，壓縮機排除流量增加，出口冷卻器E701A/B負荷增加；也就是說隨著制冷劑用戶負荷的增加，壓縮機負荷隨著增加，為了達到制冷要求，操作人員調解制冷壓縮機負荷，使其達到平穩狀態。表2列出了負荷100%情況下各制冷劑用戶的設計負荷。

從表2可以看出E606A/B的負荷占制冷劑用戶總負荷的46%，E601負荷占制冷劑總負荷的15%，故E601和E606A/B負荷的變化主要影響丙烯制冷壓縮機的穩定運行；制冷劑用戶負荷的變化主要是由于工藝側負荷的變化。下面以E606A/B為例來分析乙烯塔T602的操作對制冷壓縮機穩定運行的影響。

①乙烯塔進料量：乙烯塔進料是來自脫乙烷塔頂回流罐的氣相物料，即進E606A/B的氣相物料增加，從而導致丙烯汽化量增加，丙烯制冷壓縮機負荷也增加，影響了其穩定運行

②乙烯塔回流量，當乙烯塔回流量的變化，E606A/B冷凝量發生變化，導致丙烯制冷壓縮機負荷變化，即影響其穩定運行

③乙烯塔進料溫度，若乙烯精餾塔進料溫度升高，回流比會增加[3]，即冷劑負荷增加，丙烯制冷壓縮機負荷隨之增加，故乙烯塔進料溫度的變化影響丙烯制冷壓縮機的穩定運行。

（2）加熱劑用戶負荷變化，加熱劑用戶負荷Q2、Q4、Q6的增大，增加了冷量的回收，壓縮機負荷減少；反之其負荷增加，從而加熱劑用戶負荷的變化影響丙烯制冷壓縮機穩定運行，表3列出了C701系統加熱劑用戶的設計負荷，影響加熱劑用戶負荷的主要原因有：

①E609和E610作為乙烯汽化器給液相乙烯加熱并回收冷量，氣相乙烯供給聚乙烯裝置作為反應器進料，當聚乙烯裝置流量變化或開停車狀態，丙烯制冷壓縮機負荷隨之發生變化，影響其穩定運行。

②E513作為脫甲烷塔輔助再沸器，當甲烷塔再沸量不足需投用時影響丙烯制冷壓縮穩定運行。

（3）丙烯制冷壓縮機出口水冷卻器負荷，丙烯制冷壓縮機出口水冷卻器E701A/B將出口高壓高溫的丙烯氣相冷卻為高壓低溫的液相丙烯，更有利于節流膨脹提供各個級別的冷劑；丙烯制冷壓縮機出口溫度降低后，壓縮機各段吸入壓力降低，其負荷也相應的降低；故出口冷卻器的負荷影響丙烯制冷壓縮機的穩定運行。表4列出了水冷卻器的設計參數。

1.2 系統內存在輕組分

丙烯制冷壓縮機在開車過程中由于置換不干凈和開車前期采用氮氣作為主密封氣，系統內不可避免的存在一定的輕組分[4]，過多的輕組分會導致壓縮機出口壓力升高，各段吸入壓力也相應地升高，即丙烯制冷壓縮機負荷隨之增加影響丙烯制冷壓縮機穩定運行；系統內輕組分過多時有可能造成C701出口溫度三取二高溫聯鎖。

1.3 公用工程系統的波動

某甲醇制烯烴裝置丙烯制冷壓縮機采用氮氣作為二級密封氣和隔離氣，當氮氣管網壓力波動和全廠空分裝置跳車會影響丙烯制冷壓縮機的穩定運行；采用0.46Mpa蒸汽作為復水器蒸汽噴射器的動力蒸汽，當蒸汽管網壓力波動時復水器真空度下降，透平缸體排氣溫度升高影響丙烯制冷壓縮的穩定運行，此外蒸汽管網壓力和溫度波動時透平轉速也會隨之波動，影響其穩定運行。

2 維持丙烯制冷壓縮機穩定運行的建議

（1）投用制冷劑用戶是要平穩投用，避免大量冷劑汽化造成C701段間吸入流量和壓力的波動，特別是E606A/B在投用過程中C701要隨時做出相應的調整；在調整以制冷劑為冷卻介質的精餾塔時要盡量穩定各塔進料溫度和回流比，防止因回流比和進料溫度的變化造成丙烯制冷壓縮機的波動。

（2）在C701的加熱劑用戶中影響其穩定運行的主要用戶是E609和E610A/B，E609和E610A/B作為加熱用戶加熱液相乙烯回收冷量，氣相乙烯作為聚乙烯裝置乙烯進料，因此在聚乙烯裝置開車和突然停車會造成丙烯制冷壓縮機的波動，造作人員要隨時做出相應調整減少相應的波動。

（3）隨時排放系統內的不凝氣。

（4）注意監控循環水溫度的變化，及時調整E701A/B冷卻水，增加C701三段出口丙烯過冷度，提高丙烯冷劑的節流效率，減少氣化率。

（5）注意監控公用工程蒸汽和氮氣壓力的變化，當公用工程系統突然變化時根據情況作出相應的調整，當氮氣壓力降至很低時采用高壓氮和低壓氮混合使用，保證二級密封和隔離氣的壓力。

3 結語

目前，國內大量的煤制烯烴項目已投產，新型煤化工行業是技術和資金密集型產業，新型煤化工人才普遍匱乏，面對機遇和挑戰的新型煤化工，如何保證裝置平穩滿負荷長周期運行是能否盈利的前提保障。丙烯制冷壓縮機的穩定運行是甲醇制烯烴（MTO）裝置的穩定運行的保障，操作人員的業務素質和操作水平決定了甲醇制烯烴裝置能否長、滿、穩運行。對于丙烯制冷壓縮機的操作要及時判斷影響穩定運行的因素，及時作出相應的調整；避免因操作不當造成丙烯制冷壓縮機的停車影響正常生產并帶來不必要的損失。

參考文獻

[1] 劉洪亮.減少烯烴分離裝置開工損失的措施[J].內蒙古石油化工，2014（15）：79.

[2] 邵衛增.丙烯制冷壓縮機運行負荷分析[J].乙烯工業，1998，10（2）：25-26.

[3] 王松漢，何細藕.乙烯工藝與技術[M].北京：中國石化出版社，2000：565.

[4] 耿令昌，李文義.輕重組分對丙烯制冷壓縮機操作的影響[J].化工生產與技術，2012，19（3）：48.