甲醇制烯烴工藝水系統堵塞問題進展

安學波

（中煤陜西榆林能源化工有限公司，陜西榆林 719000）

甲醇制烯烴工藝水系統堵塞問題進展

安學波

（中煤陜西榆林能源化工有限公司，陜西榆林 719000）

針對甲醇制烯烴裝置水系統催化劑與多甲基苯混合物導致的水洗塔塔盤堵塞、壓降增加、設備操作異常、冷換設備清洗繁復、生產成本高的問題，采取急冷水加入高溫萃取劑、水洗水加入分散劑的方法，在現行裝置中得到了應用。

甲醇；烯烴；堵塞；萃取劑

Abstract：Aiming at the problem of clogging，the pressure drop，the abnormal operation of the equipment，the complicated cleaning of the equipment and the high production cost due to the mixing of the water system catalyst and the polymethylbenzene mixture in the methanol-to-olefins plant.Extraction agent，washing water to join the dispersant method，in the existing device has been applied.

Key words：methanol；olefins；plugging；extractant

1 MTO裝置工藝簡介

甲醇制烯烴裝置包括反應、再生系統，急冷水洗和污水汽提系統，余熱回收系統。反再系統主要包括進料系統，反應和催化劑再生系統和主風系統。進料系統采用氣相進料的方式，從界區外來的液相甲醇經加熱氣化后進入反應器進行反應；反應產物經三級旋風分離器回收夾帶的催化劑細粉后送急冷塔。反應再生系統采用循環流化床和不完全再生工藝，主風系統采用循環流化床和不完全再生工藝，主風系統設置主風機提供足夠的再生燒焦用風。余熱回收系統主要包括再生器內外取熱器、CO焚燒爐和余熱鍋爐，主要作用是回收催化劑再生燒焦過程中產生的熱量并產生蒸汽。急冷水洗和汽提系統主要包括急冷塔、水洗塔和汽提塔。反應系統來的反應氣經急冷塔、水洗塔降溫以使產物中的烯烴和水得以分離，并送下游烯烴分離裝置供分離精制。在急冷水洗系統冷凝下來的水經汽提塔回收少量甲醇、二甲醚等有機物后外排，回收甲醇、二甲醚隨進料進入反應器回煉[1]。

2 MTO裝置水系統存在的問題

2.1 水系統中的催化劑細粉

MTO裝置是流化床反應器，產品氣中夾帶部分催化劑經過長時間運行累積在了各個設備上，造成了整個MTO裝置乃至分離工段的不能長周期運行。MTO裝置從開車以來裝置運行6個月，基本平穩；運行8個月，水洗水冷卻器開始出現堵塞現象；運行12個月，水洗塔出現堵塞現象；運行15個月，烯烴分離E611堵塞，丙烯塔熱源不足；運行20個月，MTO污水汽提塔低重沸器堵塞，汽提能力受限，污水質量很難保證。

2.2 水系統中的含氧化合物

MTO反應產物中有少量未反應的甲醇和中間產物二甲醚，在急冷塔和水洗塔中冷凝下來，造成水系統COD偏高，環保壓力較大。

2.3 水系統中的蠟狀物

MTO反應產品氣中的油類物質約占產品氣總量的0.3%，由于其凝固點低，易于在水系統中冷凝下來，形成蠟狀物。其中主要以四甲基苯，五甲基苯和六甲基苯為主。由于多甲基苯的存在，使催化劑細粉聚集黏結在一起，并容易黏附在管壁上，堵塞水洗塔塔盤及冷換設備。

2.4 工藝操作壓力大、操作彈性減小

由于水系統堵塞問題，急冷塔返塔量由原始開工的600t/h，降低到300t/h。空冷管束中積存堵塞，導致急冷泵出口壓力上漲，急冷水返塔量持續下降。急冷塔返塔量降至400t/h時，急冷塔已經成為過熱塔，此時它已經完全沒有了冷卻反應生成水的能力，反而需要水洗塔向它補水才能維持它的液位。

2.5 設備維護成本高

催化劑不能在急冷水中有效去除而帶到后路水洗水和凈化水系統中，冬季空冷防凍將成為大麻煩。在北方的MTO裝置上，冬季經常發生空冷器凍堵的現象，急冷水中的催化劑細粉在不斷循環的過程中，所經過換熱器的管壁上形成垢層，垢層隨著運轉時間的加長越來越厚，最終將部分管束堵死，造成急冷水返塔量下降。而堵死的管束因為水流不流通在冬季時發生凍管現象。催化劑跑到了后路系統造成水洗水冷卻器、凈化水冷卻器清洗頻繁，產生巨額的材料費用和清洗費用。

3 解決方案

3.1 急冷水中注入高溫萃取劑

高溫萃取劑TRD-SH-25可以快速地將急冷水中催化劑萃取出，降低急冷水固含量。高溫萃取劑有以下4種機理。①反相作用：加入助劑后，使乳液轉型，加速固液分離；②電中和作用：中和固體懸浮物表面負電性化學劑，在水中給出高價的多羥基橋絡離子，中和固體表面的負電性；③凝聚和絮凝作用：膠體與污水中的細小微粒之間通過凝聚作用，形成10～15μm的主粒子，主粒子經過絮凝過程，變成更大的粒子，經過此過程，在污水中就可以形成較大的絮團。絮團的增加有助于固液的分離；④架橋作用：吸附在顆粒表面上的高分子長鏈同時吸附在另一個顆粒的表面上，通過“架橋”方式將兩個或更多的微粒聯在一起，從而導致絮凝。高溫萃取機有使用量少，反應時間短，作用效果快，兼具破乳與絮凝作用，產品為有機高分子，不含無機離子，降低污水COD和水中重金屬含量的作用，高溫萃取機具有緩蝕性，對設備無腐蝕。

3.2 水洗水系統注入阻垢分散劑

MTO水洗塔因受到催化劑和蠟狀物（以多甲基苯為主，約占95%）的堵塞問題，而影響裝置長、滿、優運行。針對前期冷換設備及水洗塔塔盤堵塞問題采用換熱器抽芯清洗的方式將堵塞物移除水系統，一定程度上有效保障了裝置長周期高負荷運行，但給裝置帶來了昂貴的檢維修成本和安全風險的代價。

現將阻垢分散劑分別注入水洗塔中部及上部返塔線，注入量為100×10–6/h，每天注入量約為0.48t，試驗歷經一個半月。

4 結束語

分散劑雖然緩解了催化劑的堵塞問題，但不能徹底解決水洗塔及換熱器的堵塞問題，畢竟分散開的多甲基苯類仍在系統，仍然會在低溫處（換熱器及塔盤，管系統線上）析出。從原理上講，徹底解決水洗塔及換熱器堵塞問題需要先分散，再除油。分散將催化劑和多甲基苯類物質分開，除油將多甲基苯類物質從系統中移除。

[1] 邢愛華，劉斌.甲醇制烯烴工藝廢水處理技術研究進展[J].現代化工，2013，33（9）：17-21.

Advances in Blocking of Methanol-Olefin Process Water System

An Xue-bo

X783

A

1003–6490（2017）09–0008–01

2017–06–22

安學波（1972—），男，陜西榆林人，助理工程師，主要從事煤化工工作。