甲醇制烯烴工藝烯烴分離裝置開工優化

路正攀

（魯西集團有限公司，山東 聊城 252211）

根據目前煉油經濟性數據分析: 若按照歐Ⅳ、歐Ⅴ的產品質量標準及芳烴生產原料要求, 約20萬t原油才能精煉出3萬t石腦油, 進而能夠生產 1萬t烯烴。中國的石油資源比較匱乏, 如果這種技術成為中國制造低碳烯烴的主要手段, 將遠遠無法解決中國對低碳烯烴生產能力的需要，因此選擇一條符合我國國情的生產低碳烯烴的工藝路線勢在必行。另一方面我國甲醇產能過剩，甲醇裝置開工率低。利用甲醇制烯烴工藝以消耗甲醇、制取烯烴為切入點，可有效緩解甲醇產量過剩的問題。

甲醇制烯烴裝置作為煤化工與石油化工相銜接的紐帶和節點，上游的粉煤氣化、原料氣凈化、甲醇生產及精餾等均是比較成熟的煤化工技術，而烯烴下游產品生產則與傳統的石化行業類似，因此甲醇制烯烴工藝成為實現煤化工產業向石化產品轉化的重要手段。烯烴分離裝置在整個項目的運行中承接上游甲醇制烯烴和下游聚丙烯、聚乙烯裝置[1]。目前我國的煤制烯烴企業選用的烯烴分離裝置大都采用UOP烯烴分離工藝技術、預切割+油吸收烯烴分離技術、Lummus烯烴分離技術[2]，其主要產物包含聚合級乙烯，聚合級丙烯等，并含有副產物混合C4和混合C5，燃料氣和少量丙烷等。與大型煉油公司的乙烯分離裝置相比較，運行形式更加簡單,其使用的科技先進性也更強，沒有前冷烯烴和乙烯制冷壓縮機等裝置。但是這類分離裝置實際投料開工的難度比較高，為了更好地減少項目開工經濟損失，以適應國內目前越來越嚴峻的安全環保形勢，從而實現公司的健康、可持續發展，那么公司就一定要做好各種設備設施的準備工作。就生產準備以及生產操作等內容進行研究，盡可能地降低設備試車成本費用及項目開工經濟損失的花費，以建立對烯烴分離裝置項目開工經濟損失的有效管控[3]。

1 烯烴分離工藝介紹

目前，烯烴分離裝置采用的工藝流程主要有:Lummus 前脫丙烷分離流程、惠生前脫丙烷-預切割-油吸收分離流程、KBR前脫丙烷分離流程等[6-8]。本項目采用的是 UOP烯烴分離工藝技術和惠生前脫丙烷-預切割-油吸收分離流程的結合。

圖1 烯烴分離工藝流程

自 MTO反應器中生成的反應氣經過冷卻降溫后，再進行三段加壓、氧化物回收、脫除酸性氣體、洗滌凈化和干燥后，再進入高壓脫丙烷塔和低壓脫丙烷塔進行C4和C3、C2組分分離。高壓脫丙烷塔頂氣相經產品氣壓縮機四段壓縮后送至預切割塔。預切割塔頂氣相送至油吸收塔利用循環丙烷吸收其中的乙烯后，經冷箱得到燃料氣。預切割塔底液相送至脫乙烷塔進行C2和C3分離，塔頂 C2經過乙炔加氫后進入乙烯精餾塔，乙烯精餾塔上部采出聚合級乙烯產品。脫乙烷塔底C3進入丙烯精餾塔，塔頂采出聚合級丙烯產品。

該流程產品氣壓縮機和丙烯制冷壓縮機均采用汽輪機拖動。大部分分離過程都是在低溫條件下進行的。丙烯制冷壓縮機系統所用的制冷介質為聚合級丙烯，根據壓縮-冷凝-減壓-蒸發的制冷循環過程，連續為用戶提供四個溫度級別的冷劑：-41 ℃、-24 ℃、-7 ℃、5 ℃。

2 開車程序介紹

甲醇制烯烴裝置具備投料條件后，首先開啟丙烯制冷壓縮機為產品氣壓縮機和產品精餾開工提供丙烯冷劑。由于丙烯和丙烷的揮發度比較接近，分離的難度大，所以丙烯精餾塔需提前建立全回流操作調整塔頂丙烯產品合格。為減少預切割塔在開工過程中的乙烯損失，可通過丙烯精餾塔提前向預切割塔提供丙烷洗物料[4]的方式減少預切割塔內物料累積時間和減少燃料氣中夾帶的乙烯量。

MTO反應器投料后首先在產品氣壓縮機入口放空以控制產品氣壓縮機的穩定運行；然后通過調整防喘振和轉速將產品氣送至堿洗塔后放空；待產品氣中酸性氣洗滌合格后送至壓縮機四段放空；待產品氣中C4組分合格后送至預切割塔、脫乙烷塔、乙烯精餾塔、丙烯精餾塔，進行積液調純，不合格產品送至不合格儲罐。

3 烯烴分離裝置開工損失的原因

3.1 產品氣壓縮機組運行不穩定

烯烴分離裝置的工藝流程復雜，開工期間的工作量大，工作人員需要花費大量的時間和精力去調整，工作人員專業水平低和監管不當，使得產品氣壓縮機組頻繁停車[4]。產品氣壓縮機為汽輪機拖動，壓力調整需要手動關閉防喘振，整體操作與壓力控制存在滯后情況，反應器壓力不易控制；反應器投料后產品分離塔降溫效果差，壓縮機進口液位高等原因均會導致壓縮機組聯鎖停車事故的發生。

3.2 丙烯制冷壓縮機氮氣含量高

丙烯制冷壓縮機準備開車，進行實氣置換和引液相丙烯進入系統前，因壓縮機各段的進料量不穩定，導致各段無法形成穩定的壓差，必須使用開車用密封氮氣來避免工藝氣反竄造成干氣密封污染；壓縮機運轉正常，各段形成穩定壓差后，才可以將密封氣切換為壓縮機出口的工藝氣。因氮氣對于丙烯壓縮機系統屬于不凝氣體，混合后的氮氣進入工藝系統，會導致系統內的冷劑溫度太高，達不到壓縮機組開工試車的要求[4]，造成機組正常工作后大量釋放火炬的情形出現，在大量排放系統內氮氣的同時會導致系統內的大量丙烯損失。

3.3 高壓脫丙烷塔出口碳四組分含量高

系統投料開車時，進入高壓脫丙烷塔的物料主要為氣相進料，沒有液相進料，相比于正常運行期間，塔內組成中的輕組分過量。導致在調整高壓脫丙烷塔頂回流期間，為避免產品氣壓縮機四段及高壓脫丙烷塔出現超壓、超溫的情況，造成大量物料放空至火炬系統。同時由于投料初期原料氣中輕組分較多，高壓脫丙烷塔的回流建立時間較長，造成塔頂物流中的碳四組分長時間不能降低至合格標準，原料氣放空時間較長。

3.4 預切割塔塔釜溫度控制不穩定

預切割塔在進料初期，由于油吸收塔內的循環丙烷未引入，預切割塔再沸量過大，塔頂乙烯損失較大。當建立洗滌丙烷循環時，預切割塔塔釜溫度控制不好會造成高甲烷含量的物料進入脫乙烷塔。高甲烷含量物料進入脫乙烷塔后，會導致乙烯精餾塔的放空量增大以及產品合格時間的延后。

3.5 脫乙烷塔和乙烯精餾塔建立回流時間長

乙烯精餾塔和脫乙烷塔在采取產品氣進料冷凝累積物料建立塔釜及回流罐液位的方式開工期間，除系統本身積累部分物料外，為實現塔壓穩定，大部分物料通過塔頂放空至火炬燃燒，造成物料浪費。為避免不合格物料進入后系統，在產品調純期間，大量物料放空至火炬。

4 減少烯烴分離開工損失的措施

4.1 調整產品氣壓縮機開車程序

產品氣壓縮機氮氣開車以配合 MTO反應器升溫。在甲醇制烯烴裝置投料前，需切斷產品氣壓縮機循環氮氣[5]。為防止系統投料后在堿洗塔放空處放空量大被迫開啟產品氣壓縮機一段放空的情況，先關閉開工氮氣，降低系統的氮氣循環量，待開工氮氣循環全部停用后，再逐步降低開工蒸汽流量，開工蒸汽可以在產品分離塔處冷凝，降低了壓縮機的負荷，避免壓縮機因調整不當發生停車事故。

提前打通產品分離塔底部開工冷卻器，開啟底部冷卻器空冷風機，穩定產品分離塔底部冷卻器出口溫度。控制產品分離塔氣相出口溫度，避免產品氣帶水，造成壓縮機吸入罐液位高聯鎖跳壓縮機。

4.2 丙烯制冷壓縮機組密封氣改造

神華榆林能源化工有限公司采用丙烯汽化器出口丙烯氣作為丙烯機開車干氣密封氣源，從而解決了壓縮機開車過程中大量放火炬的問題[9-10]。本項目分離單元提前將丙烯精餾塔引丙烯建立循環，丙烯壓縮機密封氣使用丙烯精餾塔頂回流罐氣相作為密封氣，減少壓縮機不凝氣放空量。

4.3 高壓脫丙烷塔建立全回流

在丙烯制冷壓縮機正常后，高壓脫丙烷塔引丙烯建立回流，根據產品氣壓縮機負荷控制壓力。高壓脫丙烷塔引丙烯后建立循環后,能夠在進料后及時將系統 C4組分洗滌下來,隨著系統壓力的提高,更快的達到運行指標,減少壓縮機四出排放量。

4.4 冷凝重組分回收

歷年開工經驗表明，脫甲烷塔釜、脫乙烷塔釜在開工時會積存大量重組分物料，影響加熱效果，必須將此物料排掉，技改后可將脫甲烷塔釜、脫乙烷塔釜積存的不合格物料返回高壓脫丙烷塔液相進料線上，當精餾塔調整合格后再向后系統進料，減少物料損失[1]。本項目在分離單元新上一臺液相收集罐，在裝置開、停車期間，回收排放的液相烯烴。待系統運行正常后，將收集的液相烯烴通過不合格產品氣化器進行回煉。

4.5 乙烯精餾塔和脫乙烷塔建立循環

脫乙烷塔引氣相丙烯充壓, 引液相丙烯建立循環。乙烯精餾塔引氣相乙烯充壓后, 引液相乙烯進行建立循環。在產品氣壓縮機送料后進預切割塔后及時調整乙烯精餾塔再沸器建立循環，同時投用中沸器。

5 結束語

甲醇制烯烴裝置開車期間，各系統內的放空去火炬，造成環境影響的同時導致了大量物料損失。本文通過詳細闡述甲醇制烯烴工藝烯烴分離裝置在開車過程中導致放空量大的問題，并逐一提出了解決措施，為類似工藝降低物耗能耗提供了優化措施。只有通過不斷的技術改造、工藝優化、人員能力提升，才能真正提高企業競爭力，使整個煤制烯烴產業健康發展。