甲醇制丙烯裝置中丙烯質(zhì)量控制的影響因素

第44卷第3期化工技術(shù)與開(kāi)發(fā)Vol 44 No. 32015年3月Technology甲醇制丙烯裝置中丙烯質(zhì)量控制的影響因素蘇慧,莊壯,王峰,雍曉靜,羅春桃(神華寧夏煤業(yè)集團煤炭化學(xué)工業(yè)分公司研發(fā)中心,寧夏銀川750411)摘要:針對神華寧煤甲醇制丙烯(MTP)裝置分離系統的實(shí)際運行情況,重點(diǎn)分析了影響丙烯質(zhì)量控制的關(guān)鍵因素:C3分離塔塔頂壓力波動(dòng)、進(jìn)料狀態(tài)、回流比、塔頂冷凝器冷后溫度變化及塔釜溫度波動(dòng)等,其中塔頂壓力波動(dòng)是造成丙烯質(zhì)量不合格的主要原因,并對C分離塔提出優(yōu)化與改進(jìn)措施。生產(chǎn)實(shí)踐表明,優(yōu)化后的C3分離塔能夠更好地提髙丙烯產(chǎn)量,同時(shí)確保塔壓的易調控。關(guān)鍵詞:MTP;C3分離塔;質(zhì)量;改進(jìn);優(yōu)化中圖分類(lèi)號:TQ22212文獻標識碼:B文章編號:1671-990(20150340054042011年4月神華寧夏煤業(yè)集團煤基聚丙烯項1丙烯/丙烷分離系統現狀及存在的問(wèn)題目產(chǎn)出合格聚丙烯產(chǎn)品并進(jìn)入生產(chǎn)階段,裝置主產(chǎn)50萬(wàn)ta丙烯副產(chǎn)184萬(wàn)t·a汽油、41萬(wàn)t·aC3分離塔在MTP裝置運行初期正常。但是,液化石油氣和2萬(wàn)t·a乙烯。該項目主要包括煤隨著(zhù)裝置運行時(shí)間的累積且循環(huán)水水質(zhì)出現問(wèn)氣化、甲醇合成甲醇制丙烯(MTP)和丙烯聚合等題,導致分離塔塔頂冷凝器內部管束出現嚴重的結生產(chǎn)單元。其中,C3分離塔作為MTP裝置的重要垢,從而造成冷凝器換熱效率下降,使得分離塔塔精餾系統直接分離出丙烯和丙烷產(chǎn)品,控制著(zhù)丙烯頂丙烯產(chǎn)品冷后溫度高達50℃塔頂壓力最高可達產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量。C1分離塔的原料以丙烷和丙22MPa,嚴重超出了C分離塔塔頂的正常操作值烯氣相混合物為主由于二者的相對揮發(fā)度小,分離(2.0-24MPa)。尤其,當夏季循環(huán)水水溫稍漲后難度大。為了滿(mǎn)足后續聚合單元的生產(chǎn)要求(聚合C分離塔塔壓隨之升高嚴重影響C3分離塔的穩級丙烯純度≥96%),C分離塔需要較多的塔板定操作,影響塔頂丙烯的含量,導致塔釜丙烯含量超和較大的回流比,同時(shí)消耗較多的能量。即使C3分標,造成丙烯的嚴重損失。為了盡量降低分離塔塔離塔達到甲醇制丙烯工藝設計的要求在實(shí)際運行頂回流罐的操作溫度在裝置的運行期間需要及時(shí)過(guò)程中丙烯在塔釜餾出物中依然占有較高的比例;滑洗循環(huán)上水過(guò)濾網(wǎng),清洗完畢后換熱效果略有改且與塔釜產(chǎn)品丙烷相比塔頂產(chǎn)品丙烯能夠作為基善。隨著(zhù)MTP裝置工況的調整以及C分離塔負荷礎原料用于生產(chǎn)下游高附加值的衍生產(chǎn)品,更具經(jīng)的相應增加,由清洗過(guò)濾網(wǎng)帶來(lái)的效果變得不明顯濟價(jià)值,而塔釜丙烷一部分作為原料回到原料爐進(jìn)如果頻繁地更換和清洗過(guò)濾網(wǎng),不僅增加分離工段行回煉,另一部分作為副產(chǎn)液化石油氣(LPG)的組的勞動(dòng)強度,而且延誤丙烯當月的產(chǎn)量任務(wù)。因此,分。因此,如何降低C分離塔塔釜中丙烯的含量,尋找和分析裝置操作過(guò)程中影響C分離塔的主要同時(shí)提高分離塔塔頂丙烯的含量,對神華寧夏煤業(yè)因素,能夠最大限度地解決分離塔存在的問(wèn)題。集團煤基甲醇制丙烯項目具有重要的現實(shí)意義。2MTP裝置丙烯生產(chǎn)工藝流程本文針對C3分離塔現狀及存在的問(wèn)題,探討了丙烯質(zhì)量控制的影響因素,通過(guò)分離塔塔頂冷凝系統的圖1是C3分離塔的工藝流程示意圖。從脫乙技術(shù)改造實(shí)現分離塔塔壓的調控,有效提高了C分烷塔底來(lái)的C3混合物先后進(jìn)入保護床和過(guò)濾器依離塔塔頂丙烯的產(chǎn)量,同時(shí)控制了分離塔的塔壓。次脫除氣相混合物中的二甲醚(DME)和雜質(zhì)后,從第90層或第122層塔板進(jìn)入C3分離塔。由急冷水中國煤化工作者簡(jiǎn)介:蘇慧(1987-),女,寧夏回族自治區中寧縣人,畢業(yè)于寧夏大學(xué)應用從事催化劑開(kāi)發(fā)及應用研究,電話(huà):13895176874,E-mail: xuhui001@126comCNMHG收稿日期:2015-01-09第3期蘇慧等:甲醇制丙烯裝置中丙烯質(zhì)量控制的影響因素泵來(lái)的急冷水將C3分離塔塔釜的料液部分汽化,作從圖2中可以看出,在其他操作條件基本保持為塔釜的氣相回流。C3分離塔底部的丙烷產(chǎn)品經(jīng)不變時(shí),隨著(zhù)C3分離塔塔頂壓力升高,分離塔塔底塔底冷卻器冷卻后,直接送至LPG罐區。而C3分丙烯含量呈上升趨勢,最高可達到1%左右,在正離塔頂丙烯產(chǎn)品經(jīng)過(guò)塔頂冷凝器冷卻后,再進(jìn)入回常操作時(shí)塔底丙烯百分比含量應小于3.6%,若大于流罐,其中一路作為回流進(jìn)入C3分離塔內,另一路3.6%則會(huì )造成塔底產(chǎn)品中丙烯的嚴重超標;塔頂丙作為丙烯產(chǎn)品經(jīng)過(guò)丙烯冷卻器冷卻后,直接送往界烯含量隨著(zhù)C3分離塔塔頂壓力的升高而增加最高區外丙烯儲罐。值可達到9986%,圖中出現塔頂丙烯含量的波動(dòng)主WCWCR要是由MTP裝置操作工藝調整所致。由此可知,C3塔頂冷凝器分離塔塔壓變化是直接影響塔頂丙烯含量的關(guān)鍵因回流罐素之一,當塔頂壓力控制在211~216MPa范圍內C3分離塔塔頂丙烯含量(裝置要求大于99.40%)符回流泵合后續聚合工藝的生產(chǎn)分離塔32C3分離塔進(jìn)料狀態(tài)對于C3分離塔而言,丙烯/丙烷進(jìn)料狀態(tài)的變再沸器化能夠直接影響丙烯質(zhì)量和丙烯損失量。由上述工藝流程可知,C3分離塔的進(jìn)料屬于氣相進(jìn)料,從急冷水WC WCR丙烷脫乙烷塔底來(lái)的丙烯和丙烷的混合物,經(jīng)過(guò)防護床丙烯產(chǎn)品圖1C3分離塔工藝流程示意圖和過(guò)濾器除去DME等雜質(zhì)后再進(jìn)入C3分離塔內。以下分別從進(jìn)料量和進(jìn)料溫度來(lái)分析進(jìn)料狀態(tài)對3丙烯質(zhì)量控制的關(guān)鍵影響因素C3分離塔塔頂丙烯質(zhì)量的影響。31C3分離塔塔頂壓力的波動(dòng)321進(jìn)料量的大小當C3分離塔進(jìn)料量不超過(guò)塔頂冷凝器負荷和由于MTP裝置C3分離塔塔頂冷凝器的冷凝效塔底再沸器負荷時(shí),分離塔塔頂溫度和塔釜溫度均果差,導致冷后溫度偏高塔頂壓力持續較高,使分不會(huì )產(chǎn)生顯著(zhù)變化,也不會(huì )造成分離塔內上升蒸汽離效果下降,嚴重影響了C3分離塔的操作,造成塔速度的變化;當分離塔進(jìn)料量超過(guò)塔頂冷凝器負荷頂底產(chǎn)品質(zhì)量不合格。當塔頂溫度、塔底溫度、回流和再沸器負荷后,C3分離塔塔內上升蒸汽的速度會(huì )溫度以及塔釜熱負荷和塔頂冷負荷都在控制指標范受到影響,同時(shí)影響分離塔塔頂溫度和塔釜溫度,致圍內時(shí),取操作穩定的一個(gè)周期,分析塔壓的持續升使塔板上的氣液平衡發(fā)生變化,從而直接影響丙烯高對C3分離塔整個(gè)系統的影響從而找出影響塔頂質(zhì)量和丙烯損失量。因此,進(jìn)料量的變化能夠破壞產(chǎn)品質(zhì)量不合格的因素平穩操作時(shí)期C3分離塔壓整個(gè)C3分離塔內物料的平衡,在未達到新的物料平力與丙烯質(zhì)量的關(guān)系圖見(jiàn)圖2。衡前,造成C3分離系統的波動(dòng)。3.22進(jìn)料溫度C3分離塔塔底丙烯含量較低的進(jìn)料溫度能夠升髙塔釜的熱負荷,降低C分離塔塔頂丙烯含量塔頂冷凝器的冷負荷,反之較高的進(jìn)料溫度導致塔釜熱負荷降低塔頂冷負荷升高。當C分離塔進(jìn)料溫度發(fā)生較大的波動(dòng)時(shí),整個(gè)C3分離塔的溫度隨之s發(fā)生變化導致分離塔內氣液平衡的變化。此外,分離塔進(jìn)料溫度的變化,必將引起進(jìn)料狀態(tài)、精餾段冷負荷、提餾段熱負荷的變化,致使整個(gè)分離塔內物料平衡隨之而2.112.122.132.142.152.162.172.182.192.20中國煤化工C分離塔塔頂壓力MPa33回流量CNMHG圖2C3分離塔塔頂壓力與丙烯質(zhì)量的關(guān)系圖在C3分離塔操作過(guò)程中,回流量是影響整個(gè)分56化工技術(shù)與開(kāi)發(fā)第44卷離塔塔頂丙烯含量的另一個(gè)關(guān)鍵因素。生產(chǎn)中經(jīng)常冷凝量的大小也會(huì )引起回流量和回流溫度的變化。采用回流比來(lái)調節和控制塔頂丙烯含量。當精餾段塔頂冷凝量增加,回流量隨之增加,導致塔頂溫度下中重組分含量增加時(shí),常采用加大回流比的方法,降降;塔頂冷凝量降低,回流量隨之減小,導致塔頂溫低塔頂重組分含量,增加塔頂輕組分的含量,以保證度升高。因此,適當的塔釜熱負荷和塔頂冷負荷是丙烯產(chǎn)品質(zhì)量合格。當提餾段中輕組分含量增加時(shí),確保精餾塔正常操作的前提條件。C3分離塔塔釜塔底下部溫度降低,通過(guò)適當減小回流比提高塔釜溫度為612~65℃,一定工況下,塔釜溫度對塔頂丙烯溫度。對從塔頂得到產(chǎn)品的精餾塔而言,回流比的含量和塔釜丙烯含量的影響如表1所示。增加能夠提高塔頂產(chǎn)品含量,降低精餾塔的生產(chǎn)能表1C3分離塔塔釜溫度對塔頂丙烯含量和塔釜丙烯含量的影響力,且增加公用工程的消耗。當回流比增加過(guò)大時(shí)塔釜溫度/℃622662586346637864.36654將會(huì )造成塔內物料的循環(huán)量過(guò)大,甚至導致液泛,破塔頂內烯含量%9609579495099449939壞塔的正常操作塔釜丙烯含量{%4033.963432.681971.32圖3是平穩操作周期內C3分離塔回流量與丙從表1可以看出,當C3分離塔塔釜溫度從烯含量的關(guān)系圖。從圖3中可以看出,C3分離塔6226℃升至6541℃時(shí),塔頂丙烯含量由960w塔頂丙烯含量隨著(zhù)回流量的增大而不斷上升,為%降至9939wt%,塔釜丙烯含量由403wt%降至了滿(mǎn)足裝置生產(chǎn)合格丙烯的要求(丙烯含量應大32wt%,由此說(shuō)明塔頂丙烯含量與塔釜內丙烯的于94%),在實(shí)際生產(chǎn)中一般控制塔頂回流量在損失量均減少;反之,當塔釜溫度降低時(shí),塔頂丙烯845-85t·h'。當回流比增大時(shí)塔頂丙烯含量增含量與塔釜丙烯的含量均增加。在C3分離塔工藝加這是由于加大回流量時(shí)塔頂輕重組分更易冷凝調整中,塔釜溫度的增加使得塔內上升蒸汽的速度到塔釜而重組分比輕組分冷凝量多,因此提高塔頂增加,有利于提高分離塔內的傳質(zhì)效率。但是,如果丙烯含量的同時(shí)增加塔釜丙烯的含量,影響丙烯產(chǎn)塔釜溫度過(guò)高,則塔釜內的丙烷容易帶人塔頂,影響品的采出量。反之,當回流比減小時(shí)塔內物料平衡塔頂丙烯的含量。因此,在實(shí)際操作過(guò)程中,必須綜遭到破壞,造成重組分上移至精餾段,導致塔頂丙烯合考慮丙烯收率塔釜損失、塔頂丙烯含量等影響因產(chǎn)品質(zhì)量不合格,此時(shí)只能增加回流量或降低外送素,選擇適宜的塔金溫度。通常C分離塔塔金溫度量待塔內物料重新達到平衡后酌情增加丙烯外送盡量控制在63-64℃為宜。量,如果不減少丙烯外送量,將會(huì )導致回流罐液位下4C3分離塔的改造與優(yōu)化措施降,同時(shí)由于外送量較大塔頂丙烯質(zhì)量難以達到合格的要求4.1塔頂壓力的調整與優(yōu)化9960精餾塔的正常操作是基于一定壓力進(jìn)行的,如果塔的操作壓力發(fā)生波動(dòng),對塔的產(chǎn)品質(zhì)量物料平e9955衡、操作溫度都有重要影響向。當精餾塔塔壓發(fā)生9950變化時(shí),塔內氣液平衡受到破壞,與壓力相對應的各種平衡關(guān)系隨之受到破壞,整個(gè)塔的操作將隨之9945改變。換言之,塔的壓力升高,則塔頂餾分產(chǎn)量減少,輕組分濃度增加,塔釜產(chǎn)品產(chǎn)量增加,純度降低。反之則塔頂餾分產(chǎn)量增加,輕組分濃度降低,塔釜產(chǎn)品濃度提高液相量相對減少。MTP裝置C3分離回流量h塔處理的是帶壓的液化氣混合物料,液化氣沸點(diǎn)低圖3回流量對丙烯產(chǎn)品質(zhì)量的影響當分離過(guò)程中塔壓發(fā)生微小變化后,塔釜丙烷組分34塔釜熱負荷和塔頂冷負荷的影響即以較快的速度揮發(fā)并產(chǎn)生攜帶現象,或氣相迅速在精餾操作過(guò)程中,為了保持塔釜熱源溫度的凝結致使C市塔第擂煤在生較大的變化穩定,需要根據塔的熱負荷大小,調整熱載體流量并對丙烯與向。因此,塔壓從而將塔釜溫度控制在一定范圍內即。同時(shí)塔頂是C分離增一太表2為C3分離第3期蘇慧等:甲醇制丙烯裝置中丙烯質(zhì)量控制的影響因素57表2C3分離塔塔壓低/高時(shí)的現象、原因及優(yōu)化措施壓力范圍現象原因優(yōu)化措施1.回流罐液位下降或升高1.塔底加熱量不足2塔底及塔內溫度低2.回流量較小1.增加塔底加熱量3.塔頂壓力低3.冷后溫度較低2.提高冷后溫度4.塔頂溫度高或低4外送量較大3減少外送量(已采用)P≤210MPa5.塔底或塔頂產(chǎn)品質(zhì)量下降或不合格5.進(jìn)料重組分較多4.加大回流量(已采用)6.塔底的液位上升或下降6.進(jìn)料量小5調整進(jìn)料量(已采用)1.回流罐液位高或低1.進(jìn)料組分變化或進(jìn)2.塔頂底溫度高料組分中輕組分較多1.降低塔底加熱量3.冷后溫度高2塔底加熱蒸汽量大2.降低冷后溫度4.回流量大3.冷后溫度高3降低回流量(已采用)P≥2.16MPa5.化驗分析塔頂底質(zhì)量不合格或下降4.回流量較大4.降低進(jìn)料量(已采用)6.塔底的液位上升或下降5外送量較小5加大外送量(已采用)7丙烯外送量較小6.進(jìn)料量大塔塔壓過(guò)低/高時(shí)出現的現象、原因及處理方法。相應措施后,C3分離塔塔頂壓力明顯下降,實(shí)現C34,2塔壓調整后的效果分離塔負荷的降低,有利于塔頂丙烯的采出,確保在神華寧夏煤業(yè)集團MTP裝置的運行過(guò)程中,MTP裝置丙烯收率的提高。丙烯分離系統主要釆取穩定C分離塔進(jìn)料量、穩定5結語(yǔ)C3分離塔塔頂壓力、穩定C3分離塔的產(chǎn)品采出量調整塔釜溫度、合理控制回流比、定期清洗和檢修在精餾操作中,嚴格控制塔的各項參數是十分C3分離塔塔頂冷卻器等措施實(shí)現了C3分離塔“安重要的,尤其對于神華寧夏煤業(yè)集團主產(chǎn)50萬(wàn)ta穩長(cháng)滿(mǎn)優(yōu)”的運行,并取得了顯著(zhù)的經(jīng)濟效益。并丙烯的裝置,塔壓的易控與平穩是至關(guān)重要的。只且在MTP裝置檢修過(guò)程中,分別對C3分離塔塔頂有在正常范圍內調控各項操作參數,才能保證C3分冷卻器、塔底再沸器進(jìn)行了清理和更換管束從而保離塔塔頂丙烯質(zhì)量合格和產(chǎn)量最大化。通過(guò)對C3證裝置的平穩運行。分離塔塔頂冷凝系統的技術(shù)改造,改善了分離塔塔頂冷凝效果,提高了塔頂丙烯的產(chǎn)量,同時(shí)有效控制檢修后了分離塔的塔壓,提高了丙烯分離系統產(chǎn)品質(zhì)量。一檢修前參考文獻:[1]鄧凱,杜軍駐,仇汝臣.丙烷丙烯分離塔操作優(yōu)化研究[山東化工,2012,41(3):91-94[2]鄧傳蕓,虞文良,對精餾塔頂部產(chǎn)品質(zhì)量影響因素的評述安徽化工,1982(2):34-38[3]何海.優(yōu)化丙烯精餾系統操作提高丙烯收率[C第四屆廣東油氣發(fā)展論壇(節能降耗減排專(zhuān)題)論文集[A]廣州:廣東省科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì 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