MTBE裝置優化操作實現降本增效

楊成恩

中海油東方石化有限責任公司 海南 東方 572600

1 前言

某石化企業MTBE裝置建設規模為8萬噸/年，主要由原料預處理部分、反應催化蒸餾部分、甲醇萃取回收部分和MTBE脫硫部分組成，產品質量要求為：MTBE 總醚類≥98%，MTBE是本公司的主要盈利產品。原設計生產的 MTBE 硫含量≯300 μg/g，為了滿足汽油質量升級及市場需求，采用河北精致科技有限公司的脫硫專利技術，將MTBE總硫降至 10μg/g 以下。

裝置采用先進可靠的工藝技術：混相膨脹床-催化蒸餾深度轉化合成 MTBE 組合工藝技術，反應部分采用洛陽工程公司開發的混相膨脹床合成 MTBE 技術，催化蒸餾系統采用齊魯石化公司研究院開發的合成MTBE技術。經預反應器后異丁烯轉化率大于90%，經催化蒸餾后異丁烯總轉化率大98%。MTBE脫硫系統采用MTBE萃取蒸餾降總硫技術。根據沸點差原理，對MTBE實施萃取再蒸餾技術，含硫MTBE 經過蒸餾將高沸點硫化物從MTBE當中切除，低硫的MTBE從塔頂蒸出，高硫餾分在塔底循環，高度富集了含硫化物的副產物從塔底抽出。為降低MTBE損失，防止塔底生成膠質、縮聚、結焦反應，在MTBE進料中加入萃取防膠劑。

2 裝置可優化方向

裝置控制參數在一定范圍內能夠滿足生產需求，可以對裝置工藝參數調整，實現降本增效，列出循環水、電、蒸汽等公用介質以及三劑耗量，達到進一步對裝置細節優化的條件。

（1）裝置停運部分機泵，或者降低機泵運行電流，節省電能；

（2）滿足裝置冷負荷的前提下，切除部分冷卻器，降低循環水耗量；

（3）精餾塔優化操作，降低回流量，節省裝置蒸汽耗量；

（4）保證產品合格前提下，減少三劑注入量。

圖1 MTBE裝置節能優化

3 裝置可優化可行性分析

3.1 裝置停運部分機泵，或者降低機泵運行電流，節省電能

（1）優化MTBE裝置進料。MTBE裝置受進料混合碳四帶堿問題，對裝置催化劑活性影響較大，因此精制裝置針對出裝置液化氣帶堿問題，技改增加了兩個聚結器，減少氣分裝置進料中的水及堿液雜質，效果較好，MTBE裝置碳四原料罐脫液頻率逐漸降低，后期裝置原料罐已經不再帶液，混合進料的PH值能夠達到設計要求；氣分裝置出料混合碳四壓力穩定且滿足MTBE進料壓力。針對該情況，提出優化措施：停用MTBE裝置混合碳四進料泵，將脫丙烷塔底混合碳四跨過碳四原料罐和碳四原料泵，使混合碳四直接與甲醇泵出口甲醇混合進入凈化器，降低裝置總電量。

（2）優化甲醇回收系統循環量。MTBE裝置甲醇塔和萃取塔的產品指標比設計指標高很多，存在過度加工，結合雙塔的設計操作彈性及操作參數，合理調節雙塔的運行參數，保證雙塔產品合格的前提下，合理降低運行所需公用介質，降低能耗。針對該情況，提出優化措施：一、將甲醇回收系統雙塔循環量由4.3t/h降低到2.2t/h，降低了機泵出口流量，使機泵耗電量降低；二、間接降低了甲醇塔進料量，使塔底蒸汽耗量降低，節省了蒸汽用量。三、萃取塔底閃蒸罐與甲醇塔進料泵切除，甲醇水利用萃取塔壓力0.4MPa自壓送入甲醇塔，停用進料泵，節省裝置總電量。

3.2 滿足裝置冷負荷的前提下，切除部分冷卻器，降低循環水耗量

（1）裝置部分冷卻器出口溫度和工藝要求最佳值有偏差，裝置存在過度冷卻或過度加工，MTBE裝置產品MTBE升級后，新上設備MTBE脫硫塔系統，原設計MTBE產品經過冷卻器0222-E-1205冷卻到40℃左右，送往罐區儲存 。MTBE脫硫裝置投用后，MTBE必須經過脫硫后再送往罐區儲存，E-1205冷卻器的冷卻增加了脫硫裝置能耗。MTBE脫硫塔系統設計為熱進料，切除進料冷卻器E-1205后，滿足設計要求。針對該情況，提出優化措施：將MTBE冷卻器E-1205切除走跨線，關閉冷卻器的循環水，用氮氣保護，節省了裝置總循環水循環量。

（2）原設計MTBE裝置反應器進料必須由預熱器加熱到40℃左右，再向反應器進料，需要蒸汽0.98t/h。裝置可以合理利用MTBE進料碳四溫度來調節MTBE的混和進料溫度。氣分裝置混合碳四出裝置冷卻器能夠有效控制混合碳四出裝置溫度。針對改情況，提出優化措施：利用氣分裝置混合碳四出裝置冷卻器E-1101進行調整，將MTBE裝置進料混合碳四溫度調整至45℃左右，與甲醇混合能夠實現反應器進料達到設計要求，即降低了氣分裝置循環水好了，有降低了MTBE裝置蒸汽耗量。

3.3 精餾塔優化操作，降低回流量，節省裝置蒸汽耗量

對甲醇回收系統優化甲醇塔進行優化操作操作，MTBE裝置甲醇塔頂循環甲醇和塔底甲醇水的產品指標比設計指標高很多，存在過度加工，合理降低回流量，能夠有效降低塔底熱源蒸汽的耗量。分餾塔操作彈性區間內降進料、降回流操作在本裝置其他分餾塔有效應用，針對改該情況，提出優化措施：將甲醇塔回流量由設計4t/h降低至2.7t/h，使甲醇塔底蒸汽耗量大幅度降低。

3.4 保證產品合格前提下，減少三劑注入量

減少MTBE脫硫系統萃取防膠劑耗量，使裝置在最小配劑下達到最穩定狀態，對脫硫塔頂壓控進行創新性改造，利用氮氣的不定量排放與上升氣化量的動態平衡，達到脫硫塔穩定運行的狀態。

4 優化方案及難點

4.1 MTBE 裝置混合碳四原料罐及原料泵切除，氣分裝置直接向MTBE 裝置供料

難點一：混合碳四進料帶水和堿，加強產品精制裝置液化氣聚結器脫水，降低氣分進料里水含量。難點二：氣分脫丙烷塔平穩操作，混合碳四進料溫度壓力不穩定。氣分脫丙烷塔壓力1.5MPa左右，塔底溫度99-100℃左右，進料壓力大于MTBE進料壓力0.7MPa。實現方案：1、產品精制裝置液化氣脫硫醇系統平穩操作；2、液化氣聚結器脫水規定液位上限，加強脫水；3、氣分脫丙烷塔平穩操作，穩定裝置進料量及塔底溫度；4、對混合進料進行PH值分析滿足生產要求。

4.2 催化蒸餾塔底MTBE 冷卻器E-1205切除，MTBE 脫硫系統熱進料

難點一、MTBE脫硫塔進料溫度高，易導致塔頂MTBE產品硫含量超標，需要緩慢提高進料溫度，逐步切除MTBE冷卻器。難點二、MTBE脫硫塔頂冷量不足，提高塔頂冷卻器循環水負荷，降低塔底熱源量。實現方案：1、緩慢切除換熱器，脫硫塔進料溫度提至52℃；2、脫硫塔根據進料溫度緩慢調整；3、降低脫硫塔底蒸汽流量；4、提高塔頂冷卻器負荷；5、尋找脫硫塔平衡參數。該優化操作降低了裝置總循環水耗量，降低了蒸汽總耗量。

4.3 MTBE 裝置混合進料預熱器E-1101 切除，用混合碳四溫度調節

難點一、原設計MTBE裝置反應器進料必須由預熱器加熱到40℃左右，能否滿足反應器進料溫度。裝置可以合理利用MTBE進料碳四溫度來調節MTBE的混和進料溫度，氣分裝置混合碳四出裝置冷卻器能夠有效控制混合碳四出裝置溫度。難點二、混合碳四部分需要送入罐區，利用脫丙烷塔底混合碳四冷卻器調整MTBE進料溫度該溫度能否滿足罐區要求，混合碳四去罐區量小，管路溫度損失較大，罐區進罐溫度滿足要求。

4.4 將MTBE 甲醇塔進料控制在2.4t/h，回流控制在2.7t/h，保證產品質量合格，節省蒸汽用量及機泵電量

難點一、降低進料量會達到甲醇塔操作彈性下限，甲醇塔穩定性變差。甲醇塔在每次開停工階段，反應器、凈化器換劑階段回收浸泡甲醇時，會有短暫的對甲醇塔提降量操作，甲醇塔負荷會達到60-120%，甲醇塔運行正常，能夠保證塔頂循環甲醇中水含量小于1%，甲醇塔頂溫度81-82℃，塔底溫度＞122.5℃，能夠滿足降低循環量操作；難點二、甲醇塔低回流操作的穩定性，是否會造成循環甲醇帶水。降回流操作在氣分脫丙烷塔、脫乙烷塔、精丙烯塔運用效果較好，對甲醇塔進行相同操作，會對塔頂產品帶來不合格風險，結合氣分個分餾塔優化經驗，進一步觀察確認，能夠滿足產品要求。實現方案：1、根據進料量，適當降低塔底熱源量，保證產品質量；2、控制塔頂不凝氣外排量，保證塔頂壓力穩定；3、穩定塔頂壓力緩慢降低塔頂回流；4、保證塔頂、塔底溫度在指標范圍內。該優化操作降低了裝置總電量，降低了蒸汽總耗量。

4.5 MTBE 脫硫系統實際耗用萃取防膠劑35 t/a，節約劑耗量45 t/a

措施一：脫硫塔進料量的穩定。由于脫硫塔塔徑較小，塔釜液位波動會較頻繁，所以穩定進料量是操作脫硫塔穩定的根本條件。在經歷多次波動，操作員摸索出在不影響脫硫塔穩定情況下，最小負荷及最大負荷的操作操作方法。在裝置波動時，實現與上游設備的聯動，及時調節進料，防止出現波動加劇。措施二：摸索最小配劑量。由于防膠劑的作用是減弱了高度富集在塔底的硫化物在高溫環境下形成膠質的趨勢，進而抑制了塔底物的結焦。所以摸索配劑量的最小比例是尋求節能降耗的重要手段。操作員經過長時間的嘗試，通過現場刻線、班組比對、反復調節注劑量、比對脫硫效果等，摸索出了最佳配劑量。措施三：脫硫塔降低操作壓力。對于脫硫塔操作來說，降低操作壓力，則會降低塔底再沸器蒸汽使用量，亦可尋求最小回流比，降低回流量，實現全方位節能降耗。措施四：塔頂壓控改造。將之前脫硫塔壓力控制方案，間歇性補充氮氣改為連續性補充氮氣，利用回流罐頂泄壓線排氮氣，調控給氮氣量，尋找氮氣的不定量排放與上升氣化量的動態平衡，實現脫硫塔壓力穩定運行狀態。

5 結束語

5.1 經濟效益

根據現場流程實際情況，進行MTBE裝置進料流程優化，利用氣分脫丙烷塔自身壓力，將混和碳四原料自壓給MTBE裝置，這樣可以停掉一臺MTBE裝置碳四原料泵，本臺機泵滿負荷功率為75KW/h，每天24小時可以節省電能1800度，每月可節約3.7萬元。

原設計MTBE產品經過冷卻器0222-E-1205冷卻到40℃左右，送往罐區儲存 。MTBE脫硫裝裝置投用后，MTBE必須脫硫后再送往罐區儲存。計劃將冷卻器0222-E-1205停用，既減少循環水損失，又將MTBE向脫硫硫塔進料溫度由40℃左右提高到55℃左右，節省脫硫塔底蒸汽用量和E-1205循環水用量，每月可節約1.2萬元。

原設計MTBE裝置反應器進料必須由預熱器加熱到40℃左右，再向反應器進料，需要蒸汽0.98t/h。通過優化操作，預熱器停止使用，這樣可以節省蒸汽用量。每月可節約10.5萬元。

甲醇塔降進料優化后，塔底外甩量由2.5t/h降至1.8t/h，回流泵流量由3.2t/h降至2.7t/h、塔底蒸汽用量由2.2t/h降至1.85t/h，節約了蒸汽用量和電量，每月可節約4.8萬元。

MTBE脫硫裝置原設計萃取防膠劑用量10kg/h，及80t/a。經裝置操作員優化脫硫塔的操作，提高裝置平穩率，2016年MTBE脫硫裝置實際耗用萃取防膠劑35 t/a，節約劑耗量45 t/a。萃取防膠劑按市場價每噸2.05萬元計算，每年為公司節約成本45*2.05=92.25萬元。

5.2 社會效益

本次優化操作采用了降回流、降公用工程耗量操作，該操作已經在本企業氣體分餾裝置、MTBE裝置有效實踐，對其他企業分餾系統操作具有借鑒意義。