MTO装置
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MTO装置静止设备安装方案培训资料1. 背景介绍本文档是为了对MTO装置静止设备的安装方案进行培训,提供相关资料和指导。
MTO装置是一种重要的化工装置,通过将甲醇和天然气变换为苯乙烯和丙烯等单体,为塑料、合成纤维和橡胶等行业提供原料。
2. 安装方案概述MTO装置静止设备的安装是保证装置正常运行的重要环节。
本章节将介绍安装方案的整体概述,包括安装过程、安装流程和安装的注意事项等。
2.1 安装过程安装过程包括以下几个步骤: 1. 设备准备:检查设备材质和尺寸,准备安装所需工具和设备。
2. 安装前准备:对安装场地进行检查,并对安装区域进行标记。
3. 安装设备:按照工艺图纸和安装图纸进行设备的安装。
4. 连接管道:根据管道连接图纸,对设备进行管道连接和焊接。
5. 安装配套设备:安装附属设备,如泵站、控制台等。
6. 联调测试:进行设备的联调测试和检查。
7. 安装调试:对设备进行调试和优化,确保设备正常运行。
2.2 安装流程安装流程根据上述安装过程,可以分为以下几个步骤: 1. 设备准备和场地检查。
2. 定位和标记安装区域。
3. 按照图纸布局进行设备安装。
4. 连接管道和进行焊接。
5. 安装附属设备。
6. 进行设备联调测试和检查。
7. 进行设备调试和优化。
2.3 安装注意事项在进行MTO装置静止设备的安装时,需要注意以下几点: 1. 安全第一:在任何时间都要确保安全,严格按照相关安全操作规范进行作业。
2. 检查设备:在安装之前,要对设备的材质、尺寸进行检查,确保符合要求。
3. 资质要求:参与安装的人员需要具备相关的技术资质和经验。
4. 原材料保护:在安装过程中,要注意保护设备和管道内的原材料,避免受到污染。
5. 转运设备:对于大型设备的安装,需要采取适当的转运措施,确保安全和完整性。
3. 安装方案详细说明本章节将详细介绍MTO装置静止设备的安装方案,包括各个设备的安装步骤、注意事项和安装图纸的使用方法等。
MTO装置MTO装置包括甲醇制烯烃单元和轻烯烃回收单元,现分别叙述如下:(1)甲醇制烯烃单元来自原料罐的甲醇经预热后,进入甲醇进料闪蒸罐,从进料闪蒸罐出来的甲醇蒸汽首先用中压蒸汽进一步加热,使之变为过热甲醇蒸汽,然后进入MTO反应器进行反应。
在反应器内甲醇与来自再生器的高温再生催化剂直接接触,进行放热反应。
反应气经旋风分离器除去所夹带的催化剂后引出,经换热器降温后,送至急冷塔。
从急冷塔顶部出来的气体混合物进入产品分离器,气体混合物中的大部分产品水被冷凝下来进入产品分离器底部。
从产品分离器顶部出来的烯烃产品被送到烯烃分离单元,进行压缩、分馏和提纯。
产品分离器底部流出的产品水直接进入水汽提塔,在水汽提塔中,产品水中的一些轻组分被汽提出来,这些从水汽提塔顶部出来的轻组分经过中间冷凝器与甲醇原料进行换热后返回到产品分离器中。
产品水从水汽提塔底部出来。
水汽提塔底部出来的产品水首先在进料换热器中与甲醇原料进行换热,然后再用冷却水将其冷却至环境温度送出界区外。
MTO反应器采用流化床形式设计。
MTO反应是一个放热反应,原料甲醇进入反应器底部时,反应就开始发生。
反应器温度用反应器催化剂冷却器来控制,催化剂冷却器移出的反应热量用以产生高压蒸汽。
焦炭是MTO反应的副产物,它附着在催化剂颗粒表面导致催化剂活性降低或失活,因此,催化剂必须通过再生以恢复活性。
催化剂再生为一连续过程。
分离出来的失活催化剂通过失活催化剂输送系统进入催化剂再生器,反应后积炭的待生催化剂在再生器内烧焦后返回反应器。
再生后的烟气经旋风分离器除去所夹带的催化剂后,送入再生器顶部烟囱排入大气。
催化剂再生是放热反应,其燃烧热通过在再生器催化剂冷却器移出,移出的燃烧热用以产生蒸汽。
(2)轻烯烃回收单元从MTO单元来的反应产物为气相。
烯烃单元的主要功能是通过对气相反应产物进行压缩、冷凝、分离和提纯从而得到有价值的轻烯烃(主要是乙烯和丙烯)。
工艺流程简述如下:从MTO单元来的气体反应产物以接近常温常压的状态进入烯烃分离单元的MTO产品压缩机。
该项目中烯烃分离(MTO装置)包括二部分,一是烯烃分离单元:为生产合格乙烯、丙烯等其他副产品所需生产设施和相关辅助设施,由压缩区、冷区、热区、制冷区、杂质脱除区、MTO装置变电所及机柜间,以及界区内(ISBL)辅助系统:冷却水、蒸汽和凝液、工业风和仪表风、氮气、化学品注入、给排水、蒸汽及采暖、燃料气、火炬排放、给排水及消防、紧急电源、废油和废水收集、在线分析、有毒有害、易燃易爆气体检测、火灾报警、装置区通讯、照明、装置区道路、绿化、DCS和SIS控制系统,MTO联合装置变电室、机柜间建筑物、公用设施:管廊、电仪桥架、道路、地管、消防、照明、通讯等。
二是烯烃罐区:乙烯、丙烯、混合碳四、碳五、丁烯-1、异戊烷、含甲醇废水储罐,所需生产设施(储罐、机泵等)和相关辅助设施,以及界区内(ISBL)辅助系统:冷却水、蒸汽和凝液、仪表风、氮气、给排水、拌热保温、火炬排放、给排水及消防、废油和废水收集、有毒有害、易燃易爆气体检测、火灾报警、电气、DCS和SIS系统,装置区通讯、照明、道路、绿化等。
一、编制根据:康乃尔化学工业股份有限企业60万吨/年甲醇制烯烃项目一期30万吨/年甲醇制烯烃项目, MTO装置部分设备基础已施工完毕达成设备安装条件, 设备已陆续到货。
根据已到旳设备和设备清单目录制此施工方案用以确保MTO装置静止设备顺利安装, 编制此方案旳根据为:1.施工图纸及设计文件2、本工程执行旳原则规范:(1)、《固定式压力容器安全技术监察规程》 TSGR004-2023;(2)、《石油化工建设工程项目施工过程技术文件要求》SH/T3543-2023;(3)、《压力容器》GB150—2023;(4)、《石油化工静设备安装工程施工技术规程》SH/T3542-2023;(5)、《石油化工建设工程施工安全技术规范》 GB50484-2023;(6)、《石油化工换热设备施工及验收规范》 SH/T3532-2023;(7)、《石油化工静设备安装工程施工质量验收规范》GB50461-2023;(8)、《石油化工建设工程项目交工技术文件要求》 SH/T3503-2023。
二、工程概况在施工过程中因为部分设备体积较大, 安装位置较为突出与土建、钢构造施工交叉作业较多。
为了确保大型设备旳安装就位, 在土建与钢构造安装到一定旳阶段需要提前安装设备。
如烯烃分离单元中油吸收塔(T-4004)安装于框架30702-7内, 需设备安装就位后钢构造安装。
烯烃裂解单元中OCP混合器进料换热器(E-6006)位于框架30703-8旳 6.0m层平台上, 钢构造安装至14.0m层, 待设备就位后钢构造安装;OPC反应器(R-6002A/B)位于框架6.0m 层, 钢构造施工时10.0m层次梁需要预留;框架30703-8待循环塔就位后安装。
反应及烯烃浓缩单元中反应器催化剂冷却器就位于框架30701-1旳17.35m 层, 待MTO反应器吊装完毕后, 安装4`5轴线C.D跨5~27.2m铰接主梁;预留安装4`5轴线 C.D跨21.5~27.2m层内旳次梁;再生器催化剂冷却器(E-2023A/B)预留5~6轴线27.2m层铰接部分钢梁及次梁。
(一)、MTO装置工艺流程简述MTO装置由甲醇制烯烃单元、烯烃分离单元组成,其中甲醇制烯烃单元包括反应再生系统,取热系统,急冷、汽提系统;烯烃分离单元包括进料气压缩、酸性气体脱除和废碱液处理系统,进料气体和凝液干燥系统,气体再生部分,脱丙烷系统,脱甲烷系统,脱乙烷系统、乙炔加氢,乙烯精馏塔,丙烯精馏塔,脱丁烷塔,丙烯制冷系统。
(1)甲醇制烯烃1)进料汽化和产品急冷区进料汽化和产品急冷区由甲醇进料缓冲罐,进料闪蒸罐,洗涤水汽提塔,急冷塔,产品分离塔和产品/水汽提塔组成。
来自于罐区的甲醇经过与汽提后的水换热,在中间冷凝器中部汽化后进入进料闪蒸罐,然后进入汽化器汽化,并用蒸汽过热后送入MTO反应器。
反应器出口物料经冷却后送入急冷塔。
闪蒸罐底部少量含水物料进入氧化物汽提塔中。
一些残留的甲醇被汽提返回到进料闪蒸罐。
急冷塔用水直接冷却反应后物料,同时也除去反应产物中的杂质。
水是MTO 反应的产物之一,甲醇进料中的大部分氧转化为水。
MTO反应产物中会含有极少量的醋酸,冷凝后回流到急冷塔。
为了中和这些酸,在回流中注入少量的碱(氢氧化钠)。
为了控制回流中的固体含量,由急冷塔底抽出废水,送到界区外的水处理装置。
急冷塔顶的气相送入产品分离器中。
产品分离器顶部的烯烃产品送入烯烃回收单元,进行压缩,分馏和净化。
自产品分离器底部出来的物料送入水汽提塔,残留的轻烃被汽提出来,在中间冷凝器中与新鲜进料换热后回到产品分离器。
汽提后底部的净产品水与进料甲醇换热冷却到环境温度,被送到界区外再利用或处理。
洗涤水汽提塔底主要是纯水,送到轻烯烃回收单元以回收MTO生成气中未反应的甲醇。
水和回收的甲醇返回到氧化物汽提塔,在这里甲醇和一些被吸收的轻质物被汽提,送入进料闪蒸罐。
气体后的水返回氧化物汽提塔。
2)流化催化反应和再生区MTO的反应器是快速流化床型的催化裂化设计。
反应实际在反应器下部发生,此部分由进料分布器,催化剂流化床和出口提升器组成。
MTO装置危险因素分析MTO装置所使用的原料为甲醇,辅助原料为氢氧化钠、CO助燃剂、MTO催化剂、消泡剂、磷酸三钠等,送出装置的物料有产品混合气、C4液相重烃、烧焦烟气、废催化剂颗粒、含油废水等,这些物料多数都是易燃、易爆、有毒有害物质。
同时装置运行需要蒸汽、氮气、循环水、电力、燃料气等公用工程消耗,因此火灾、爆炸、中毒、窒息、化学灼伤、腐蚀、粉尘、噪声污染、机械及高空坠落、高温烫伤是本装置的主要危险因素。
一、火灾、爆炸、中毒危害甲醇原料、产品混合气、C4液相重烃产品的泄露会引发火灾、爆炸、人员中毒等危害,直燃式空气加热炉和开工加热炉点火及运行期间燃料气泄漏和置换不完全会引发火灾、爆炸等危害。
相关防范措施主要有:(1)、采用露天或敞开框架布置,除机泵外,工艺装置大多露天布置,框架敞开,以便通风,避免死角,保证有毒和易燃、易爆物质迅速稀释和扩散。
(2)、装置内的设备、管道、建构筑物之间保持一定防火间距。
有火灾爆炸危险场所的建构筑物的结构形式以及选用材料符合防火防爆要求。
建构筑物的耐火等级、疏散通道、安全距离等均按有关规范执行。
(3)、在有毒气体或可燃气体可能泄漏的场所,根据规范设置有毒气体、可燃气体检测,随时检测操作环境中有害气体的浓度,并在控制室设置气体报警系统盘,同时将信号引入DCS系统,以便采取必要的处理措施。
(4)、室外操作人员加强装置巡检,室内操作人员加强数据记录,及时监控装置运行情况,发现泄漏及时上报处理。
(5)、装置消防措施落实到位,定期检查,保证消防设备随时可用。
二、窒息危害MTO装置氮气用量较大,正常运行时主要用于再生催化剂汽提,装置开停车期间用于装置内空气置换,同时现场分析小屋使用氮气作为色谱仪载气,使用钢瓶储存。
这些地方氮气泄漏时容易造成氮气窒息危害。
相关防范措施主要有:(1)、采用露天或敞开框架布置,以便通风,避免死角,保证泄漏氮气迅速稀释和扩散。
(2)、装置在开停车期间,有人员作业的受限空间要严格进行氧含量分析,器外人员加强监护。
(一)、MTO装置工艺流程简述MTO装置由甲醇制烯烃单元、烯烃分离单元组成,其中甲醇制烯烃单元包括反应再生系统,取热系统,急冷、汽提系统;烯烃分离单元包括进料气压缩、酸性气体脱除和废碱液处理系统,进料气体和凝液干燥系统,气体再生部分,脱丙烷系统,脱甲烷系统,脱乙烷系统、乙炔加氢,乙烯精馏塔,丙烯精馏塔,脱丁烷塔,丙烯制冷系统。
(1)甲醇制烯烃1)进料汽化和产品急冷区进料汽化和产品急冷区由甲醇进料缓冲罐,进料闪蒸罐,洗涤水汽提塔,急冷塔,产品分离塔和产品/水汽提塔组成。
来自于罐区的甲醇经过与汽提后的水换热,在中间冷凝器中部汽化后进入进料闪蒸罐,然后进入汽化器汽化,并用蒸汽过热后送入MTO反应器。
反应器出口物料经冷却后送入急冷塔。
闪蒸罐底部少量含水物料进入氧化物汽提塔中。
一些残留的甲醇被汽提返回到进料闪蒸罐。
急冷塔用水直接冷却反应后物料,同时也除去反应产物中的杂质。
水是MTO反应的产物之一,甲醇进料中的大部分氧转化为水。
MTO反应产物中会含有极少量的醋酸,冷凝后回流到急冷塔。
为了中和这些酸,在回流中注入少量的碱(氢氧化钠)。
为了控制回流中的固体含量,由急冷塔底抽出废水,送到界区外的水处理装置。
急冷塔顶的气相送入产品分离器中。
产品分离器顶部的烯烃产品送入烯烃回收单元,进行压缩,分馏和净化。
自产品分离器底部出来的物料送入水汽提塔,残留的轻烃被汽提出来,在中间冷凝器中与新鲜进料换热后回到产品分离器。
汽提后底部的净产品水与进料甲醇换热冷却到环境温度,被送到界区外再利用或处理。
洗涤水汽提塔底主要是纯水,送到轻烯烃回收单元以回收MTO生成气中未反应的甲醇。
水和回收的甲醇返回到氧化物汽提塔,在这里甲醇和一些被吸收的轻质物被汽提,送入进料闪蒸罐。
气体后的水返回氧化物汽提塔。
2)流化催化反应和再生区MTO的反应器是快速流化床型的催化裂化设计。
反应实际在反应器下部发生,此部分由进料分布器,催化剂流化床和出口提升器组成。
MTO装置水洗塔长周期运行的影响因素及处理措施MTO装置在生产运行过程中,反应产物中微量的重组分会在水洗水低温区冷凝,形成蜡状物附着在水洗塔塔盘和水系统换热器及管线内,导致水洗塔差压升高、水洗系统换热器效率下降,从而影响了水洗塔长周期平稳运行。
本文依托实际生产,分析了各项影响因素,提出了实际操作中解决该问题的措施和方法。
标签:水洗水;堵塞;MTO采用循环流化床的MTO工业装置包括甲醇进料气化和反应、催化剂再生和循环、反应产物冷却和脱水三大部分。
反应产物冷却和脱水系统是集热量回收利用、反应水凝结、脱除催化剂细粉及反应产物处理于一体,一般包括急冷塔系统、水洗塔系统和反应水汽提系统。
本文主要介绍装置长周期运行程中,水洗塔系统存在的问题和相应的处理措施。
1 MTO装置水洗水流程介绍产品气自急冷塔顶进入水洗塔下部,与上部返塔水洗水逆流接触进行传质传热,将产品气洗涤冷却至40℃后送往分离装置进行压缩。
水洗塔内设有18层浮阀塔盘,塔底设有隔油设施。
温度约100℃、流量约2800t/h的水洗水自水洗塔底抽出,送至下游分离装置丙烯精馏塔底重沸器作热源,换热后返回MTO装置,随后经水洗水干式空冷器冷却至55℃,最后分为两路,一路进入水洗塔中部第11层塔盘,另一路冷却至37℃,进入水洗塔上部第18层塔盘。
由塔底隔油设施分离出的少量“汽油”经水洗塔底汽油泵抽出后送至V107罐沉降分离。
产品气中冷凝出的水由水洗水泵出口管线分出,经污水汽提系统回收未完全反应的甲醇、二甲醚等物质后外排。
2 影响因素分析在MTO反应过程中生成的微量重质烃以及原料甲醇中攜带的长链烃会随产品气进入水洗塔,这些微量重组分在70℃左右时会冷凝成蜡状物附着在系统内。
此外水洗塔中还有微量急冷塔未洗涤完全的催化剂细粉残留,这些细粉会被水洗水带到水洗塔塔盘、水系统换热器及系统管线上沉积。
在装置满负荷长周期运行过程中,会对系统产生以下影响:2.1 水洗塔差压波动反应生成的重质烃及原料中携带的长链烃主要在水洗塔低温区的中上部塔盘上沉积;而催化剂细粉和部分重组分会形成油泥在下部塔盘沉积。
MTO装置烯烃分离工艺课程1. 引言MTO(Methanol to Olefins)是一种将甲醇转化为烯烃的新型工艺,具有很大的潜力和广阔的应用前景。
MTO装置中的烯烃分离工艺是实现高纯度烯烃产品的重要环节。
本文档将介绍MTO装置中的烯烃分离工艺,包括工艺流程、设备配置以及关键操作参数等内容。
2. 工艺流程MTO装置烯烃分离工艺的基本流程如下:1.进料净化:首先,将原料甲醇经过净化处理,包括脱除杂质和水分等。
经过净化的甲醇进入下一步处理。
2.转化反应:在反应器中,经过适当的催化剂催化,甲醇发生变化,生成一系列烯烃化合物。
反应器中的温度、压力和催化剂的种类等参数会对反应产物的种类和产率产生重要影响。
3.分离步骤:烯烃与多孔分子筛分离剂相接触,通过吸附和解吸等过程将原油中的烯烃和杂质分离开来。
分离剂选择和操作条件对分离效果有重要影响。
4.产品收集:通过各种分离设备,将分离得到的纯度较高的烯烃产品收集起来。
产品的收集方式和设备配置因工艺规模的不同而有所差异。
3. 设备配置MTO装置中的烯烃分离工艺所涉及的设备包括以下几种:1.吸附塔:用于吸附和解吸过程,将烯烃从多孔分子筛分离剂上吸附和解吸,实现烯烃的分离。
2.脱附塔:用于从分离剂中脱附烯烃,将烯烃回收,同时再生分离剂以供下一周期使用。
3.冷凝器:用于将分离出的烯烃产品冷凝成液体,方便收集和储存。
4.分离设备:用于将收集到的液体烯烃产品与其他杂质进行分离,以获得高纯度的烯烃产品。
4. 关键操作参数MTO装置烯烃分离工艺中的关键操作参数包括:1.温度:反应器温度对反应产物分布和产率有重要影响。
较高的温度有助于增加烯烃的产率,但也会增加副反应的发生。
2.压力:反应器中的压力会影响反应平衡,进而影响烯烃的选择性和产率。
适宜的压力有助于提高烯烃产品的制取效果。
3.分离剂选择:不同的分离剂对烯烃和杂质的亲和性不同,会影响分离效果。
选择合适的分离剂是确保烯烃分离效果的关键。
MTO装置急冷水系统问题分析与处理鲁㊀豫(中国石化中原石油化工有限责任公司ꎬ河南濮阳㊀457000)摘㊀要:针对甲醇制烯烃(S-MTO)工业化生产过程中急冷水系统长周期运行所面临的急冷塔洗涤效率低㊁急冷水用户换热能力不足㊁外排净化水油含量高等问题ꎬ改造了急冷塔内件ꎬ新增分离塔顶循环水脱烃项目ꎬ优化反再系统两器操作ꎮ并提出持续改进意见ꎬ为同行业解决此类问题提供了方法和思路ꎮ关键词:S-MTOꎻ煤制烯烃ꎻ急冷塔ꎻ压差高ꎻ甲基苯ꎻ固含量中图分类号:TQ050.7㊀㊀㊀文献标识码:B㊀㊀㊀文章编号:1003-3467(2020)09-0043-03㊀㊀中原石化MTO装置设计能力为60万t/a(以甲醇进料计)ꎬ目标产物为聚合级乙烯10.61万t/aꎬ聚合级丙烯9.94万t/aꎮ该项目采用中国石化自主研发S-MTO技术(文献)ꎬ工艺由上海石油化工研究院(SRIPT)㊁中国石化工程建设公司(SEI)和北京燕山石化公司联合开发ꎬ其中轻烯烃回收部分由中国石化工程建设公司开发ꎮ整个开车过程比较平稳ꎬ没有发生大量催化剂跑损㊁物料泄漏和环境污染等事故ꎬ实现了投料开车安全㊁平稳㊁一次成功ꎮ但是MTO的急冷水系统在工业化长周期运行时暴露出了很多问题ꎬ尤其是急冷水换热器E-5002㊁E-5005㊁E-2109频繁清洗㊁分离塔压差升高等问题给MTO装置高负荷长周期运行造成了严重困扰ꎮ1㊀S-MTO装置急冷塔与分离塔工艺简介MTO装置急冷塔(C-2101)用于产品气冷却㊁洗涤产品气中催化剂ꎬ也洗去一部分酸性气体ꎮ分离塔(C-2102)用于继续冷却ꎬ回收余热ꎬ中和pH值ꎬ将产品气中的氧化物㊁水分离出来ꎮ在SEI原设计中急冷塔内含6层人字塔盘ꎬ分离塔自下而上内含14层浮阀塔盘ꎬ富含未回收的催化剂粉及乙烯㊁丙烯等产品气进入急冷塔底部ꎬ经过内设的6层人字挡板ꎬ与急冷塔顶两段冷却水逆流接触ꎬ降低反应气的温度ꎬ洗涤产品气中携带的催化剂粉末ꎮ经过急冷后的反应产品气送至分离塔底部ꎬ与三段循环急冷水逆流接触ꎬ含有氧化物的产品气自下而上被冷却洗涤ꎮ塔的中段回流和下段回流中注入少量的碱液(10%氢氧化钠)ꎬ对产品气进行碱洗ꎬ除去其中的酸性气体ꎬ最终得到气相混合物ꎬ由塔顶经控制阀(HV-2101)去压缩分离系统ꎮ为了充分利用余热ꎬ分离塔底急冷水送至分离工段进行回收余热ꎮ2㊀急冷水系统存在问题2.1㊀急冷水用户换热效率逐渐降低MTO装置急冷水系统长时间运行后ꎬ急冷水所流经的用户E-5002㊁E-5005换热效率明显降低ꎬ用于急冷水冷却的空冷器㊁循环水换热器效率都降低ꎬ需花费大量人力与物力进行清洗ꎬ也导致装置高负荷情况下ꎬ分离塔顶温高超出设计指标ꎬ进而造成烯烃分离压缩机一段进口温度高ꎬ影响装置稳定运行ꎮ2.2㊀分离塔压差逐渐上升随着催化剂堵塞塔盘ꎬ分离塔压差逐步升高ꎬ开车后第二年ꎬ此类情况更加严重ꎬ经常造成分离塔液泛ꎬ反应器压力升高ꎬ无法维持高负荷生产ꎮ液泛还会造成产品气夹带大量水蒸气进入产品气压缩机一段吸入罐ꎬ处理不及时会造成压缩机吸入罐高液位联锁跳车ꎮ2.3㊀外排污水含油量与COD增加长周期运行情况下ꎬ由分离塔急冷水带入产品水汽提塔的含油化合物逐渐增加ꎬ造成产品水汽提塔处理负荷大ꎬ导致MTO工艺外排污水中COD和油含量偏高ꎬ无法处理的含油化合物被净化水外排带入下流装置污水处理厂ꎬ降低了污水处理厂微生㊀㊀收稿日期:2020-05-10㊀㊀作者简介:鲁豫(1990-)ꎬ男ꎬ工程师ꎬ从事化工生产技术工作ꎬ电话:189****9900ꎮ 34第9期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀鲁豫:MTO装置急冷水系统问题分析与处理物活性ꎬ严重影响公司环保指标ꎮ3㊀急冷水系统问题及原因分析3.1㊀急冷塔洗涤效果差ꎬ催化剂夹带至分离塔系统通过对急冷塔底水浆固含量分析ꎬ原设计6层人字挡板洗涤效果不能达到设计ꎮ急冷塔洗涤效果差造成大量催化剂夹带进入分离塔ꎬ检修时对分离塔塔板检查ꎬ发现分离塔盘和塔壁附着大量的催化剂粉末ꎬ这些催化剂粉末主要集中在分离塔下侧1~4层塔盘上ꎬ堵塞分离塔浮阀ꎬ造成分离塔压差升高ꎮ由此判定造成分离塔压差升高的原因是急冷塔洗涤效果不好ꎮ3.2㊀换热器附着物在日常急冷水系统中换热器进行抽芯清洗及水力清洗时ꎬ发现换热器管程堵塞物为黄色蜡状物及黑色粉末ꎬ这些物质造成换热器管束堵塞ꎬ急冷水流量降低ꎬ传热能力下降ꎮ对堵塞物进行取样分析ꎬ发现附着在换热器表面的油脂物质含有较高比例的多甲基苯ꎬ剩余的黑色固体粉为跑损的催化剂ꎬ可以得出分析造成换热器堵塞的原因是催化剂与多甲基苯和泥结蜡ꎮ4㊀急冷水系统处理措施及其效果4.1㊀改造急冷塔内件ꎬ提高急冷塔洗涤效率中原石化MTO装置分别于2014年㊁2015年㊁2018年进行三次大检修ꎬ对急冷水系统内急冷塔和分离塔内件进行技术改造ꎮ2014年改造如下:①急冷塔内件由6层人字挡板改为规整填料ꎻ②分离塔1~4层塔板由浮阀改为固蛇形塔板ꎮ装置于2014年5月开车ꎬ反应器甲醇进料量FV-1103维持在78~80t/hꎮ装置经过改造运行了5个月后ꎬ分离塔压差已由开车时的24kPa上涨至30kPaꎻE-5002平均运行10天清洗一次ꎬE-5005平均平均运行12~15天清洗一次ꎮ可以看出ꎬ急冷水系统中分离塔压差及换热器堵塞问题依然严重ꎬ改造未达到预期目标ꎮ2015年10月再次改造如下:①急冷塔本体增高5mꎬ由之前的9.4m(切线)增高至14.4m(切线)ꎮ②急冷塔顶部增加旋流板除沫器ꎮ③现有2.4m高㊁比表面积10m2/m3塔内件ꎬ改为(从下至上依次排列):3m高6层人字挡板ꎬ板间距600mmꎻ在6层人字挡板上方加设1.8m垂直格栅填料ꎬ比表面积47.2m2/m3ꎻ格栅填料上方再加2m规整填料ꎮ④急冷塔由原设计一段回流水洗(水洗量400t/h)改为两段回流水洗(一段在格栅填料上方ꎬ设计水洗量190t/hꎻ一段在人字挡板上方ꎬ设计水洗量330t/h)ꎮ改造效果:①通过数据计算发现急冷塔在装置运行初期洗涤效率能达到75%左右ꎬ但随着装置运行周期延长ꎬ洗涤效率下降到60%左右ꎮ②E-5002㊁E-5005运行时间未出现明显延长ꎬ在2017年E-5002共清洗90次ꎬE-5005清洗共35次ꎮ可以看出ꎬ急冷水系统中分离塔压差未曾升高ꎬ但换热器堵塞问题依然严重ꎬ改造未达到预期目标ꎮ2018年5月再次改造:①取消现有6块 5-6 阵型人字挡板㊁3.8m高效洗涤格栅ꎬ上返塔分布器及抗堵塞液体分布器ꎬ以及中返塔分布管ꎮ②从下往上ꎬ更换为6层 2-3 型人字挡板㊁4层穿流塔板㊁顶循环返塔分布器及14个90ʎ空心锥耐磨喷嘴ꎮ改造结果:2018年8月17日ꎬ装置检修完成后投料开车ꎬ因MTO装置经济效益持续下降ꎬ于11月4日停车ꎮ为确保数据真实可靠ꎬ选取9月1日至10月31日两个月的数据作为本次技术改造的标定数据ꎮ通过收集数据表明ꎬ急冷塔自2018年检修后水洗效率较2017年前大幅提高ꎬ洗涤效率达到了考核要求ꎬ但洗涤效率出现了下降的趋势ꎬ如表1所示ꎮ表1㊀急冷塔水洗系统数据日期进料负荷t/h水浆固含量mg/L外排水流量t/h日洗涤催化剂量kg日跑损催化剂量kg急冷塔水洗效率%2013年81.6132211.536553068.862014年84.4784.712226396572015年82395.818171396432015年11月 2016年4月7576015273.639768.92018年9月67.4668.515237.1825895.42018年10月62.2545.815228.89245.59544 河南化工HENANCHEMICALINDUSTRY㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀2020年㊀第37卷㊀㊀计算方法:①日洗涤催化剂(kg)=急冷塔外排水(kg/h)ˑ24(h)ˑ水浆固(mg/L)/1000000ꎻ②日跑损催化剂(kg)=催化剂检尺数据(kg)ˑ3.8/4.8(反应器跑损量:再生器跑损量=3.8ʒ1)ꎻ③急冷塔水洗效率(%)=日洗涤催化剂(kg)/日跑损催化剂(kg)ˑ100%ꎻ通过统计E-5002从2018年8月17日 11月4日装置停车ꎬ连续运行78天未清洗ꎻE-5005从8月21日到11月4日装置停车ꎬ连续运行74天未清洗ꎬ换热器清洗周期达到协议要求ꎮ2019年2月MTO装置再次开车至8月ꎬ再次收集数据显示ꎬE-5005水力清洗6次ꎬE-5002抽芯清洗两次ꎬ大量减少了换热器清洗次数ꎬ延长了使用周期ꎮ分离塔压差自2019年开车至8月一直维持在10kPa左右ꎬ未曾发现有上升趋势ꎬ分离塔操作平稳ꎬ装置可高负荷运行ꎮ4.2㊀新增分离塔顶循环水脱烃装置ꎬ降低水中油含量MTO装置2018年检修期间新增分离塔顶脱烃装置:分离塔顶部回流自8层集液槽抽出管线上引出一股水自流至顶循环水脱烃罐D-2104ꎬ在注入溶剂的情况下ꎬ依靠重力沉降进行油水分离ꎬ分离出的油定期从D-2104撇油口位置导出装桶ꎮ从D-2104底部分出的水通过顶循环水脱烃罐底泵P-2115泵加压分成两股送出ꎬ一股与顶回流泵P-2104送出水混合后进入E-2109降温后返塔ꎻ另一股与P-2104至C-2104(氧化物汽提塔)的水混合后经FV-2110去C-2104(氧化物汽提塔)ꎮ另设置了溶剂注入系统PA-2103ꎬ从D-2104分离出的溶剂从撇油口自流进入溶剂注入系统ꎬ溶剂经溶剂注入泵加压送至P-2104入口ꎬ再循环至D-2104分出ꎬ循环使用ꎬ溶剂注入操作为间歇操作ꎬ定期补入新鲜溶剂ꎮ在D-2104分离和挥发出的少量气相组分ꎬ同分离塔顶部送出的产品气混合后经HV-2101进入产品气压缩机一段吸入罐ꎮ该项目避免分离塔顶循环回流温度低于65ħ时多甲基苯在分离塔顶循环回流冷却器(E-2109)中结晶堵塞换热器ꎬ引起两器和产品气压缩机(K-3001)工艺波动ꎬ又降低了外排污水中COD与油含量ꎮ4.3㊀优化反再系统两器操作ꎬ减少催化剂跑损因催化剂跑损源头在反再系统两器ꎬ只有减少两器催化剂的跑损ꎬ才能从根源降低急冷水中固含量ꎬ提高换热效率ꎮ影响MTO装置两器催化剂跑损的主要因素有:两器压力㊁料位㊁甲醇进料负荷的大幅波动㊁各级旋风分离器的效率㊁两器内部翼阀的完好性㊁催化剂线速等ꎮ目前车间通过稳定两器压力ꎬ根据装置负荷调整快速床料位ꎬ调整两器线速在规定范围内ꎬ检修期间核对翼阀角度等措施控制两器跑损量ꎬ在设计范围内减少急冷塔洗涤负荷ꎮ5㊀持续改进意见5.1㊀加大水浆外排量ꎬ改造水浆过滤器为降低急冷塔水中催化剂含量ꎬ可加大水浆外排量将其中催化剂带出ꎬ但急冷塔内件改造后ꎬ虽提高了水浆中固含量ꎬ但后续设备水浆过滤器运行能力达不到ꎬ出现频繁堵塞ꎬ需经常抽芯清洗ꎬ增加了工作量和检修费用ꎮ车间借鉴同类装置经验ꎬ将水浆反冲洗介质由蒸汽改为氮气ꎬ延长了水浆过滤器运行时间ꎬ但相比改造前ꎬ清洗次数还是较多ꎬ车间计划在2020年大检修时对其再次技改ꎮ5.2㊀急冷塔系统尝试注入新型萃取剂同类型企业将之前二甲苯洗涤法进行改善ꎬ以多元醇代替二甲苯ꎬ具有更好的分散效果ꎮ加上其它阻垢组分ꎬ在换热器管束和塔盘上形成隔离层ꎬ使催化剂粉末不宜沉积ꎮ这种分散剂不仅性价比高ꎬ而且性能还高于二甲苯的应用效果ꎬ急冷系统注入分散剂后对外排COD影响不大ꎬ不会影响外排水环保指标ꎮ可在同样技术装置上进行推广应用ꎬ公司可尝试注入ꎮ6㊀结语针对急冷水系统中出现的分离塔压差升高及换热器堵塞等问题ꎬ经拆检及详细分析后认为ꎬ其根本原因是:反应产生的多甲基苯在低温下与跑损的催化剂混合附着在塔盘及换热器管束ꎬ造成塔压差开高及换热器换热效率下降ꎮ针对堵塞原因及多甲基苯形成机理ꎬ通过急冷塔内件改造增加水浆固含量㊁新增分离塔顶脱烃系统除去重油等一系列优化措施后ꎬ急冷水系统工况恢复正常ꎬ确保了系统的长周期㊁稳定运行ꎮ并提出后续改进措施ꎬ为下一步长周期运行提供参考方向ꎮ54第9期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀鲁豫:MTO装置急冷水系统问题分析与处理。
MTO装置MTO装置包括甲醇制烯烃单元和轻烯烃回收单元,现分别叙述如下:(1)甲醇制烯烃单元来自原料罐的甲醇经预热后,进入甲醇进料闪蒸罐,从进料闪蒸罐出来的甲醇蒸汽首先用中压蒸汽进一步加热,使之变为过热甲醇蒸汽,然后进入MTO反应器进行反应。
在反应器内甲醇与来自再生器的高温再生催化剂直接接触,进行放热反应。
反应气经旋风分离器除去所夹带的催化剂后引出,经换热器降温后,送至急冷塔。
从急冷塔顶部出来的气体混合物进入产品分离器,气体混合物中的大部分产品水被冷凝下来进入产品分离器底部。
从产品分离器顶部出来的烯烃产品被送到烯烃分离单元,进行压缩、分馏和提纯。
产品分离器底部流出的产品水直接进入水汽提塔,在水汽提塔中,产品水中的一些轻组分被汽提出来,这些从水汽提塔顶部出来的轻组分经过中间冷凝器与甲醇原料进行换热后返回到产品分离器中。
产品水从水汽提塔底部出来。
水汽提塔底部出来的产品水首先在进料换热器中与甲醇原料进行换热,然后再用冷却水将其冷却至环境温度送出界区外。
MTO反应器采用流化床形式设计。
MTO反应是一个放热反应,原料甲醇进入反应器底部时,反应就开始发生。
反应器温度用反应器催化剂冷却器来控制,催化剂冷却器移出的反应热量用以产生高压蒸汽。
焦炭是MTO反应的副产物,它附着在催化剂颗粒表面导致催化剂活性降低或失活,因此,催化剂必须通过再生以恢复活性。
催化剂再生为一连续过程。
分离出来的失活催化剂通过失活催化剂输送系统进入催化剂再生器,反应后积炭的待生催化剂在再生器内烧焦后返回反应器。
再生后的烟气经旋风分离器除去所夹带的催化剂后,送入再生器顶部烟囱排入大气。
催化剂再生是放热反应,其燃烧热通过在再生器催化剂冷却器移出,移出的燃烧热用以产生蒸汽。
(2)轻烯烃回收单元从MTO单元来的反应产物为气相。
烯烃单元的主要功能是通过对气相反应产物进行压缩、冷凝、分离和提纯从而得到有价值的轻烯烃(主要是乙烯和丙烯)。
工艺流程简述如下:从MTO单元来的气体反应产物以接近常温常压的状态进入烯烃分离单元的MTO产品压缩机。
国内外消息我国已建成7套MTO生产装置日前,宁夏宝丰能源集团有限公司1.8Mt/a甲醇制烯烃(MTO)装置投料试车一次成功,成功产出合格的聚乙烯和聚丙烯。
从2010年8月至今,我国投入运行的工业化大型MTO装置已达7套,煤制聚乙烯和煤制聚丙烯产能将分别占到12%、18%的市场份额。
这标志着我国具有自主知识产权的MTO技术已成熟,产业化规模远远走在世界前列。
宝丰MTO项目总投资141.5亿元,总体设计及甲醇装置由天辰院设计,MTO装置由洛阳院设计,聚乙烯和聚丙烯由SEI设计,其中MTO采用的是中科院大连化物所的DM TO工艺。
本项目利用宝丰能源循环工业基地一、二期焦炉废气,甲醇弛放气进行资源综合利用,通过干粉煤加压气化补碳生产粗甲醇中间产品。
甲醇制烯烃采用DMTO技术,生产规模为0.6Mt/a聚烯烃,其中主产品为0.3Mt/a聚乙烯、0.3Mt/a聚丙烯,副产品为硫磺和混合C4、C5等。
宝丰煤制烯烃项目非常注重国内自有专利产品技术的应用,其中烯烃分离单元中使用的除氧剂、阻聚剂、抑制剂等化学助剂全部实现了国产化,打破了以往国内MTO装置开工时采用进口化学助剂的惯例,不仅节约生产成本,而且为我国自主成套MTO技术奠定了基础。
我国乙二醇银催化剂国际领先由北京化工研究院燕山分院研制的高选择性YS-8810银催化剂已在上海石化2号EO/EG(环氧乙烷/乙二醇)装置上使用,选择性保持在88%以上,催化剂选择性、汽包温度等指标达到了世界先进水平,催化剂活性和乙二醇产品质量达到国际领先水平。
目前,国内EO/EG生产装置超过30套,并呈现大型化趋势。
在YS-8810银催化剂开发出来之前,这些装置所用的高选择性银催化剂全部依赖进口,价格昂贵。
为了打破国外垄断,北化院燕山分院早在1997年就开始研制高选择性银催化剂,通过多年研究,催化剂的选择性虽然达到了88%,但因为催化剂寿命问题,始终无法工业应用。
2016年我国苯乙烯产能增幅为5%虽然2014年苯乙烯装置整体盈利情况较去年大幅缩水,但据安迅思跟踪,目前仍有不少前期通过审批的苯乙烯新项目处于建设中。
MTO装置在低负荷运行情况下的再生系统优化某单位煤制烯烃项目2011年1月进入商业化运行,是世界首套工业化MTO 装置,目前MTO装置能在相对较高的负荷下长期、稳定、安全的运行。
但在装置进行低负荷(为设计负荷的60-70%)运行期间,出现了再生器密相温度低,稀相及后路系统容易超温的现象,以及再生器一、二级旋风分离器的线速易处于临界线速。
为了防止在低负荷下再生器密相温度过低、稀相及后路超温和催化剂的跑损,对再生器进行优化改造。
标签:MTO装置;优化改造;超温;负荷1 MTO装置发展及概述甲醇制烯烃技术对中国有十分重大的意义,我国石油的消费很大,国内的石油资源不足,严重影响着国家能源的发展,并威胁着国家的能源安全。
单靠进口原油无法满足我国对烯烃的供给。
但我国煤炭资源比较丰富,通过不断的研究和努力,从而实现的甲醇制烯烃的技术。
这不但减少对石油的依赖,而且对国家的经济发展有很大的促进意义。
某单位的MTO装置是采用中国科学院大连化学物理研究所、陕西新兴煤化工科技有限公司和中国石化集团洛阳石油化工工程公司共同开发的工艺技术,在陕西华县万吨的试验装置进行的放大,最终建成世界首套的大型煤化工装置,并在2010年8月8日一次性开车成功。
MTO设计的处理量为180万t/a原料甲醇,生成60万t/a烯烃和副产大量的水。
MTO装置有反再系统、水系统、热工系统等三大部分组成。
反再系统主要包括反应器、再生器、外取热器、甲醇进料预热系统和主风机组成。
甲醇以气相的形式进入流化床反应器,在催化剂的作用下转化成富含烯烃的产品气,产品气被送到下游装置进行分离处理,失去活性的催化剂送至再生器,在主风的接触下进行再生(不完全再生),恢复活性的催化剂又进入反应器,一直循环流化。
水系统由急冷塔、水洗塔、沉降罐、污水汽提塔和一些冷换设备组成。
急冷塔的主要作用是对产品气进行脱过热和洗涤大量的催化剂。
水洗塔是将产品气冷却降温至40℃左右。
污水汽提塔的作用是将急冷、水洗水中的少量甲醇、二甲醚等有机物进行回收。
MTO装臵
MTO装臵包括甲醇制烯烃单元和轻烯烃回收单元,现分别叙述如下:
(1)甲醇制烯烃单元
来自原料罐的甲醇经预热后,进入甲醇进料闪蒸罐,从进料闪蒸罐出来的甲醇蒸汽首先用中压蒸汽进一步加热,使之变为过热甲醇蒸汽,然后进入MTO反应器进行反应。
在反应器内甲醇与来自再生器的高温再生催化剂直接接触,进行放热反应。
反应气经旋风分离器除去所夹带的催化剂后引出,经换热器降温后,送至急冷塔。
从急冷塔顶部出来的气体混合物进入产品分离器,气体混合物中的大部分产品水被冷凝下来进入产品分离器底部。
从产品分离器顶部出来的烯烃产品被送到烯烃分离单元,进行压缩、分馏和提纯。
产品分离器底部流出的产品水直接进入水汽提塔,在水汽提塔中,产品水中的一些轻组分被汽提出来,这些从水汽提塔顶部出来的轻组分经过中间冷凝器与甲醇原料进行换热后返回到产品分离器中。
产品水从水汽提塔底部出来。
水汽提塔底部出来的产品水首先在进料换热器中与甲醇原料进行换热,然后再用冷却水将其冷却至环境温度送出界区外。
MTO反应器采用流化床形式设计。
MTO反应是一个放热反应,原料甲醇进入反应器底部时,反应就开始发生。
反应器温度用反应器催化剂冷却器来控制,催化剂冷却器移出的反应热量用以产生高压蒸汽。
焦炭是MTO反应的副产物,它附着在催化剂颗粒表面导致催化剂活性降低或失活,因此,催化剂必须通过再生以恢复活性。
催化剂再生为一连续过程。
分离出来的失活催化剂通过失活催化剂输送系统进入催化剂再生器,反应后积炭的待生催化剂在再生器内烧焦后返回反应器。
再生后的烟气经旋风分
离器除去所夹带的催化剂后,送入再生器顶部烟囱排入大气。
催化剂再生是放热反应,其燃烧热通过在再生器催化剂冷却器移出,移出的燃烧热用以产生蒸汽。
(2)轻烯烃回收单元
从MTO单元来的反应产物为气相。
烯烃单元的主要功能是通过对气相反应产物进行压缩、冷凝、分离和提纯从而得到有价值的轻烯烃(主要是乙烯和丙烯)。
工艺流程简述如下:
从MTO单元来的气体反应产物以接近常温常压的状态进入烯烃分离单元的MTO产品压缩机。
MTO产品压缩机是一种多级离心压缩机。
气体反应流出物经过在各级压缩机、级间冷却器、级间缓冲罐之间几次反复压缩、冷却/冷凝和汽-液分离,气体反应流出物的压力提高,水分减少。
气体反应流出物减少的水分主要以凝液形式进入级间缓冲罐,这些凝液中含有一些溶解的轻烃。
级间缓冲罐中的凝液通常送回到第一级缓冲罐中,第一级缓冲罐收集的凝液用泵送回MTO单元进一步回收处理。
从最后一级压缩机出口冷却器出来的产品经水洗、碱洗除去反应产物中残余的甲醇、二甲醚、CO2等,从碱液洗涤塔顶部出来脱除CO2后的MTO汽相产品被送到干燥工序。
干燥工序是为下游分馏工序的深冷工艺做预处理。
该工序由两台MTO产品干燥器和再生设备构成。
干燥器采用分子筛脱除产品气体中的水,干燥剂的再生通常用乙烯分离单元的副产轻组分气体来实现。
产品气体完成干燥后被送到下游分馏工序。
分馏工序包括脱乙烷塔、脱甲烷塔、C2分离塔、脱丙烷塔、C3分离塔和脱丁烷塔。
经过压缩、氧化回收、碱液洗涤和干燥后,来自MTO单元的产品气体通过急冷后进入脱乙烷塔。
脱乙烷塔塔顶部产品是C2的混合物,底部产品为含有丙烷和重烃的混合物。
脱乙烷塔顶部产品被压缩后送往乙炔转化工序,从乙炔
转化器出来后进入脱乙烷塔顶部接收罐。
脱乙烷塔顶部接收罐中的气相产品被送往脱甲烷塔进料急冷器。
脱乙烷塔底部产品被送往脱丙烷塔。
从脱乙烷塔顶部出来的C2产品进入脱甲烷塔,该塔将产品中的轻组分分离出来(包括甲烷、氢、惰性气)。
从脱甲烷塔顶部出来的轻组分气体送到燃料气系统,底部产品被送到C2分离器。
在C2分离器中,乙烷和乙烯产品进行分离。
顶部出来的乙烯产品送往乙烯储罐,底部乙烷物料经汽化、加热后送到燃料气系统。
脱乙烷塔底部产品被送往脱丙烷塔。
该塔将丙烷从C4+重组分中精馏出来,顶部产品被送到C3分离塔,脱丙烷塔底部产品送往脱丁烷塔。
在C3分离塔中,丙烷和丙烯产品进行分离。
顶部出来的产品丙烯用泵送往丙烯储罐,底部饱和的丙烷产品经汽化后送往燃料气系统。
脱丁烷塔从戊烷或其它重烃中分离出丁烷。
进入脱丁烷塔的物料流股包括脱丙烷塔底部产品和水洗塔出来的产品。
脱丁烷塔顶部和底部出来的产品都送往贮罐。
在烯烃分离单元中,轻组分烯烃的冷凝和分离通常要求在深冷温度和高压条件下进行,为此,烯烃单元需设臵以丙烯作为冷冻剂的深冷工序。
丙烯深冷工序包括丙烯多级离心深冷压缩机、中间缓冲罐、丙烯冷凝器和丙烯缓冲罐。
在烯烃分离单元中,丙烯冷冻剂以多种形式应用于包括急冷器、冷凝器、再沸器等诸多设备中。