甲醇制低碳烯烃工业装置水系统问题及流程优化

甲醇制低碳烯烃工业装置水系统问题及流程优化

陈家华

杭州市西湖区

摘要：甲醇制低碳烯烃(MTO)技术是煤化工新兴产业的重要组成部分之一。自2010年实现工业化以来，经过持续的技术改造和工艺优化，形成了四种具有代表性的甲醇制低碳烯烃工艺:分别为中国科学院大连化学物理研究所的DMTO工艺、中国石油化工股份有限公司上海研究院开发的SMTO工艺、国家能源集团开发的SHMTO工艺、UOP在中国本土开发的MTO工艺。本文主要阐述甲醇制低碳烯烃工业装置水系统的常见问题、目前开展的流程优化情况以及未来可发展的流程优化建议。

关键词:甲醇制烯烃;水系统；工业装置

引言：从甲醇制低碳烯烃工业装置的典型工艺出发，阐述工业装置水系统的常见问题、目前开展的流程优化情况以及未来可发展的流程优化建议。

1水洗水系统运行中存在的问题

1.1水洗塔压差波动频繁

自开工运行20天左右，水洗塔下部压差在14~18kPa之间振荡（最高达到40kPa），且水洗塔下部压差均值逐渐增大，当达到19kPa以上后，塔底油侧液位在数分钟骤降至0，导致油侧泵抽空，水混合罐水平衡被打破，直接影响污水汽提塔平稳操作；液泛会造成大量水被反应气带入压缩机吸入罐，更严重时会发生塔板被撕裂吹翻现象，形成短路通道，塔换热效率急剧下降，水洗水温度无法控制，出装置反应气超温，增加下游装置分离负担。

1.2水洗水系统换热器换热效率下降

随着运行时间的增加和负荷的增大，用于给水洗水换热降温的水洗水复合空冷器和循环水换热器换热效率明显下降，需定期将换热器离线清洗，水洗水返塔温度持续升高，尤其是夏季（日间最高气温超过45℃）影响尤为突出，没有任何调节余地，导致反应气出水洗塔温度超标，进而造成压缩机一段温度高，不得不采取临时措施降温，保证压缩机正常运行，既增加了能耗，又影响稳定运行。

1.3水洗水除油设备除油能力的下降

由于水洗水旋液除油器和水洗水聚结器都属于单台运行，无法切除进行清洗或更换内件，长周期运行情况下，水洗水旋液除油器和水洗水聚结器前后压差增大，除油能力大幅下降，造成水洗水COD超指标，同时，水洗水中累积的油类持续进入到污水汽提塔，不仅增大了污水汽提塔的负荷，而且由于污水汽提塔汽提的局限性，大部分油类物质无法被脱除，造成外排净化水COD超指标，增加了污水处理厂的负担，影响环保指标。

2甲醇制低碳烯烃现有流程优化情况

2.1针对急冷水系统除固

2.1.1改善急冷水除固措施

1. 改善原有的急冷水除固旋流分离器，增加提浓水外排，降低旋流分离器返回的水悬浮物指标，以达到除固目的。(2)急冷塔内增加清污分流手段，塔内清洗水进入塔底，原设计虽有隔板，但各塔盘的水进入清污两侧，在塔底清水侧增加隔板，做到清污分流，提高去急冷水除固旋流分离器的悬浮物浓度，降低急冷塔水循环的悬浮物浓度。(3)急冷塔前管线增加脱过热措施，增加喷水降温的喷嘴，降低急冷塔产品气的温度，避免高温产品气在急冷塔塔底塔盘结垢的速率。(4)更换急冷水除固旋流分离器，改为精度更好的急冷水过滤器(布袋或金属)或固定床过滤器(如沸腾床过滤器)，提高过滤精度，减少急冷水外排。

2.1.2增加急冷水除固药剂及储罐

在急冷水系统中加注高温絮凝剂，配置新储罐，采用絮凝+沉降方式，提浓后的高悬浮物浓度的急冷水外排，降低急冷水循环中的悬浮物浓度。目前可稳定降低至100mg/L以下。

2.2针对水洗水系统除油

2.2.1加注药剂洗涤水中油蜡物

1. 利用相似相溶原理，选取醋酸酯类、石油醚类、直链烷烃、重质芳烃、溶剂油等溶剂进行试验，发现二甲苯、柴油等溶剂对MTO水洗水中油蜡物有较好的萃取洗涤效果，其中二甲苯对多甲基苯形成的油蜡物处理效果更好，而柴油对长链烷烃形成的油蜡物洗涤效果更佳。(2)经多家药剂厂家研究，针对水洗水中油类和少量催化剂细粉、铁锈等形成油泥情况，研发出水洗水阻垢分散剂，可以在设备表面，特别是换热器管束表面形成一层保护膜，有效防止结垢;同时通过分散剂改变油类表面性质，使得油类亲水，防止聚合或形成油蜡物。(3)个别工业装置采用破乳剂，减少油在水洗水中分散，通过水洗塔汽油槽隔油或其它隔油手段降低水中油含量，从而降低水洗水中油蜡物生成。

2.2.2增加油水分离措施，改善隔油措施

1. 增加油水分离罐，油水分层隔离，加注破乳剂，通过液位控制，将油水初步分离，然后通过过滤、聚结、沉积、分离，将水中油隔离出来，得到含油量低于100mg/L的水返回系统。(2)增加水洗水沉积罐，增设隔油槽，油类通过旋液除油等措施收集，降低水洗水系统中的油含量。

3甲醇制低碳烯烃工业装置水系统流程优化展望

1. 改进MTO催化剂的耐磨强度，提高反应器内一二旋和反应三旋的分离能力或引入分离效果更好的设备或技术，从源头上减少水系统中的催化剂细粉的含量。(2)针对甲醇制低碳烯烃工业装置水系统中油固同时并存的特点，对急冷水、水洗水分别处理，降低下游污水汽提塔处理难度，同时有效利用低温热量。(3)对污水汽提系统进行优化改造，改善回流水质，增加适当的除油除固流程并妥善处理分离出的产物。

2. 结束语：本文针对MTO装置水洗水系统固含量较高、油蜡类物质高等水洗水系统存在的问题和操作的难点，介绍装置水洗水系统流程、结合技改在装置的应用效果和工艺操作的角度提出改善方案，以期为新建或者处于设计阶段的MTO项目提供参考或者借鉴。

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