探讨甲醇制烯烃（MTO）装置丙烯制冷压缩机稳定运行

李祚辉

摘 要：介绍了国内甲醇制烯烃装置相关工艺和基本概况；丙烯制冷压缩机作为甲醇制烯烃装置（MTO）的核心设备，为轻烃的回收提供了必要的低温条件，某甲醇制烯烃（MTO）装置采用美国鲁姆斯烯烃分离工艺，丙烯制冷压缩机主要提供7℃、-24℃、-40℃级别的制冷剂，结合该装置实际生产运行情况，分析了运行负荷的变化、系统内轻组分的存在、公用工程系统的波动对丙烯制冷压缩机稳定运行的影响；提出了丙烯制冷压缩机稳定运行的建议。

关键词：甲醇制烯烃（MTO） 丙烯制冷压缩机 稳定运行

中图分类号：TQ221 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）04（c）-0088-02

我国是一个富煤贫油的国家，随着国际原油价格的波动及煤炭价格低迷，从国家能源战略角度讲，对于发展新型煤化工已大势所趋。目前已工业化应用的甲醇制烯烃主要工艺有，美国UOP公司的MTO工艺，中国科学院大连化物所的DMTO工艺，中国石化的SMTO工艺，及德国鲁奇公司的MTP工艺。自2010年10月国内第一套甲醇制烯烃示范项目—神华包头项目成功投产，截止2014年12月，国内共有九套甲醇制烯烃项目投产[1]，见表1。

1 影响C701稳定运行的因素

作为甲醇制烯烃（MTO）装置下游烯烃分离的核心设备丙烯制冷压缩机，主要为低温分离创造条件，某甲醇制烯烃装置下游烯烃分离采用美国鲁姆斯工艺，丙烯制冷压缩机主要提供7℃、-24℃、-40℃级别的制冷剂，因此丙烯制冷压缩机的稳定运行，对产出合格乙烯、丙烯至关重要，该文主要从以下方面探讨丙烯制冷压缩机（C701）的稳定运行。

1.1 运行负荷的变化

C701的运行负荷主要体现在所消耗蒸汽的流量和调速阀的开度，为了方便研究运行负荷对C701的稳定运行分析，将C701流程简化为图1，在不考虑能量损失的情况下[2]，则有

N+Q3+Q5+Q7=Q1+Q2+Q4+Q6

式中 N—C701功率

Q2、Q4、Q6—加热剂用户负荷

Q3、Q5、Q7—制冷剂用户负荷

Q1—水冷却器（E701A/B）负荷

（1）制冷剂用户负荷变化，制冷剂用户负荷Q3、Q5、Q7增加，则冷剂蒸发量增大，从而导致压缩机吸入量的增加，压缩机排除流量增加，出口冷却器E701A/B负荷增加；也就是说随着制冷剂用户负荷的增加，压缩机负荷随着增加，为了达到制冷要求，操作人员调解制冷压缩机负荷，使其达到平稳状态。表2列出了负荷100%情况下各制冷剂用户的设计负荷。

从表2可以看出E606A/B的负荷占制冷剂用户总负荷的46%，E601负荷占制冷剂总负荷的15%，故E601和E606A/B负荷的变化主要影响丙烯制冷压缩机的稳定运行；制冷剂用户负荷的变化主要是由于工艺侧负荷的变化。下面以E606A/B为例来分析乙烯塔T602的操作对制冷压缩机稳定运行的影响。

①乙烯塔进料量：乙烯塔进料是来自脱乙烷塔顶回流罐的气相物料，即进E606A/B的气相物料增加，从而导致丙烯汽化量增加，丙烯制冷压缩机负荷也增加，影响了其稳定运行

②乙烯塔回流量，当乙烯塔回流量的变化，E606A/B冷凝量发生变化，导致丙烯制冷压缩机负荷变化，即影响其稳定运行

③乙烯塔进料温度，若乙烯精馏塔进料温度升高，回流比会增加[3]，即冷剂负荷增加，丙烯制冷压缩机负荷随之增加，故乙烯塔进料温度的变化影响丙烯制冷压缩机的稳定运行。

（2）加热剂用户负荷变化，加热剂用户负荷Q2、Q4、Q6的增大，增加了冷量的回收，压缩机负荷减少；反之其负荷增加，从而加热剂用户负荷的变化影响丙烯制冷压缩机稳定运行，表3列出了C701系统加热剂用户的设计负荷，影响加热剂用户负荷的主要原因有：

①E609和E610作为乙烯汽化器给液相乙烯加热并回收冷量，气相乙烯供给聚乙烯装置作为反应器进料，当聚乙烯装置流量变化或开停车状态，丙烯制冷压缩机负荷随之发生变化，影响其稳定运行。

②E513作为脱甲烷塔辅助再沸器，当甲烷塔再沸量不足需投用时影响丙烯制冷压缩稳定运行。

（3）丙烯制冷压缩机出口水冷却器负荷，丙烯制冷压缩机出口水冷却器E701A/B将出口高压高温的丙烯气相冷却为高压低温的液相丙烯，更有利于节流膨胀提供各个级别的冷剂；丙烯制冷压缩机出口温度降低后，压缩机各段吸入压力降低，其负荷也相应的降低；故出口冷却器的负荷影响丙烯制冷压缩机的稳定运行。表4列出了水冷却器的设计参数。

1.2 系统内存在轻组分

丙烯制冷压缩机在开车过程中由于置换不干净和开车前期采用氮气作为主密封气，系统内不可避免的存在一定的轻组分[4]，过多的轻组分会导致压缩机出口压力升高，各段吸入压力也相应地升高，即丙烯制冷压缩机负荷随之增加影响丙烯制冷压缩机稳定运行；系统内轻组分过多时有可能造成C701出口温度三取二高温联锁。

1.3 公用工程系统的波动

某甲醇制烯烃装置丙烯制冷压缩机采用氮气作为二级密封气和隔离气，当氮气管网压力波动和全厂空分装置跳车会影响丙烯制冷压缩机的稳定运行；采用0.46Mpa蒸汽作为复水器蒸汽喷射器的动力蒸汽，当蒸汽管网压力波动时复水器真空度下降，透平缸体排气温度升高影响丙烯制冷压缩的稳定运行，此外蒸汽管网压力和温度波动时透平转速也会随之波动，影响其稳定运行。

2 维持丙烯制冷压缩机稳定运行的建议

（1）投用制冷剂用户是要平稳投用，避免大量冷剂汽化造成C701段间吸入流量和压力的波动，特别是E606A/B在投用过程中C701要随时做出相应的调整；在调整以制冷剂为冷却介质的精馏塔时要尽量稳定各塔进料温度和回流比，防止因回流比和进料温度的变化造成丙烯制冷压缩机的波动。

（2）在C701的加热剂用户中影响其稳定运行的主要用户是E609和E610A/B，E609和E610A/B作为加热用户加热液相乙烯回收冷量，气相乙烯作为聚乙烯装置乙烯进料，因此在聚乙烯装置开车和突然停车会造成丙烯制冷压缩机的波动，造作人员要随时做出相应调整减少相应的波动。

（3）随时排放系统内的不凝气。

（4）注意监控循环水温度的变化，及时调整E701A/B冷却水，增加C701三段出口丙烯过冷度，提高丙烯冷剂的节流效率，减少气化率。

（5）注意监控公用工程蒸汽和氮气压力的变化，当公用工程系统突然变化时根据情况作出相应的调整，当氮气压力降至很低时采用高压氮和低压氮混合使用，保证二级密封和隔离气的压力。

3 结语

目前，国内大量的煤制烯烃项目已投产，新型煤化工行业是技术和资金密集型产业，新型煤化工人才普遍匮乏，面对机遇和挑战的新型煤化工，如何保证装置平稳满负荷长周期运行是能否盈利的前提保障。丙烯制冷压缩机的稳定运行是甲醇制烯烃（MTO）装置的稳定运行的保障，操作人员的业务素质和操作水平决定了甲醇制烯烃装置能否长、满、稳运行。对于丙烯制冷压缩机的操作要及时判断影响稳定运行的因素，及时作出相应的调整；避免因操作不当造成丙烯制冷压缩机的停车影响正常生产并带来不必要的损失。

参考文献

[1] 刘洪亮.减少烯烃分离装置开工损失的措施[J].内蒙古石油化工，2014（15）：79.

[2] 邵卫增.丙烯制冷压缩机运行负荷分析[J].乙烯工业，1998，10（2）：25-26.

[3] 王松汉，何细藕.乙烯工艺与技术[M].北京：中国石化出版社，2000：565.

[4] 耿令昌，李文义.轻重组分对丙烯制冷压缩机操作的影响[J].化工生产与技术，2012，19（3）：48.