甲醇制烯烃装置丙烷的回收

李 斌，赵庆山，田 园，刘利伟

（宁夏宝丰能源集团股份有限公司，中国 银川 750411）

甲醇制烯烃装置丙烷的回收

李 斌，赵庆山，田 园，刘利伟

（宁夏宝丰能源集团股份有限公司，中国 银川 750411）

摘 要：甲醇制烯烃装置生成的大量丙烷通过燃料气管网回用制甲醇或直接焚烧，该部分高纯丙烷未对企业产生更大的经济效益。通过对烯烃分离单元制冷系统进行综合分析，将进入冷箱前的洗丙烷引入球罐回收利用，可以保证装置的平稳运行。

关键词：丙烷；低碳烯烃；烯烃分离

自2010年8月神华包头煤制烯烃项目成功投料试车至今，国内已陆续建成多套同类装置并投入商业运行。随着该工艺的推广应用，工艺流程中存在的缺陷也逐渐显现出来。目前运行的大多数甲醇制低碳烯烃装置（MTO）所产生的高纯丙烷（93%左右）与C1组分和乙烷作为燃料气组分，进入系统回用制甲醇或直接焚烧，该部分丙烷未对企业产生更大的经济效益。综合分析MTO装置的运行现状［1-4］，对分离系统工艺流程进行小幅度改造，可设计回收丙烷。

1 运行现状

DMTO装置甲醇进料量为240t·h-1（甲醇纯度95%），生产60万t聚烯烃产品（乙烯+丙烯），年开工时数为8000h。

来自装置外的甲醇与反应器的高温催化剂接触后生成的反应气经旋风分离器除去所夹带的大部分催化剂后引出送至后部急冷/水洗塔，用于脱除反应气中所含的催化剂粉末及水分，经水洗塔顶部送入下游烯烃分离装置。烯烃分离单元采用前脱丙烷后加氢、丙烷洗工艺技术，反应气在分离装置内通过压缩机升压后分别经过水洗、碱洗、脱丙烷、脱甲烷、脱乙烷、乙烯精馏、丙烯精馏、脱丁烷等系统，回收聚合级乙烯和丙烯。

其中丙烯精馏系统采用双塔操作，2#丙烯精馏塔塔顶出聚合级丙烯，塔底物料经塔底回流泵送至1#丙烯精馏塔顶部，1#丙烯精馏塔顶部的气体进入2#丙烯精馏塔下部。1#丙烯精馏塔塔底物流分成两部分，一股作为丙烷吸收剂，经换热冷却后，送至脱甲烷塔顶，回收甲烷燃料气中的乙烯，一股经节流、冷箱回收冷量后，送至燃料气系统。本次改造就是将1#丙烯精馏塔经冷箱送入燃料气管网的丙烷回收利用。

图1 烯烃分离装置冷箱系统示意图

2 回收系统改造方案

丙烷回收系统通过改造，抽取进入冷箱前的冲洗丙烷送入储罐，管线设计为DN50碳钢管道。管线改造增加流量调节阀和流量计，控制丙烷抽取量，保证进入脱甲烷塔的冲洗丙烷流量。

3 回收系统改造前后对比

3.1 燃料气组成对比

丙烷回收系统改造前，进入燃料气管网的丙烷液体积百分含量为19.14%，燃料气排放量为5867kg·h-1。丙烷回收系统改造后，进入燃料气管网的丙烷液体积百分含量为5.91%，燃料气排放量为4427kg·h-1，回收量为1440kg·h-1。

表1 丙烷回收前/后燃料气组成分析 　/v%

3.2 工艺参数对比

1）出冷箱燃料气管网温度、压力变化情况

丙烷液管线投用前，出冷箱燃料气管网温度为8.1℃，压力为0.42MPa；丙烷液管线投用后，出冷箱燃料气管网温度增加至33.5℃，压力为0.44MPa。燃料气管网温度升高约25.4℃。

2）出冷箱丙烷、乙烷和洗丙烷管网温度变化情况

丙烷液管线投用前，出冷箱丙烷管网温度为13.2℃，乙烷管网温度为27.2℃，洗丙烷管网温度为1.2℃；丙烷管线投用后，出冷箱丙烷管网温度为23.8℃，乙烷管网温度为33.1℃，洗丙烷管网温度为5.2℃。丙烷量减少导致冷箱内相应冷量回收减少，出冷箱的乙烷和洗丙烷管网温度升高。

3）出冷箱丙烯冷剂管线温度变化情况

通过换热的丙烯冷剂出冷箱管网温度在管线投用前为-15.1℃，管线投用后管网温度为-15.4℃，丙烯冷剂的温度变化不大。

表2 丙烷回收前/后燃料气管网参数对比

4 分离装置后续关注问题

丙烷从进入冷箱前的洗丙烷管线抽出后，对冷箱的冷量回收产生影响，同时对烯烃分离装置制冷系统的冷量供给提出较高的要求。在生产操作过程中需要关注以下问题：

1） 注意进出冷箱管网的温度、压力和流量变化，保证管网所用材质处于该工艺要求范围内。

2）丙烯、冷剂两管网的丙烯冷剂温度的变化，要求在操作过程中加大丙烯制冷压缩机的控制，保证丙烯换热器的工艺控制参数。

3）操作中关注脱甲烷塔塔顶洗丙烷的流量控制，保证脱甲烷塔的操作平稳。

4）通过完善丙烯精馏塔的控制，稳定丙烷的产品质量。

5 结论

丙烷回收量为1.44 t·h-1，按照目前运行状态，年丙烷回收量不小于1万t。通过小幅度的管线改造，即可完成每年万t的丙烷回收，属于典型的小投入大回报。

同时，进入冷箱的丙烷减少，导致冷箱回收冷量发生明显变化。管网温度的变化，对管网本身及工艺操作不会造成明显影响。在洗丙烷液进入脱甲烷塔前，需要经过换热器通过丙烯冷剂进行换热，需要增加换热器冷剂用量；经冷箱换热的洗丙烷、丙烷和乙烷管线温度升高，进冷箱的丙烯冷剂在出冷箱阶段温度变化不大，该过程会增加进冷箱丙烯冷剂的使用量，丙烷的提取总体会增加丙烯压缩机负荷。从丙烷系统改造后的运行效果观察，烯烃分离装置的冷量平衡没有被破坏，装置运行保持正常。

参考文献：

［1]Travalloni L, Gomes A C L, Gaspar A B, et al. Methanol conversion over acid solid catalysts［J］. Catalysis Today, 2008（133/135）： 406-412.

［2]Guisnet M. Coke molecules trapped in the micropores of zeolites as active species in hydrocarbon transformations［J］. Molecular Catalysis, 2002（52）： 182-183.

［3]王政，王林，赵天生，等. ZSM-5/磷酸铝复合分子筛在甲醇制烯烃反应中的应用［J］. 石油学报：石油加工，2011，27（4）：543-548.

［4]Stocker M. Methanol-to-hydrocarbons： catalytic materials and their behavior［J］. Microporous and Mesoporous Materials, 1999（29）： 3-48.

中图分类号：TQ 221.1+3

文献标识码：B

文章编号：1671-9905（2016）01-0035-02

作者简介：李斌（1981-），男，硕士研究生，主要从事甲醇制烯烃工业生产。电话： 0951-5910622，E-mail 4622686@qq.com.cn

收稿日期：2015-11-02

Recovery of Propane in Methanol to Olefins Reactor

LI Bin， ZHAO Qing-shan， TIAN Yuan， LIU Li-wei
（Ningxia Baofeng Energy Group. CO. Ltd.， Yinchuan 750411， China）