甲醇制烯烃工艺水系统堵塞问题进展

安学波

（中煤陕西榆林能源化工有限公司，陕西榆林 719000）

甲醇制烯烃工艺水系统堵塞问题进展

安学波

（中煤陕西榆林能源化工有限公司，陕西榆林 719000）

针对甲醇制烯烃装置水系统催化剂与多甲基苯混合物导致的水洗塔塔盘堵塞、压降增加、设备操作异常、冷换设备清洗繁复、生产成本高的问题，采取急冷水加入高温萃取剂、水洗水加入分散剂的方法，在现行装置中得到了应用。

甲醇；烯烃；堵塞；萃取剂

Abstract：Aiming at the problem of clogging，the pressure drop，the abnormal operation of the equipment，the complicated cleaning of the equipment and the high production cost due to the mixing of the water system catalyst and the polymethylbenzene mixture in the methanol-to-olefins plant.Extraction agent，washing water to join the dispersant method，in the existing device has been applied.

Key words：methanol；olefins；plugging；extractant

1 MTO装置工艺简介

甲醇制烯烃装置包括反应、再生系统，急冷水洗和污水汽提系统，余热回收系统。反再系统主要包括进料系统，反应和催化剂再生系统和主风系统。进料系统采用气相进料的方式，从界区外来的液相甲醇经加热气化后进入反应器进行反应；反应产物经三级旋风分离器回收夹带的催化剂细粉后送急冷塔。反应再生系统采用循环流化床和不完全再生工艺，主风系统采用循环流化床和不完全再生工艺，主风系统设置主风机提供足够的再生烧焦用风。余热回收系统主要包括再生器内外取热器、CO焚烧炉和余热锅炉，主要作用是回收催化剂再生烧焦过程中产生的热量并产生蒸汽。急冷水洗和汽提系统主要包括急冷塔、水洗塔和汽提塔。反应系统来的反应气经急冷塔、水洗塔降温以使产物中的烯烃和水得以分离，并送下游烯烃分离装置供分离精制。在急冷水洗系统冷凝下来的水经汽提塔回收少量甲醇、二甲醚等有机物后外排，回收甲醇、二甲醚随进料进入反应器回炼[1]。

2 MTO装置水系统存在的问题

2.1 水系统中的催化剂细粉

MTO装置是流化床反应器，产品气中夹带部分催化剂经过长时间运行累积在了各个设备上，造成了整个MTO装置乃至分离工段的不能长周期运行。MTO装置从开车以来装置运行6个月，基本平稳；运行8个月，水洗水冷却器开始出现堵塞现象；运行12个月，水洗塔出现堵塞现象；运行15个月，烯烃分离E611堵塞，丙烯塔热源不足；运行20个月，MTO污水汽提塔低重沸器堵塞，汽提能力受限，污水质量很难保证。

2.2 水系统中的含氧化合物

MTO反应产物中有少量未反应的甲醇和中间产物二甲醚，在急冷塔和水洗塔中冷凝下来，造成水系统COD偏高，环保压力较大。

2.3 水系统中的蜡状物

MTO反应产品气中的油类物质约占产品气总量的0.3%，由于其凝固点低，易于在水系统中冷凝下来，形成蜡状物。其中主要以四甲基苯，五甲基苯和六甲基苯为主。由于多甲基苯的存在，使催化剂细粉聚集黏结在一起，并容易黏附在管壁上，堵塞水洗塔塔盘及冷换设备。

2.4 工艺操作压力大、操作弹性减小

由于水系统堵塞问题，急冷塔返塔量由原始开工的600t/h，降低到300t/h。空冷管束中积存堵塞，导致急冷泵出口压力上涨，急冷水返塔量持续下降。急冷塔返塔量降至400t/h时，急冷塔已经成为过热塔，此时它已经完全没有了冷却反应生成水的能力，反而需要水洗塔向它补水才能维持它的液位。

2.5 设备维护成本高

催化剂不能在急冷水中有效去除而带到后路水洗水和净化水系统中，冬季空冷防冻将成为大麻烦。在北方的MTO装置上，冬季经常发生空冷器冻堵的现象，急冷水中的催化剂细粉在不断循环的过程中，所经过换热器的管壁上形成垢层，垢层随着运转时间的加长越来越厚，最终将部分管束堵死，造成急冷水返塔量下降。而堵死的管束因为水流不流通在冬季时发生冻管现象。催化剂跑到了后路系统造成水洗水冷却器、净化水冷却器清洗频繁，产生巨额的材料费用和清洗费用。

3 解决方案

3.1 急冷水中注入高温萃取剂

高温萃取剂TRD-SH-25可以快速地将急冷水中催化剂萃取出，降低急冷水固含量。高温萃取剂有以下4种机理。①反相作用：加入助剂后，使乳液转型，加速固液分离；②电中和作用：中和固体悬浮物表面负电性化学剂，在水中给出高价的多羟基桥络离子，中和固体表面的负电性；③凝聚和絮凝作用：胶体与污水中的细小微粒之间通过凝聚作用，形成10～15μm的主粒子，主粒子经过絮凝过程，变成更大的粒子，经过此过程，在污水中就可以形成较大的絮团。絮团的增加有助于固液的分离；④架桥作用：吸附在颗粒表面上的高分子长链同时吸附在另一个颗粒的表面上，通过“架桥”方式将两个或更多的微粒联在一起，从而导致絮凝。高温萃取机有使用量少，反应时间短，作用效果快，兼具破乳与絮凝作用，产品为有机高分子，不含无机离子，降低污水COD和水中重金属含量的作用，高温萃取机具有缓蚀性，对设备无腐蚀。

3.2 水洗水系统注入阻垢分散剂

MTO水洗塔因受到催化剂和蜡状物（以多甲基苯为主，约占95%）的堵塞问题，而影响装置长、满、优运行。针对前期冷换设备及水洗塔塔盘堵塞问题采用换热器抽芯清洗的方式将堵塞物移除水系统，一定程度上有效保障了装置长周期高负荷运行，但给装置带来了昂贵的检维修成本和安全风险的代价。

现将阻垢分散剂分别注入水洗塔中部及上部返塔线，注入量为100×10–6/h，每天注入量约为0.48t，试验历经一个半月。

4 结束语

分散剂虽然缓解了催化剂的堵塞问题，但不能彻底解决水洗塔及换热器的堵塞问题，毕竟分散开的多甲基苯类仍在系统，仍然会在低温处（换热器及塔盘，管系统线上）析出。从原理上讲，彻底解决水洗塔及换热器堵塞问题需要先分散，再除油。分散将催化剂和多甲基苯类物质分开，除油将多甲基苯类物质从系统中移除。

[1] 邢爱华，刘斌.甲醇制烯烃工艺废水处理技术研究进展[J].现代化工，2013，33（9）：17-21.

Advances in Blocking of Methanol-Olefin Process Water System

An Xue-bo

X783

A

1003–6490（2017）09–0008–01

2017–06–22

安学波（1972—），男，陕西榆林人，助理工程师，主要从事煤化工工作。