摘要:MTP核心装置已经成功进入商业运营,但是依然在装置能耗优化方面存在巨大的提升空间。MTP工艺多采用精甲醇作为原料,若实现降级甲醇的替代,在保障产品质量和生产工艺需求的前提下,对降本增效以及提高企业竞争力有着重要意义。
国家能源集团宁夏煤业有限责任公司作为宁夏地区最大的能源企业,是宁夏“一号工程”的建设主力军,是宁东能源化工基地的核心建设者。目前,宁夏煤业有限责任公司已运营的50万t/a煤基烯烃项目和50万t/a甲醇制烯烃项目实现满负荷商业化运行,该装置是世界上单套生产能力最大的甲醇制丙烯(MTP)装置,其核心技术来源于德国鲁奇公司的MTP工艺,该工艺以精甲醇(甲醇含量>99.9%)为原料,单套MTP装置设计年消耗甲醇167万t,主产丙烯,副产混合芳烃、LPG以及少量的乙烯。尽管MTP核心装置已经成功进入商业运营,但是依然在装置能耗优化方面存在巨大的提升空间。MTP工艺多采用精甲醇作为原料,若实现降级甲醇的替代,在保障产品质量和生产工艺需求的前提下,对降本增效以及提高企业竞争力有着重要意义。
1、降级甲醇的应用研究
在合成甲醇工业生产过程中,甲醇的精制一般采用精馏操作,它是决定甲醇产品质量的重要工序。由于精馏过程复杂,操作变量多、关联大,对于工业现场应用的精馏塔而言,很难通过实验方法获得塔的最佳操作点,因此大多数企业在精馏塔操作时仅考虑产品质量,而较少考虑能否实现塔的最小能耗操作。实际上,精馏过程是一个高能耗的过程。因此,甲醇精馏工序的能耗是影响甲醇成本的关键因素之一,如果在精馏过程中采取措施,充分利用能源,降低精馏操作的能耗,生产成本将大幅度下降,给化工生产带来巨大的经济效益,并大幅提高市场竞争力。
通过深入研究粗甲醇为原料对于催化剂性能以及产物组成的影响,实现粗甲醇进料以大幅度降低甲醇精制过程的能耗,同时减少含甲醇污水的排放量,将原料变化对产品质量的影响最小化。为达到以上目标,需在以下方面进行深入系统的研究:
1) 对比分析粗甲醇/精甲醇组分数据。通过在甲醇合成装置各设备进出口处现场取样分析,详细分析从甲醇合成反应器到预精馏塔、加压塔和常压塔各部分甲醇的组成数据(包括甲醇、水、乙醇、正丁醇、异丁醇、戊醇、丙酮、甲酸甲酯、辛烷、酸度、三甲胺、碱金属离子等)。
2) 研究粗甲醇进料对离子交换树脂性能影响。在工业装置现场研究对比粗甲醇进料和精甲醇进料对离子交换树脂性能和寿命的影响,同时考察国产离子交换树脂和进口离子交换树脂的性能差异,包括使用寿命、对碱金属离子的脱除效果等,研究国产离子交换树脂替代进口离子交换树脂的可行性。
3) 研究粗甲醇进料中杂质对催化剂寿命及反应性能的影响。粗甲醇中杂质主要为杂醇、酸类、酯类和多元烷烃等,通过反应器的长周期评价来确定不同杂质种类及含量对催化剂物化性质以及反应的影响。
4) 研究粗甲醇进料对MTP反应产物组成的影响。
5) 根据分析结果对反应条件和操作参数等进行优化。
2、甲醇合成装置产品降级操作及控制实施
2.1 甲醇中杂质组成和生产控制
(1) 甲醇合成过程中,合成气在铜基催化剂的作用下生成甲醇。除主反应外,还发生水煤气变换反应、甲醇深度裂解反应、生成低碳醇的反应等,在甲醇合成塔出口气中,有乙醇、甲烷、长链烃类、甲酸甲酯、丙酮、甲酸等几十种杂质。杂质的种类及生成量与合成甲醇的反应温度、压力、空速、反应气的组分异常变化等工艺条件密切相关,也与催化剂的型号、甲醇专利商的技术方案相关。粗甲醇中所含杂质可分为2大类,第1类为轻馏分(低沸点)杂质,主要包括二甲醚、甲乙醚、甲酸甲酯、甲醛、丙酮,以及不凝性气体CO2、CO、CH4、H2、N2等;第2类为高沸点组分,主要为水、高级烷烃、除甲醇外的醇类、烯烃和有机酸等。
(2) 甲醇精制过程中通过精馏除去粗甲醇中的水分和有机杂质,制得高纯度的精甲醇。精甲醇产品质量的考核指标主要有水溶性、水分、色度、氧化性等几方面。通过实际运行实践来看,产品甲醇中的K+、Na+离子、三甲胺、水及高级醇的含量对MTP装置正常生产影响较大,如果将甲醇产品由优等品降低为一等品甚至合格品(产品甲醇质量等级见表1)后,产品甲醇中的K+、Na+离子、三甲胺、水及高级醇的含量仍能满足MTP装置的正常生产时,就可以认为通过对甲醇产品质量降级达到节能降耗的目的是非常可行的。
(3) 通过连续对粗甲醇及精甲醇采样分析,进入预塔精馏前的K+、Na+离子及三甲胺含量时有超标现象;进入主精馏前的K+、Na+离子含量严重超标、三甲胺含量合格;经主精馏工艺处理后K+、Na+离子含量大幅度降低;最终通过离子交换器后K+、Na+离子及三甲胺含量进一步降低,指标合格。
另外粗甲醇中存在水分、高级醇、醚、酮等杂质,需要精制。精馏主要是除去易挥发组分如二甲醚,以及难以挥发的组分如高级醇和水。通过研究及实际生产表明,水及高级醇极易通过“三塔流程”处理后达标。
综上分析,甲醇中的K+、Na+离子、三甲胺、水及高级醇五种杂质可以在产品甲醇降级的情况下,通过工艺参数调整,不需要增加其他设备,就能满足MTP装置的生产要求。
严格控制新鲜气的H/C和入合成塔气的H/C,同时,控制循环气的氮含量,减少合成塔副反应生产。
通过调整脱盐水补入量,将预塔预后水含量由设计的10%逐步降至6%(图1)。
调整预塔加热蒸汽量,控制一级冷却温度在64℃±2℃,二级冷却温度45℃±2℃,确保不凝气彻底脱除,同时,减少加热蒸汽量。
逐步降低加压塔的回流量,回流比由设计的1.53降至0.5左右。
逐步降低常压塔的回流量,回流比由设计的2.2降至0.75~0.85。
甲醇产品降级后,甲醇产品指标(表2)的色度、高锰酸钾实验、水混溶性实验、总碱金属、三甲胺指标仍满足优等品指标要求,只有水含量大于优等品指标,根据装置运行,水含量对MTP装置总收率与丙烯收率无影响,收率均保持稳定,没有受到明显影响(图2)。
3、结束语
通过以上研究及工艺调整,目前,甲醇产品中水含量达到1.5%左右,其他分析项目(水溶性、氧化性、色度、总酸、钾、钠离子、三甲胺)均为优等品指标,供MTP装置使用,且MTP装置运行稳定、产品合格。突破了鲁奇工艺MTP装置的技术要求瓶颈,实现了装置大幅节能降耗,开辟了MTP工艺的新征途。
参考文献:
[1]李占玺.甲醇制丙烯(MTP)进料降级节能降耗的探讨分析[J].化工管理,2018(32):165-166.
武鹏飞.一种降级甲醇在MTP装置应用的技术[J].化工设计通讯,2021,47(04):7+32.
分享:
大型焦炉集气管中的荒煤气导出系统经过了单上升管压力自动调压设备的处理,相对于未做处理的炉型来说,总的集气管压力波动情况有一定的改善。但是具体到不同的焦化企业因焦炉冷鼓的布局不同,集气管压力波动的干扰因素也会有一些特殊的情况,从而影响压力波动的干扰因素会更多,常规的处理方案很难满足生产工艺的控制要求,需要开发一些新的专用方案和方法去适应。
2023-08-22近年来越来越多的工业企业在建造厂房时选择多层钢结构,不仅因为该技术能够在施工进度上具备明显的优势,而且因为该技术在提高厂房的安全性、可靠性、实用性和经济性上表现出来更为突出的优势。当前多层钢结构在工业厂房中的应用频率越来越高,所以为了能够进一步提升应用效果,尤其是增强工业厂房的稳定性和安全性。本文首先分析多层钢结构工业厂房的基本特征,其次阐述多层钢结构工业厂房设计工作的注意事项,最后提出多层钢结构在工业厂房中的实际应用举措并做出总结。
2021-09-04篦冷机是水泥厂熟料烧成系统中的核心设备,其主要功能是对水泥熟料进行冷却、输送;同时为回转窑及分解炉等提供热空气,是烧成系统热回收的主要设备。目前三代篦冷机以充气梁式为主,存在如下问题:活动框架跑偏,篦板间隙以及篦板与盲板的间隙过大,造成漏料和气流短路;漏料锁风阀密封效果不好,风室间隔密封失效,窜风严重;篦冷机出口熟料温度高,二、三次风温偏低,热回收效率低;设备老化,易损件更换频繁,设备维护费用高[1]。加上现有三代机已经运行很多年,设备故障率高,维修量大。将三代篦冷机系统整体改造成四代篦冷机,整体提升篦冷
2021-09-04气柜是化工或冶金等工艺过程中会用到的一种特定的储供气设备,容积可变化,而压力相对不变。气柜根据其结构形式和工作原理分干式气柜和湿式气柜。干式气柜的工作原理及操作过程类似活塞盘与活塞腔的相对运动,通过调整活塞盘负重以控制气柜的储气压力与储气空间,活塞盘与活塞腔之间的密封有采用密封条加稀油润滑型式,也有采用橡胶膜卷帘型式。
2021-05-25近年来,天然气在世界能源消耗中所占比例稳步上升,天然气成为与石油、煤炭并驾齐驱的三大支柱能源之一。LNG是全球公认的清洁能源,具有节能、环保、安全、可靠、经济效益突出等众多优点。国家“十二五”规划政策鼓励液化天然气开发和引进,至2012年,在我国沿海城市建立了12个LNG进口接收站,总量3500万吨,超过西气东输一线和二线管道的总量。
2021-04-30国家能源集团宁夏煤业有限责任公司作为宁夏地区最大的能源企业,是宁夏“一号工程”的建设主力军,是宁东能源化工基地的核心建设者。目前,宁夏煤业有限责任公司已运营的50万t/a煤基烯烃项目和50万t/a甲醇制烯烃项目实现满负荷商业化运行,该装置是世界上单套生产能力最大的甲醇制丙烯(MTP)装置,其核心技术来源于德国鲁奇公司的MTP工艺。
2021-04-29过滤器是SHELL煤气化装置中飞灰排放处理系统中的一个重要设备,位于飞灰输送相关罐体的泄放气体管线上,主要作用是过滤泄放气体的煤粉,满足气体排放环保要求。在现有各项目的运行过程中,该过滤器有时出现滤芯断裂损坏现象,使泄放气体带灰,排放不达标,污染大气环境,严重时导致整个煤气化装置停车。
2021-04-29随着社会经济发展的加快,工业化水平的提升,工业生产、制造,应用的规模不断提高,因此对压力容器的市场需求越来越大。压力容器属于特殊性质的工具,对抗压能力、耐腐蚀性的要求极高,而焊接是压力容器制造的重要工序,焊接质量直接影响到压力容器的质量和功能。一旦焊接工序质量控制不到位,就会严重影响压力容器后期的使用。
2021-04-29压力表作为精密仪器,广泛应用于化工、石油等行业。压力表的测量和测试对于确保压力表的正常工作非常重要。简要分析了压力表的测量和测试内容,并提出了改进措施,以解决目前压力表测量和测试中存在的问题,通过对压力表进行测量和测试,确保压力表符合相关标准,并找出问题的解决措施,保障压力表的正常运行。
2021-04-29文章针对潜油电泵在生产实践中常见及特殊故障等,从潜油电泵故障现象剖析可能存在的故障原因,再根据故障原因提出针对性验证方法及对应处理办法。针对海域长距离输电的技术难题,为解决低次斜波、峰值电压问题提出重点关注变频器至电泵的长距离输电运行状态及各项参数的细微变化,给出在操作中具体的解决建议。
2021-04-27人气:6299
人气:4702
人气:3279
人气:3086
人气:2774
我要评论
期刊名称:陕西科技大学学报
期刊人气:942
主管单位:陕西省教育厅
主办单位:陕西科技大学
出版地方:陕西
专业分类:工业
国际刊号:2096-398X
国内刊号:61-1080/TS
创刊时间:1982年
发行周期:双月刊
期刊开本:大16开
见刊时间:10-12个月
影响因子:0.473
影响因子:0.594
影响因子:0.370
影响因子:0.240
影响因子:0.220
400-069-1609
您的论文已提交,我们会尽快联系您,请耐心等待!
你的密码已发送到您的邮箱,请查看!