如何解决MTBE装置碳四原料量波动较大的问题

【摘要】从装置的概况和流程出发，分析碳四原料量波动对装置后续操作带来的问题，以及由此产生的安全隐患，提出解决的方案。在不要求气分装置来料保持稳定的情况下，通过分析和计算，增大碳四原料罐的容积，来解决原料量波动带来的一系列问题。

【关键词】碳四原料量 波动 改进

1 装置简介

1.1 装置概况

玉门油田分公司炼化总厂MTBE装置，于2005年4月动工兴建，2006年7月建成，设计规模2.5万吨/年。本装置以气分装置的碳四原料和外购甲醇为原料，其产品MTBE是高辛烷值汽油的重要添加剂。装置的生产工艺采用齐鲁化工研究院开发的混相醚化专利技术。装置分为两个操作单元：醚化反应及精馏单元和甲醇回收单元，完成醚化反应，精馏，碳四水洗甲醇回收四个工序。异丁烯与甲醇再强酸阳离子交换树脂的作用下，在一定的温度和压力条件下发生加成反应生成甲基叔丁基醚―MTBE。

1.2 流程简介

来自外界的混合碳四与甲醇分别进入碳四原料罐V101和甲醇原料罐V102，经原料泵的加压，和进料预热器的预热后，从反应器的顶部进入反应器R102，从反应器出来的物料进入T101A，经过反应精馏后得到纯度约为88%的MTBE产品。T101A顶部物料进入T101B底部继续在T101B中反应，T101B的塔釜产物作为T101A的冷回流，碳四组分即反应剩的甲醇和未反应C4的共沸物从塔顶抽出进入甲醇萃取塔T102下部。塔顶萃取出来的C4混合物出装置送入灌区，塔底的甲醇和水混合物进入甲醇蒸馏塔T103进行甲醇回收。T103顶部回收的甲醇可打回V102回收利用。

2 操作中的问题

2.1 问题的主要原因分析

本装置的碳四原料来源于气分装置，后进入碳四原料罐V101，而气分装置的操作变动较大，出料量极不稳定，从而导致本装置碳四原料供应波动较大，甚至进料段时间出现中断V104液面会出现大幅度波动。在操作中为了稳住原料罐液面只能迫不得已的频繁调整装置的进料量。进料量频繁调整给后部操作带来一系列问题。

2.2 后部操作出现的问题

（1）由于碳四进料量的调整，要跟随着调整甲醇的进料量已达到合适的醇烯比，在调整过程中原料预热器和R102的段间冷却器的反应会出现短时间的落后，从而导致预热温度出现波动。提高处理量会使预热温度降低，导致反应的收率降低，降低处理量会使预热温度变高，导致反应器超温，对催化剂的活性及寿命均有影响。另外甲醇量的调整使甲醇原料罐V102的液面也大幅波动，从而导致灌区甲醇泵P2/1和P2/2要频繁的开泵和停泵，这样对机械的损伤极大，严重影响机泵的使用寿命，其中P2/2因此烧坏轴承，很长时间不能备用。给正常操作带来事故隐患。

（2）碳四进料量的波动导致T101B回流罐V103的液位极不稳定，当进料量大的时候V103液位偏高，操作中会经常降低T101B的回流量，开大V103到甲醇萃取塔T102流量调节阀FICA―112，以缓解V103液面增长过快。这样操作的弊端是MTBE产品中MTBE含量降低，产品质量下降。两外部分MTBE会进入到甲醇回收系统，导致产品收率降低，影响装置的效益。

（3）当碳四进料波动大的时候，甲醇萃取塔顶的剩余碳四罐V105也出现大幅波动。在这种情况下采取的措施是开停P107.初步估计平均每班至少开停一次，在频繁的开泵调泵的过程中，增加了操作人员的失误率，导致机械的损坏。在2009年8月份P107/1就因此烧坏电机。

另外，在冬天长时间停泵会导致油粘度变大，开泵时不能很好的起到作用，给装置的平稳操作带来隐患。

（4）进料量的波动也导致甲醇精馏塔T103塔底液面和回流罐V104液面的波动，当两者液面都偏高时，V103中回收的甲醇质量又达不到回收标准时，就会作为T103的回流打回塔中，再由塔底放水阀放入地井中，这样不仅污染环境，而且浪费甲醇，不能使过剩甲醇完全回收。

（5）在2009年的生产过程中由于气分装置来料量过低或者停厂导致本装置短时间停厂4次，给本装置平稳操作带来极大困难。

3 解决方法

3.1 原因分析

装置生产过程中出现以上问题的主要原因是碳四来料量的不稳定，导致加工量的频繁变化。假如使装置的加工量保持相对的稳定，那么这些问题将迎刃而解。

现在的碳四原料罐V101如果液面在70%的情况下，假如碳四原料突然供给中断，那么在1个小时内V101液面会降到30%，装置就会无法坚持，不得不停厂。当气分装置来料量过小情况下，碳四加工量降到4吨时还不能维持住V101的液面，那么装置也将停厂。另外气分装置的来料量经常产生大幅波动，为了维持V101的液面保持在70%―30%之间，就需要不断调整进料量，进料量的忽大忽小导致一系列操作中的问题。

3.2 方法设想

由于不可能要求气分装置使来料量保持稳定，那么假如使碳四原料罐V101的容积扩大，这些问题也将得到解决。在操作过程中，当碳四进料量保持在6.5t/h吨，那么装置就会保持平稳高效的运行，且工况良好。以碳四来料不足停厂的情况计算，停厂最长时间不超过8小时，如果碳四原料罐中的碳四原料可以维持8小时的话，那么将不会停厂。以30%到70%计算，再加上20%的余量，计算如下：

6.5×8=52t

52÷40%=130t

130×1.2=156t

所以，当碳四原料罐扩达到容积为156吨的情况下，那么装置加工碳四量可一直维持在6.5t/h，装置就可保持平稳的加工量。现在操作中的问题就可以解决，使装置得到高效运转。

4 总结

通过分析，增大碳四原料罐的容积可以有效解决装置现在由于碳四原料量波动大所带来的一系列问题，使装置以更加稳定的状况运行。

作者简介

郑海涛（1984），男，本科，助理工程师。2007年毕业于西安石油大学，化学工程与工艺专业，毕业后进入中石油玉门分公司炼油厂催化车间工作，现任中石油乍得项目部恩贾梅纳炼油厂生产科计划工程师。