7万吨/年碳四综合利用装置原始开车拾遗

郭宝宁

摘要：碳四综合利用装置，利用MTO副产11万吨/年的C4资源，生产高附加值的甲基叔丁基醚(MTBE)、丁烯-1及丁二烯产品。MTBE是高辛烷值汽油的重要添加剂，丁烯-1是聚乙烯装置的共聚单体，丁二烯是橡胶生产的重要原料。

本装置采用成熟可靠的氧化脱氢制丁二烯成套技术，由山东齐鲁石化工程有限公司做可行性研究报告编制及装置工程设计，主要由MTBE及丁烯-1、氧化脱氢单元1，2线、氧化脱氢单元3，4线 、丁二烯抽提三个生产单元及配套的冷冻、现场机柜间、变配电所等组成，共有设备379台，其中非标设备234台，机泵133台，装置占地面积47.31亩，总投资约48500万元。该项目2018年9月30日实现工程中交，2019年4月3日投料试车。

关键词：装置；目的；问题；建议及措施

一 引言

混合碳四经选择加氢去除1，3丁二烯，经醚化进一步去掉异丁烯，再经丁烯-1精制，得到丁烯-1产品，丁烯-1是聚乙烯装置的共聚单体，其它剩余碳四为氧化脱氢单元提供原料。

氧化脱氢单元以MTBE/丁烯-1单元丁烯为原料、与空气、水蒸气按一定比例反应，生成富含丁二烯（丁二烯含量约70%）的粗丁二烯。

丁二烯抽提单元以粗丁二烯为原料，经过乙腈萃取精馏、水洗脱水塔后，除去粗丁二烯的碳四及炔烃，生产出合格的丁二烯产品（纯度99.5％）。

二、试生产的目的

1、检验丁二烯装置在设计负荷下运行和产品质量情况。

2、检验丁二烯装置三剂化学品消耗是否在控制范围内。

3、检验丁二烯装置的能耗、物耗指标。

4、各动设备的余量，主要调节阀的余量。

5、找出影响装置长周期高负荷运行的因素及装置需要解决的问题。

6、检验装置能否满足7万吨/年生产能力的要求。

7、装置产品质量能否达到国家标准、行业标准或企业标准的要求。

3. 装置试生产过程中存在的问题

1 原辅材料

通过以上数据看出MTBE原料碳四、氧化脱氢醚后碳四及抽提粗丁二烯中各关键指标未达到设计值，对后续各系统在操作上造成一定影响；辅料单耗因其它原因均较高，下一步有较大优化空间。

2、工艺问题：

1. MTBE/丁烯-1单元

1）、PSV702、PSV703起跳的问题。

PSV702、PSV703设计起跳压力为2.3Mpa，FV7002安装于H701AB后。由于开工初期进料量低，虽然把P701AB最小回流线全开，泵的出口压力也高于安全阀的起跳压力，导致安全阀处于起跳状态。本次开工进料量一直使用P701AB出口来控制流量，操作调整非常不稳定。

解决方案：1、调整安全阀的起跳压力为2.8Mpa（小于H701AB的设计压力，高于泵的出口压力）。2、把FV7002调整到H701AB前。

2）、醚化反应器R501AB顶部轻组分集聚的问题

本次开工R501AB顶部很容易有轻组分集聚，原因一是进料组分中轻组分C3、二甲醚等含量高，原因二是加氢反应后残余氢气集聚。导致要经常性的从R501AB顶部进行排放轻组分，不符合操作理念，也影响醚化反应波动。解决方案：在加氢反应器后和PV7013调节阀之间增加气液分离罐，通过PV7013控制气液分离罐的液位，气液分离罐顶部增加压控阀至火炬总管，通过压控阀控制气液分离罐的压力。流程如下：

3）、C501A停工后降温问题

本次开工中由于原料问题导致MTBE单元频繁的开停存在很大的安全隐患，最大的安全隐患就是反应精馏塔C501A催化剂床层超温的问题。在本次开工过程中，每次临时的停工为了给C501A降温，就只能把回流罐V502的液位打到C501A中给催化剂床层降温，为了保证C501A液位，这部分物料又得打到C501B内，为了保证C501B液位，这部分物料又得打到V505罐内，最后到MTBE成品罐内。这样一是影响了MTBE的质量同时造成物料的损失。二是，回流罐液位较低，造成下次开车时间较长，回流罐内重组分较多。所以为了避免以上情况发生，在反应塔中间泵P505AB出口增加管线到C501A回流线上，这样就可以使用C501A内的物料自身循环，在不损失回流罐V502内物料的情况下，达到降温的目的。

3、人员问题：

开工过程中出现了几次事故，压缩机跑油，吸收油泄露，反应塔超温，蒸汽管线水击而发生管线位移。从中反映出在日常工作中还存在很多问题，现场的隐患没能及时发现。总体来看有经验员工太少，应加强操作人员业务技能及模块操作培训。

4、主要机组问题：（主要机组发生停车的按下表进行填写，分清具体原因）

四 改进建议及措施

1、提高加工量的优化方案、思路

原料粗丁二烯供应不足和原料中丁二烯含量低（达不到设计值）是影响装置加工能力的主要因素。介于此主要通过以下措施：

1. 氧化脱氢单元应4条线满负荷运行；

（2）氧化脱氢反应器参数优化调整，使转化率尽可能达到设计值；

2. 提高产品收率的优化方案、思路

1. 优化控制参数：提高丁二烯产品收率方面要做好继续优化生产工艺，对二萃侧线采出的丁二烯含量进行控制，优化第二萃取塔的工艺操作数据以提高丁二烯收率；

2. 脱重塔工艺参数优化：对脱重塔低采出丁二烯进行控制，优化脱重塔塔的工艺操作数据以提高丁二烯收率；

3. 罐区混合碳四回炼：通过工艺优化技改将罐区混合碳四（丁二烯含量50%左右）的碳四重新返料至粗丁二烯球罐罐，以提高丁二烯产品收率；

2. 降低装置损耗的优化方案、思路

1. 提高装置运行平稳率：保证装置生产的稳定性，提高装置连续运行时间，减少开停工次数；

2. 工艺优化：通过进一步控制丁二烯脱水塔顶的排放量降低非正常的损耗发生，对脱水塔顶不凝气排放应制定合理的排放标准，以降低损耗。

（3）加强人员培训以提高操作技能，减少误操作带来的非正常损耗。

4、降低装置药剂、辅料消耗的优化方案、思路

（1）装置运行中，通过使用的药剂及成本核算时辅料方面乙腈、吸收油的控制是较为关键的，控制二萃塔釜温度的稳定及循环溶剂纯度可以有效地降低乙腈的分解进而降低其异常消耗。

（2）提高装置整体产能也是降低药剂、辅料单耗的主要手段。

（3）提高装置稳定运行，避免操作不当或原料不合格而抽提单元打循环造成药剂单耗高

5、保障工艺参数稳定运行的优化方案、思路

稳定装置工艺参数主要从优化生产工艺着手，主要思路有：

1. 加强各岗位的工艺培训工作，提高全员的操作技能，修订并完善操作规程督促操作人员认真学习，在操作时避免人为因素导致的工艺参数波动；

2. 提高装置的DCS自动化控制率，减少人为操作失误造成的工艺波动概率。

6、降低装置直接加工成本的优化方案、思路

装置综合加工成本较高，最主要原因：

1. 装置负荷较低是主要原因，应提至正常生产负荷

2. 装置（氧化脱氢）开停工频繁也是影响成本主要因素，应避免非正常的开停车频次；

（3）精馏塔参数不是最优工艺参数造成能耗高，质量合格的应工艺参数不一定最优参数，只有质量合格、能耗最低才是最佳参数，应逐渐摸索各精馏塔的最优工艺参数。

五、装置试生产结论

1、装置加工能力分析：

（1）氧化脱氢单元因受原料影响未达到设计负荷，但通过已运行数据分析产能可以达到设计要求；

（2）抽提单元在生产中使用丁二烯含量60%的粗丁二烯时，丁二烯产量2.25t/h，为设计产能的25.83%，因抽提原料供应不足没有在设计产能下运行，是否可达到设计产能需在抽提原料充足时在做标定。

2、物料平衡分析：

（1）通过上述数据对比，装置物料平衡上损耗较大，有一定的提升空间，降低装置损率是今后工作的重点。

（2）可以通过原料控制、工艺优化、稳定操作、提高操作人员技能等方面来控制装置的损耗；

3、收率分析：

（1）主产品丁二烯收率作为装置加工中的重点，除受原料中的乙烯基乙炔和总炔烃含量影响，在炔烃含量较高时需加大二萃塔侧线采出量保证系统内的炔烃及时采出，这势必会造成丁二烯夹带造成收率偏低；二萃侧线采出丁二烯夹带量需控制在30%以下；

（2）脱重塔釜外排碳四中夹带丁二烯造成丁二烯收率偏低，应控制塔底外排丁二烯含量；

（3）氧化脱氢反应器转化率、选择性未达到设计值，应通过对氧化脱氢工艺参数的组合优化（空速、出口温度、水烯比等参数），使催化剂性能进一步提高，部分参数合理优化的情况下氧化脱氢转化率有望达到设计要求。

4