杨利
（神华榆林能源化工有限公司，陕西 榆林719302）
［摘 要］ 目前，甲醇制烯烃（MTO）装置普遍存在水系统水洗塔塔盘堵塞和换热设备换热效率下降的问题，严重影响了MTO装置的长周期、稳定运行，对MTO装置运行的经济性造成了较大影响。在分析MTO装置产品气中油类物质产生机理的基础上，神华榆林能源化工有限公司通过不断完善水系统的工艺设计，就油类物的去除采取了多种措施，并开展了纤维膜油水分离技术的应用试验，逐步解决了油类物积累形成的堵塞问题。
［关键词］ 甲醇制烯烃；水洗塔；油类物质；堵塞；产生机理；除油措施；纤维膜油水分离技术
［中图分类号］ TQ221.21［文献标志码］ B［文章编号］ 1004-9932（2019）04-0030-04
1 甲醇制烯烃（MTO）装置概况
神华榆林能源化工有限公司（简称榆林能化）600 kt/a甲醇制烯烃装置（配套甲醇装置产能为1.8 Mt/a）采用中国科学院大连化物所研究开发的DMTO工艺，主要包括反应-再生系统、急冷水洗系统、热量回收系统。
反应-再生系统包括进料系统、反应再生系统和主风系统，其主要任务是将液相甲醇加热汽化并过热至150～200 ℃后送入MTO流化床反应器，在450～500 ℃的温度条件和催化剂作用下，生成富含低碳烯烃的气体，送至下游分离单元；与此同时，MTO流化床反应器内失去活性的催化剂通过循环管送到再生器中烧焦，使催化剂恢复活性和选择性，然后再返回流化床反应器继续参加反应。
急冷水洗系统主要包括急冷塔、水洗塔和污水汽提塔，其主要任务是洗涤反应气中夹带的少量催化剂以及冷凝反应气中的水分，含有机物的水进入污水汽提塔汽提产出合格的净化水，回收的有机物（甲醇、二甲醚、醛、酮等）送入流化床反应器回炼。
热量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，其主要任务是回收催化剂再生烧焦和焚烧烟气（主要含CO）过程中产生的热量，并产出过热中压蒸汽。
由于MTO反应过程中有副反应发生，生成少量大分子有机物，此类大分子有机物在温度较低时易冷凝而累积在水洗塔和急冷塔内，与催化剂细粉混合后沉积在水系统内，造成水洗塔塔盘堵塞和换热设备换热效率下降，影响装置的长周期运行。为减少油类物质积聚对水洗塔及换热设备的影响，提高装置的运行周期和效益，榆林能化就MTO装置水系统中油类物质的去除采取了多种措施，并开展了纤维膜油水分离技术的应用试验，现总结如下。
2 油类物质对MTO装置水系统的影响
MTO工艺在生成富含烯烃产品的同时会产生占产品气（见表1）总量0.3%的油类物质，分析结果显示其大部分为多甲基苯和醛类物质，该类物质在低温时易冷凝，且在碱性环境中易发生醛酮缩合生成黄油，不仅影响水系统的分离效果，还会在水系统的换热设备中凝结导致其换热效率下降。
2.1 对水洗塔的影响
实际生产过程中，产品气携带少量催化剂细粉和油类物质，在水系统中冷凝、累积形成油泥和乳液，使水洗塔塔盘堵塞，导致水洗塔压差上涨、波动，对MTO反应器压力产生极大的扰动，在造成催化剂跑损严重的同时还可能制约甲醇的处理量。目前清除水洗塔塔盘上堵塞物的主要方法是向水洗塔注入柴油并打孔清洗，虽然对降低水洗塔压差有明显的效果，但终究只是短期措施，对装置运行的经济性带来影响。
2.2 对换热器的影响
油类物质在换热器、空冷器等设备处凝结，使换热器换热效率严重下降。实际运行中，水洗水换热器堵塞最为严重，其管束附着大量蜡状物。为保持装置的平稳运行，需按时清洗换热器，以提高换热器的换热效果，如此一来增加了检维修成本。
2.3 对污水汽提塔的影响
MTO反应生成的大量水主要通过污水汽提塔进行处理，水洗水中含有的醛、酮等有机物在碱性环境下发生缩合反应，生成黄油，黄油类物质逐渐累积在塔盘上，影响污水汽提塔的传质传热效果，使污水汽提塔底净化水中的COD超标，下游污水处理系统无法对其进行处理。
3 MTO装置产品气中油类物质的产生机理
3.1 物料在催化剂活性中心上反应生成
甲醇制烯烃的反应机理复杂，其中“烃池机理”被大多数人认可。“烃池机理”认为：甲醇、二甲醚与SAPO-34分子筛的酸性中心作用生成甲氧基，这些表面甲氧基分解形成“烃池”，甲醇或二甲醚与“烃池”的活性物质——芳烃和环状有机物进行修边和侧链烷基化并行循环反应产生低碳烯烃，同时这些活性物质困于分子筛的笼内；生产过程中，少量催化剂因磨损、高温等原因而致晶体坍塌，分子筛内的活性物质扩散出来，遇低温在水系统冷凝、结蜡。对水洗系统的蜡质物进行分析，其中芳烃含量高达95%，且以三甲基苯、四甲基苯和五甲基苯为主。
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