甲醇綜合利用項目概述

王碩 吳麗敏 張金輝 王娜(福斯特惠勒(河北)工程設計有限公司，天津 300130)

1 項目背景

隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，能源需求越來越大，煤、電、油產(chǎn)品的運輸成了制約國民經(jīng)濟快速發(fā)展的瓶頸，開發(fā)煤炭資源，實現(xiàn)煤炭的就地加工轉(zhuǎn)化是解決這個問題的重要手段。中國石油資源短缺，而煤炭資源相對豐富，建設煤化工項目，生產(chǎn)石油替代產(chǎn)品，是解決我國能源緊張的一條重要途徑。

2 項目概述

本項目主體工藝采用甲醇制芳烴丙烯技術，用甲醇為原料，通過特殊催化劑的轉(zhuǎn)化反應，最大量生產(chǎn)丙烯和汽油，并副產(chǎn)含有丁烯的液化氣。

甲醇制芳烴和甲醇制丙烯技術，最早由美國Mobil公司提出，用ZSM-5分子篩催化劑，甲醇在一定溫度、壓力和空速下，經(jīng)過通過脫水、低聚、芳構化等反應，生成芳烴類燃油，如主要是輕芳烴即汽油和少量的重芳烴即柴油等，并副產(chǎn)含丙烯和異丁烯的液化氣，而且此技術的優(yōu)勢還在于不使用新鮮水，直接利用甲醇自身含有的水循環(huán)利用，無廢水排放，是環(huán)境友好的工藝技術。

本項目包括甲醇碳四綜合利用及其配套裝置，包括生產(chǎn)裝置、罐區(qū)、綜合樓等配套設施，生產(chǎn)裝置包括甲醇制芳烴丙烯單元、氣分及芳構化聯(lián)合單元、烷基化單元。

工藝流程示意圖如下:

2.1 甲醇制芳烴丙烯(MTAP)單元，以甲醇為原料，生產(chǎn)芳烴油，富含丙烯的液化氣(簡稱含丙烯液化氣)和富含乙烯的干氣(簡稱富烯干氣)。芳烴油直接作為產(chǎn)品，含丙烯液化氣去氣分，富烯干氣去芳構化。

2.2 氣分單元，以MTAP單元來的含丙烯液化氣為原料，通過常規(guī)的四塔流程，分離丙烯、粗丙烷和碳四液化氣(簡稱混合碳四)。丙烯和粗丙烷都作為產(chǎn)品去罐區(qū)；混合碳四去烷基化裝置。

2.3 烷基化單元，以混合碳四和外購的碳四為原料，利用硫酸為催化劑，生產(chǎn)烷基化油，副產(chǎn)品是正丁烷，烷基化油作為產(chǎn)品去罐區(qū)出廠，正丁烷去芳構化單元。

2.4 MTAP單元來的富烯干氣和烷基化來的正丁烷以及外購醚后碳四，進入芳構化單元，在分子篩催化劑的作用下，發(fā)生疊合、氫轉(zhuǎn)移、芳構化等反應生產(chǎn)芳烴油、液化氣(貧烯液化氣)和干氣(貧烯干氣)。芳烴油和貧烯液化氣作為產(chǎn)品，貧烯干氣作為本項目的燃料。

2.5 本工藝流程的特點

采用的是固定床反應器，三個反應器，兩開一備，連續(xù)反應，間歇再生。

反應條件緩和，低壓(小于0.23MPa)。

原料多樣性，可以是精甲醇，也可以是粗甲醇，也可以是煉廠醚后碳四液化氣。

催化劑具有較好的甲醇制丙烯和芳烴油性能，同時還有碳四液化氣芳構化和制丙烯功能。催化劑單程周期大于25天，催化劑可以反復再生，性能保持較好，總壽命達1.5年以上。

操作靈活，既可按最大量生產(chǎn)丙烯操作，又可按最大量生產(chǎn)汽油操作。

常規(guī)流程設計，不僅大大節(jié)約投資，而且操作安全。投資省，能耗低，經(jīng)濟效益好。

2.6 設備情況說明

該工藝主要設備有加熱爐、壓縮機、反應器、機泵及分離裝置等。反應器采用固定床反應器。本裝置的介質(zhì)液化氣、丙烯、丙烷等均為易汽化、易泄露的甲A類氣體，且處理量大，需選用質(zhì)量可靠、無泄露的機泵。精餾塔塔內(nèi)件盡可能采用先進、成熟、可靠、經(jīng)濟實用的技術；

3 項目節(jié)能分析

本項目選用國內(nèi)先進的節(jié)能工藝技術、高效的節(jié)能設備，并對能量進行合理利用和優(yōu)化，如為了降低裝置的能耗，本裝置充分利用反應物帶出的熱量，做為反應進料的熱源，以降低燃料、循環(huán)水的消耗。同時用副產(chǎn)的貧稀干氣作為加熱爐和導熱油爐的燃料。

采用能耗低的先進生產(chǎn)工藝專利技術及先進成熟的催化劑。

積極優(yōu)化工藝流程，做好熱能的回收利用，節(jié)能降耗，優(yōu)化裝置設計，合理選擇工藝參數(shù)，減少過程能耗。

合理安排換熱流程，甲醇制丙烯反應為放熱反應，產(chǎn)物450℃以上，充分利用其熱量采用三級換熱提供給反應進料，進料與反應產(chǎn)物換熱后，溫度被加熱至反應溫度左右，可以大量節(jié)約加熱爐燃料消耗。

選用高效節(jié)能的壓縮機和機泵，凡風機效率低于70%、離心泵效率低于60%，原則上不予選用。在正常負荷下，機泵運行工況應處于性能曲線的高效區(qū)，節(jié)約用電10%左右。

設備及管道布置盡量緊湊合理，并根據(jù)設備管道及其附件的具體保溫要求，確定最佳的保溫材料、結構和厚度，使熱損失減至最低。

4 結語

該項目所采用的關鍵技術是甲醇轉(zhuǎn)化制丙烯和芳烴工藝技術，工藝技術成熟可靠，配套的氣分單元、烷基化單元和芳構化單元，都是成熟工藝流程。生產(chǎn)采用集散型DCS自控技術，提高了綜合生產(chǎn)效率，采用一系列節(jié)能措施，節(jié)約能耗。利用甲醇生產(chǎn)附加值更高、市場更緊俏的芳烴油等產(chǎn)品，開拓了新市場領域，可以進一步拓展石化產(chǎn)業(yè)平臺，有效地提高公司的經(jīng)濟效益和產(chǎn)業(yè)競爭力。