MTBE產(chǎn)品硫含量超標(biāo)原因分析及預(yù)防措施

陳祥彬 董彩琴 張耀霞

(陜西延長石油(集團(tuán))有限責(zé)任公司延安石油化工廠，陜西 延安 727406)

MTBE產(chǎn)品硫含量超標(biāo)原因分析及預(yù)防措施

陳祥彬 董彩琴 張耀霞

(陜西延長石油(集團(tuán))有限責(zé)任公司延安石油化工廠，陜西 延安 727406)

本文闡述了MTBE產(chǎn)品硫含量超標(biāo)的現(xiàn)狀，通過因素分析，提出預(yù)防措施，進(jìn)而通過對外購甲醇原料質(zhì)量的嚴(yán)格把關(guān)、氣分原料液化氣的質(zhì)量控制、脫戊烷塔及催化蒸餾塔的優(yōu)化操作、催化蒸餾塔低點(diǎn)抽出線的輔助操作及保證設(shè)計負(fù)荷的加工量等措施，有效的降低了MTBE產(chǎn)品硫含量，對提高企業(yè)的汽油調(diào)和能力具有十分重要的意義。

MTBE產(chǎn)品；硫含量；原因分析；預(yù)防措施

0 引言

延安石油化工廠12萬噸/年甲基叔丁基醚(簡稱MTBE)裝置，以活化后的大孔徑強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂為催化劑，不考慮樹脂的活化和再生，為一次性裝填催化劑[1]。聯(lián)合二車間氣分和MTBE裝置為聯(lián)合生產(chǎn)裝置，上游氣分裝置的操作將影響到下游MTBE裝置的平穩(wěn)運(yùn)行及產(chǎn)品質(zhì)量合格。近期出現(xiàn)MTBE產(chǎn)品硫含量超標(biāo)的情況，因此分析并找出影響MTBE產(chǎn)品硫含量的因素，并采取有效的預(yù)防措施，便顯得尤為重要。

1 MTBE裝置原料及產(chǎn)品硫含量的控制指標(biāo)

1.1 原料硫含量的控制指標(biāo)

表1 甲醇及碳四原料硫含量的控制指標(biāo)

1.2 MTBE產(chǎn)品硫含量的控制指標(biāo)

MTBE是一種無色、透明、高辛烷值的液體，具有醚樣氣味，是生產(chǎn)無鉛、高辛烷值(馬達(dá)法MON101，研究法RON117)[1]、含氧汽油的理想調(diào)合組份，作為汽油添加劑，已經(jīng)在全世界范圍內(nèi)普遍使用。它不僅能有效提高汽油辛烷值，而且還能改善汽車性能，降低排氣中CO含量，利于暖車和節(jié)約燃料，蒸發(fā)潛熱低，對冷啟動有利，常用于無鉛汽油和低鉛油的調(diào)合，同時可降低汽油生產(chǎn)成本。但對于汽油國五標(biāo)準(zhǔn)，對MTBE產(chǎn)品有著硫含量的要求。MTBE硫含量的控制指標(biāo)如表2所示。

表2 MTBE產(chǎn)品硫含量的控制指標(biāo)

2 MTBE裝置醚化樹脂催化劑對硫的吸附和解析過程描述

MTBE裝置采用的是醚化樹脂催化劑，樹脂催化劑的結(jié)構(gòu)分為骨架部分、活性基團(tuán)及可交換離子三部分，強(qiáng)酸性的活性基團(tuán)為是磺酸基，可交換離子是氫離子，正常情況下異丁烯和甲醇進(jìn)入到催化劑反應(yīng)孔道中反應(yīng)生成MTBE，反應(yīng)后的產(chǎn)物會在反應(yīng)孔道內(nèi)停留一段時間，由于反應(yīng)的持續(xù)進(jìn)行，早期生成的MTBE及異丁烯和甲醇離子會伴隨物料析出，從而達(dá)到持續(xù)生產(chǎn)的目的。

當(dāng)物料中硫伴隨碳五進(jìn)入到催化劑反應(yīng)孔道內(nèi)，由于硫不與其他離子反應(yīng)，而是吸附到孔道的骨架上，同樣在停留一段時間后才隨著物料析出，而原料中硫的含量不穩(wěn)定，當(dāng)原料中硫降低后，MTBE產(chǎn)品中硫還會持續(xù)一段時間進(jìn)行解析，造成硫含量超標(biāo)的時間較長[2]。

3 MTBE產(chǎn)品中硫含量的現(xiàn)狀分析

MTBE裝置在2017年3月份進(jìn)行大檢修，4月1日開工，產(chǎn)品合格外送，但MTBE產(chǎn)品中硫含量較高，超出調(diào)和汽油的指標(biāo)。在開工初期由于汽油精制裝置未開工，導(dǎo)致氣分脫戊烷塔塔底組分碳五一直未外送，在全回流的條件下造成硫隨碳四進(jìn)入到MTBE裝置，4月8日至5月3日，硫含量較高，持續(xù)時間較長，數(shù)據(jù)如表3所示。

表3 MTBE產(chǎn)品硫含量

4 對影響MTBE產(chǎn)品硫含量的因素分析

4.1 甲醇原料的影響

甲醇原料為生產(chǎn)MTBE產(chǎn)品的原料之一，甲醇內(nèi)所帶的硫?qū)⑷窟M(jìn)入到系統(tǒng)內(nèi)，由于硫不參加反應(yīng)，而會伴隨MTBE產(chǎn)品送出裝置，進(jìn)而影響到MTBE對汽油的調(diào)和。

4.2 碳四原料的影響

由于我廠液化氣精制裝置采用胺洗+堿洗+水洗的加工工藝，因此液化氣中不可避免攜帶含硫組分，含硫組分中硫醚與碳五組分相似，碳五含量高，攜帶的硫醚隨之增多[3]。氣分裝置液化氣原料中碳五含量超標(biāo)，脫戊烷塔不能徹底分離，塔頂碳四組分中碳五組分超標(biāo)，繼而碳四原料不可避免攜帶部分含硫組分。進(jìn)入MTBE裝置后，經(jīng)過一系列反應(yīng)，含硫組分最終落入催化蒸餾塔底，致使MTBE產(chǎn)品總硫含量增大。因此氣分原料中碳五指標(biāo)的合格與否，會直接影響到MTBE產(chǎn)品，具體指標(biāo)及關(guān)系如表4和圖1所示。

表4 裝置原料控制指標(biāo)及控制裝置

圖1 三套裝置原料、產(chǎn)品及控制關(guān)系

由圖1可以看出，如果氣分裝置原料中碳五含量較高超過合格標(biāo)準(zhǔn)，會造成MTBE裝置原料不合格，進(jìn)而使得MTBE產(chǎn)品硫含量超標(biāo)，具體數(shù)據(jù)如表5所示。

4.3 操作因素的影響

(1)氣分裝置脫戊烷塔操作因素的影響

氣分裝置脫戊烷塔的作用是分離碳四和碳五組分，在原料中碳五含量超標(biāo)的情況下，會導(dǎo)致碳四產(chǎn)品或戊烷產(chǎn)品質(zhì)量不合格。如果碳四產(chǎn)品不合格會造成MTBE產(chǎn)品純度降低，硫含量升高。而戊烷產(chǎn)品不合格，會使戊烷產(chǎn)品中攜帶液化氣，造成安全隱患。根據(jù)生產(chǎn)安排，要嚴(yán)格保證戊烷產(chǎn)品合格，力爭碳四產(chǎn)品合格。

1. 青年編委任期3年。編輯部為獲聘者頒發(fā)青年編委聘書，定期邀請其參加本刊編委會、審稿專家培訓(xùn)活動和學(xué)術(shù)交流活動。

(2)MTBE裝置催化蒸餾塔操作因素的影響

MTBE裝置催化蒸餾塔是生產(chǎn)MTBE產(chǎn)品的深度反應(yīng)器，催化蒸餾塔分為三段，分別為精餾段、提餾段和反應(yīng)段。反應(yīng)段分為10段床層，每段床層裝填一定數(shù)量的樹脂催化劑。在硫組分進(jìn)入到催化蒸餾塔后，會大量的積聚在反應(yīng)床層，吸附到孔道的骨架上，在操作參數(shù)恒定的情況下，停留一段時間后，會落入塔底伴隨MTBE產(chǎn)品送出裝置。

4.4 MTBE裝置加工負(fù)荷的影響

MTBE裝置的設(shè)計加工負(fù)荷為34.24t/h[1]，在裝置開工初期，根據(jù)物料平衡安排MTBE加工量為50～53t/h，為設(shè)計負(fù)荷的146%～155%。而由于原料中碳五含量較高，導(dǎo)致大量的硫伴隨碳五進(jìn)入到MTBE裝置中，造成MTBE產(chǎn)品硫含量超標(biāo)。

5 針對影響因素，制定預(yù)防措施

5.1 對外購甲醇原料質(zhì)量的嚴(yán)格把關(guān)

在對外購甲醇進(jìn)行驗(yàn)收時，要求硫含量在5ppm以內(nèi)，驗(yàn)收分析如表6所示。

表5 原料、產(chǎn)品碳五及硫含量

表6 甲醇原料硫含量

5.2 對氣分裝置原料液化氣的質(zhì)量控制

根據(jù)氣分原料的控制指標(biāo)，匯報生產(chǎn)調(diào)度，協(xié)調(diào)降低液化氣原料中碳五含量，爭取從源頭控制硫含量，以降低碳四原料中碳五及硫含量。

5.3 操作優(yōu)化

(1)氣分裝置脫戊烷塔的優(yōu)化操作

針對近期原料中碳五含量超標(biāo)的情況，5月3日，在保證脫戊烷塔戊烷合格的前提下，適當(dāng)將回流比增大，由原來的0.5～0.8增大為0.8～1.0，可有效的降低碳四中的碳五及硫含量，起到了降低MTBE裝置原料中硫含量的目的。

(2)MTBE裝置催化蒸餾塔的優(yōu)化操作及低點(diǎn)抽出線的輔助操作

①由于硫組分在進(jìn)入到催化蒸餾塔后會停留一段時間，為了解決此問題，5月4日，將催化蒸餾塔回流比適當(dāng)增大，由原來的0.8～1.0增大為1.0～1.2，可有效的縮短硫組分的停留時間。

②催化蒸餾塔低點(diǎn)抽出線的位置位于重沸器(301-E-110)的最低端，可每天利用離心泵對低點(diǎn)物料抽出，有利于加快硫組分隨MTBE的外送，縮短硫含量持續(xù)高的時間。

5.4 保證設(shè)計負(fù)荷的加工量

在物料平衡允許的條件下，盡量保證按照裝置設(shè)計加工負(fù)荷進(jìn)行加工。

6 采取措施后的效果

通過調(diào)整操作，MTBE產(chǎn)品硫含量有所下降，并呈現(xiàn)硫含量在10ppm以內(nèi)的良好態(tài)勢。具體數(shù)據(jù)如表7所示。

表7 MTBE產(chǎn)品硫含量

7 結(jié)語

針對MTBE產(chǎn)品硫含量超標(biāo)的情況，提出了有效的預(yù)防措施，通過對外購甲醇和碳四原料質(zhì)量的把關(guān)、脫戊烷塔及催化蒸餾塔的優(yōu)化操作、催化蒸餾塔低點(diǎn)抽出線的輔助操作及保證設(shè)計負(fù)荷的加工量等措施，有效的降低了MTBE產(chǎn)品硫含量，為調(diào)和合格的國五汽油做出積極貢獻(xiàn)。

[1]劉長慶,李建平，等.12萬噸/年MTBE裝置操作規(guī)程[S].2009,3.

[2]高步良.MTBE生產(chǎn)技術(shù) MTBE技術(shù)協(xié)作組[M].2003.

[3]王旭波.MTBE裝置催化劑壽命分析及對策[J].石油化工應(yīng)用.2008,(4)：109-114.

陳祥彬(1987- )，男，內(nèi)蒙古自治區(qū)赤峰人，工程師，從事石油化工生產(chǎn)、技術(shù)管理工作。