DMTO裝置運行負荷對雙烯收率及能耗的影響研究

王天翔

摘 要：隨著甲醇制烯烴工藝的發(fā)展，技術愈加成熟，對DMTO裝置的雙烯收率和能耗要求越來越高，控制最優(yōu)的運行負荷尤為重要。文章主要根據(jù)陜西延長石油延安能源化工有限責任公司DMTO裝置的實際運行情況，闡述了在不同運行負荷下DMTO裝置雙烯收率和能耗的變化情況，找出最佳的運行負荷，為同類裝置的生產(chǎn)經(jīng)營、節(jié)能降耗提供一定的指導依據(jù)。

關鍵詞：DMTO裝置;雙烯收率;能耗;運行負荷

中圖分類號：TP18文獻標識碼：A文章編號：1674-1064（2021）08-00-02

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.08.005

某化工公司DMTO裝置采用中國科學院大連化學物理研究所、新興能源科技有限公司、中石化洛陽工程有限公司共同開發(fā)的DMTO專利工藝技術;烯烴分離單元采用美國LUMMUS公司的烯烴分離技術，生產(chǎn)以聚合級乙烯和聚合級丙烯為主的烯烴產(chǎn)品，裝置設計運行負荷為70%～110%。2020年受新冠疫情、低油價和煤價小幅上漲的影響，甲醇制烯烴效益被嚴重削弱，如何實現(xiàn)企業(yè)的經(jīng)濟效益最大化，裝置能耗的精細化管理，顯得尤為重要。2020年1月至9月，該公司為控制全廠的物料平衡，DMTO裝置在64%～106%之間多次升降負荷，文章對升降負荷期間的運行數(shù)據(jù)進行了統(tǒng)計分析。

1 裝置運行負荷對雙烯收率的影響

DMTO反應中，影響雙烯收率（乙烯和丙烯收率）的主要因素有反應溫度、反應壓力、空速、劑醇比和催化劑定碳[1]。延安能化DMTO裝置采用了中科催化（大連）新技術開發(fā)有限公司的型號為DNL12C-VII-02的催化劑，此催化劑具有活性高、生焦率低的特點。在低負荷情況下，無法將催化劑的循環(huán)量降至合適的運行區(qū)間，因此低負荷運行情況下裝置的空速、劑醇比和催化劑定碳受到影響，從而影響了雙烯收率。在反應溫度、反應壓力不變的情況下，雙烯收率隨裝置運行負荷的變化如圖1所示。

由圖1可知，運行負荷在65%～75%之間時，雙烯收率較低，隨著裝置運行負荷的增加，雙烯收率逐漸增加;在裝置負荷達到95%～106%負荷時，裝置收率達到最高，因此DMTO裝置高負荷情況下更有利于裝置雙烯收率的提高。

2 裝置運行負荷對能耗的影響

DMTO裝置正常生產(chǎn)過程中所需的公輔物料，主要有生產(chǎn)水、除鹽水、9.8MPa高壓蒸汽、1.0MPa低壓蒸汽、0.5MPa低低壓蒸汽、工廠風、低壓氮氣。

根據(jù)DMTO裝置的實際運行數(shù)據(jù)，計算出在不同運行負荷條件下，每加工1噸精甲醇所消耗的水、汽、風的變化，如表1所示。

2.1 裝置運行負荷對新鮮水和除鹽水消耗量的影響

在我國，煤化工企業(yè)大部分分布在西北干旱地區(qū)，而煤化工行業(yè)又是一個典型的高水耗行業(yè)，無論是傳統(tǒng)煤化工企業(yè)還是煤制烯烴等新型煤化工企業(yè)，目前都面臨著高水耗問題。高水耗問題已經(jīng)成為制約我國煤化工行業(yè)快速發(fā)展的關鍵因素之一[2]，因此，DMTO裝置必須嚴格控制水耗問題。

根據(jù)表1的統(tǒng)計分析可知，隨著裝置負荷的提高，加工噸甲醇消耗的生產(chǎn)水和除鹽水量逐漸降低。如果以100.9%負荷為基準，74%運行負荷時生產(chǎn)水消耗量增加了89.3%，除鹽水消耗量增加了31.4%，因此DMTO裝置負荷越高，越有利于裝置水耗的控制。

2.2 裝置運行負荷對蒸汽消耗量的影響

蒸汽是化工企業(yè)各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)的主要能源之一，降低蒸汽的消耗量對化工企業(yè)的節(jié)能降耗和降本增效起著十分重要的作用。因此，了解DMTO裝置在不同運行負荷條件下的蒸汽消耗量，對于優(yōu)化企業(yè)能源管理意義重大。

根據(jù)圖2的分析趨勢可知，隨著裝置負荷的提高，加工噸甲醇消耗的9.8MPa高壓蒸汽和1.0MPa低壓蒸汽逐漸降低，裝置106%負荷運行時這兩個等級的蒸汽消耗量降至最低。如果以100.9%負荷為基準，74%運行負荷時加工噸甲醇高壓蒸汽消耗量增加了38.5%，低壓蒸汽消耗量增加了31.7%。DMTO裝置中，低低壓蒸汽主要用于汽化液相甲醇和為烯烴分離單元換熱器提供熱源。根據(jù)圖2可知，裝置負荷在64%～81%時，加工噸甲醇低低壓蒸汽的消耗量較大;裝置負荷在90%～96%時，低低壓蒸汽的消耗量最低;裝置負荷在96%～106%之間時，隨著裝置負荷逐漸增加，加工噸甲醇低低壓蒸汽的消耗量也在增加。

2.3 裝置運行負荷對氮氣和工廠風消耗量的影響

根據(jù)圖3的分析趨勢可知，隨著裝置負荷的提高，加工噸甲醇消耗的工廠風和低壓氮氣量逐漸降低。裝置106%負荷運行時，這兩個等級的蒸汽消耗量降至最低。如果以100.9%負荷為基準，74%運行負荷時加工噸甲醇工廠風消耗量增加了43.0%，低壓氮氣消耗量增加了88.5%。

3 結語

“安、穩(wěn)、長、滿、優(yōu)”的運行工況是化工企業(yè)一貫追求的目標，但是在實際生產(chǎn)過程中存在諸多不確定因素，因此生產(chǎn)負荷的波動也屬于正?，F(xiàn)象。文章旨在闡述不同運行負荷下DMTO裝置雙烯收率和能耗的變化情況，以找出最佳的運行負荷。從分析數(shù)據(jù)可知，DMTO裝置的較優(yōu)負荷運行區(qū)間為95%～106%。

參考文獻

[1] 劉中民等.甲醇制烯烴[M].北京：科學出版社，2015.

[2] 劉艷麗，劉戈.煤化工行業(yè)高水耗問題分析與探討[J].煤炭科學技術，2016，4（44）：189-195.