浅谈操作条件对DMTO装置甲醇单耗的影响

赵正伟

（中煤陕西榆林能源化工有限公司，陕西榆林，719000）

摘要:DMTO装置现在运行的有13套，180万吨甲醇处理量的装置有10套，100万吨处理量的3套。随着同类项目对标和运行经济性分析，甲醇单耗的概念越来越突出，相比之下催化剂单耗的指标显得并不那么重要了。在生焦不变的前提下，全年甲醇单耗每0.01的数值下降可提升项目1000万元以上的经济效益。本文分析在同样催化剂条件下，操作条件对甲醇单耗的影响。

关键词:定碳  反应压力  反应温度  水醇比  藏量

综述：

甲醇单耗的高低是多种因素共同作用的结果，催化剂选型和甲醇原料指标是关键。操作条件如催化剂定碳、水醇比、反应温度、反应压力、藏量、再生温度是影响因素。这些因素互相作用，互相影响。现在以180万吨DMTO装置为例，谈谈操作条件对甲醇单耗的影响。

定碳影响：DMTO反应要求催化剂留有一定的定碳，合适的定碳在保证转化率的同时保持着较高的选择性。待生定碳和再生定碳相互影响。实践证明：对没有预积碳的装置，2%-2.2%是较为合适的再生定碳；8.0%-8.3%是较为合适的待生定碳。更高的定碳会影响转化率，更低的定碳会影响选择性。再生定碳相对恒定的条件下，产品气中二甲醚的含量与待生定碳呈正比关系，笔者认为水洗塔顶产品气中二甲醚含量300ppm左右较为合适，此时待生定碳约为8.2%。

反应压力：较低的反应压力对DMTO反应有利，高压下乙烯丙烯选择性有较为明显的降低。反应压力与装置加工负荷，水醇比，设备压降，水洗塔顶温度，下游气压机负荷都有关系。一般认为：反应压力不宜大于0.115MPa，必要时可采用降低水洗塔顶温的方式降低反应压力。水洗塔顶温度降低，产品气中水含量减少，气压机抽气加大，反应压力降低。明显的现象是水洗塔顶温降低，压缩机二三段凝液量减少。

反应温度：反应温度可小幅改变乙丙比，同时也影响反应生焦。高生焦对装置综合效益影响大，是影响装置经济型的重要因素。因此，高生焦是我们不希望有的。一般认为，反应温度控制480℃-483℃，反应温度大于485℃以后反应生焦增大明显若需长期以高反应温度运行，需以实际液收测算装置综合效益是否增加。

水醇比：实践证明，水醇比较低时反应组分偏重，生焦略有增加；较高的水醇比会造成装置能耗增加，污水处理量增大，反应稀相藏量增加。笔者认为17%-18%的甲醇含水较为合适，指的是甲醇气相中的水与甲醇气相中水与精甲醇和的比值。

再生温度：一般认为再生温度过低，低于650℃，烧焦不完全，易发生碳堆；再生温度过高，高于680℃，烧焦程度过大，产品气中碳四含量增加。一般认为，675℃的烧焦温度较为合适。

藏量：本文重点论述藏量对反应的影响。长期以来，我们忽视了藏量对甲醇单耗的影响。反应器密相藏量，反应器稀相藏量和再生器藏量，对甲醇单耗均有影响。反应藏量高低直接影响反应时间，反应时间影响着反应深度；再生藏量高低直接影响烧焦时间，影响再碳烧焦后“碳池”的活性。同时反应器密相藏量高低影响着催化剂综合活性。本文不谈存留反应器底部的仪表未计量的藏量，因此反应器密相藏量指WIC1101的数值，反应器稀相藏量指WI1102与WIC1101的差值，再生藏量指WI1104。

WIC1101的高低与加工量成正比，同时受水醇比、反应温度、反应压力和定碳的影响。反应器密相藏量影响反应时间进而影响反应深度，其他条件如水醇比、反应温度、反应压力也能影响甲醇反应时间。反应器密相藏量高低影响催化剂综合活性，定碳高低也影响着活性。这些因素相互作用，相互制约又彼此依附着。当水醇比、反应温度、反应压力、定碳处于上文描述的范围内时，WIC1101偏高，反应深度过大，副反应增多，同时生焦会增大；WIC1101偏低，反应转化率变差，密稀相温差减小，副产物增多；因此，合适的反应器密相藏量对反应至关重要。一般可以这样确定：因反应压力对此项影响较大，所以分两种情况。当反应压力在0.105±0.002时，WIC1101=装置负荷率/2.35；当反应压力在0.113±0.002时，WIC1101=装置负荷率/2.49；比如：装置负荷116%，反应压力0.105MPa，合适的WIC1101=116/2.35=49.4吨; 装置负荷116%，反应压力0.113MPa，合适的WIC1101=116/2.49=46.6吨。因为还受水醇比，反应温度，和定碳的影响，所以计算值还要考虑这三项的影响。如在稳定态时，反应温度升高，水醇比降低，定碳降低要在原基础上适当降低WIC1101;反应温度降低，水醇比升高，定碳升高时则需要适当提高WIC1101，小幅波动时可不调整，影响较大时可按照0.5t的变化调整，并观察产品气组分的变化。

稀相藏量：反应器总藏量WI1102与WIC1101的差值就是稀相藏量，一般认为产品气组分变重与这些稀相的催化剂有直接关系。稀相藏量越高，组分中碳四碳五含量越高，反之亦然。稀相藏量与处理负荷，反应压力和水醇比有关系。其中，负荷决定工厂效益，调整时先保负荷，反应压力尽可能低控。而太多的稀释蒸汽补入将增大甲醇进料分布器喷嘴处的线速造成稀相藏量高。因此水醇比并不是越高越好。调整水醇比时，在补入蒸汽选择上优先选择低压蒸汽FIC1102，不建议选用反应内取热保护蒸汽FI1160。等量下，FI1160温度高，膨胀系数大，对应甲醇进料分布器处的线速更高。反应内取热保护后温度380℃，不保护440℃，对40℃的甲醇来说，保护后的管束投用时温差很大。参照内取热的设计，管束可以干烧，所以内取热保护并不是绝对的。

再生器藏量：再生藏量低，停留时间短，影响烧焦效果；再生藏量过低，低于封住一旋防倒锥的料封高度，催化剂会大量跑损；再生藏量过高，达到过渡段一半以上的高度时，催化剂跑损增加；藏量高，停留时间长，烧焦程度过深，破坏催化剂活性；因此合适的再生器藏量对运行，对消耗都很重要。一般认为，WI1104在45-48之间较为合适。

以上观点是作者在生产实际中通过对比产品选择性，甲醇单耗摸索出的自认为较好的操作条件，不对之处请多多指教。

参考文献：甲醇制烯烃刘中民等著，科学出版社。