MTBE装置节能降耗浅析

郭琪 李雅珍 田琛

摘要：国家对环保问题不断重视，使得 MTBE 节能降耗迫在眉睫，只有从多方面采取改进措施，才能够实现节能降耗目标。

关键词：MTBE;异丁烯;蒸汽;节能降耗

MTBE为甲基叔丁基醚的英文缩写，是一种高辛烷值汽油添加剂，化学含氧量较甲醇低得多，利于暖车和节约燃料，蒸发潜热低，对冷启动有利，常用于无铅汽油和低铅油的调合。也可以重新裂解为异丁烯，作为橡胶及其它化工产品的原料，化工产业在发展中，经常会使用到 MTBE 化学试剂与 MTBE 装置，提升生产效率，增加经济收入。但此装置在使用中，存在诸多问题，例如甲醇回收系统出现腐蚀现象、MTBE 装置蒸汽用量等，并且对环境造成破坏，国家对环保问题不断重视，使得 MTBE 节能降耗迫在眉睫。只有从多方面采取改进措施，才能够实现节能降耗目标。

1 MTBE装置简介

玉门油田分公司炼油化工总厂MTBE装置，于2005年4月动工兴建，2006年7月建成，设计规模为2.5万吨/年，投资4200多万元，占地面积为810m2。本装置以气分装置的碳四和外购甲醇为原料，其产品MTBE是高辛烷值汽油的重要添加剂。装置的生产工艺采用齐鲁石油化工研究院开发的催化精馏专利技术，初步设计由齐鲁石油化工设计院编制，施工图设计由齐鲁石化设计院负责。MTBE脱硫系统，于2014年8月动工兴建，2014年12月建成投产，采用MTBE萃取蒸馏降总硫技术，对MTBE实施萃取再蒸馏，低硫的MTBE从塔顶蒸出，高硫馏分在塔底循环，高度富集了含硫化合物的副产物部分从塔底抽出，作为加氢系统的原料。目前装置分为三个操作单元：醚化反应及催化精馏单元、甲醇回收单元和MTBE脱硫单元，完成醚化反应、精馏、碳四水洗、甲醇回收和MTBE脱硫五个工序。

2 目前装置存在的技能降耗方面的问题

2.1 C4原料中的异丁烯含量不能准确测量的问题

从气分装置来的原料C4与甲醇经过混合并控制醇烯比（摩尔比）在1.05～1.1之间，进入到催化剂床层后，在0.9±0.05MPa的压力下发生醚化反应生成MTBE。

但是由于不能精确计量原料C4中异丁烯含量，往往会造成副反应的发生，副反应产物DIB、TBA本身的辛烷值较高，留在MTBE产品中，不影响其使用性能，二甲醚的形成取决于温度、空速和甲醇浓度，其选择性很低，由于它的沸点很低，所以最终收集在C3烃中而不含在MTBE产品中，其余碳四组分与甲醇均不发生反应，可视为在工艺条件下的惰性物质，但都会造成装置能耗的浪费。

2.2 甲醇回收塔的腐蚀問题

从催化精馏上塔T101/B塔顶流出的未反应C4与甲醇形成的共沸物，经E104冷凝器冷却后，进入甲醇萃取塔T102。选择萃取的方法回收其中的甲醇，以水作为萃取剂（水与C4不互溶，却能与甲醇完全互溶）。水从塔T102的上部进入，未反应C4与甲醇的共沸物从底部进入，水为连续相，未反应C4为分散相，二者逆相流动，在筛板塔盘的作用下，两相充分接触并完成传质萃取过程，使醚后C4中的甲醇进入水相，形成甲醇水溶液。未反应C4相经水洗塔顶扩大段的减速沉降，脱除其中的游离水后排出装置，一路可进入到液态烃站的液化气成品罐，另一路可进入到汽油调和中间罐。水洗塔底排出的甲醇水溶液预热后进入甲醇回收塔T103。甲醇回收塔T103采用常规蒸馏的方法，根据水和甲醇的沸点（挥发度）不同达到分离甲醇和水的目的。塔顶得到纯度≥95.0%的甲醇循环利用，塔釜排水中含甲醇小于5%。

当 MTBE 装置在使用一段时间后，其甲醇回收系统便会出现腐蚀等问题，腐蚀现象最为严重的部位位于萃取塔。主要原因是由于萃取塔结构在制造时，使用到的原材料为碳钢设备，此种材质较易被腐蚀，在剩余C4取样过程中会从过滤器中发现红黑色的腐蚀杂质。

2.3 蒸汽用量问题

催化精馏塔A使用蒸汽进行加热，由于塔A底部存有催化剂，影响塔的加热效率，同时，蒸汽波动也会导致能耗升高。MTBE降硫塔T104底部重沸器使用蒸汽加热，由于塔内萃取防胶剂的加入量不够稳定可能导致塔底胶子，从而影响塔的加热效率，造成蒸汽浪费。

3采取的节能降耗措施

3.1 精准测量C4中异丁烯含量

精准测量MTBE原料C4中异丁烯的含量可以精确调整醇烯比从而减少副反应的发生，减少装置能耗。具体措施是启用在线色谱分析仪，实时监控C4中异丁烯的含量，及时调整醇烯比。

3.2 采取措施降低腐蚀程度

首先，监控脱盐水的纯度，确保萃取水的酸碱值在正常范围内。其次，在设备使用初期，需要严格把控原材料温度，通过降低反应器的反应温度，从而达到控制磺酸基团、避免腐蚀的作用。还应当控制醇烯比例，从而能够对反应后生产的水进行控制，避免出现水量过多，导致酸基团在水浸泡作用下逐渐脱落。最后，针对吸氧出现的腐蚀问题，可采用断绝氧气的方式得以实现。但在实际中，完全断绝氧气操作十分困难。

3.3 减少蒸汽损耗

首先，根据气温实时调节进料加热器E101蒸汽开度，减少蒸汽使用量，还可以通过切换离子保护器保证进料温度满足工艺要求。其次，对催化精馏塔底，T103底，T104底部乏汽框架分别加装疏水阀门，达到阻气排水的目的，从而减少蒸汽损耗，然后严格根据操作规程保证萃取防胶剂的准确连续加入，减少脱硫塔T104结胶现象，达到提高蒸汽使用效率的目的。最后考虑使用全厂凝结水回收系统回收的凝结水代替蒸汽成为各塔热源从而达到节能的目的。

4 总结

对 MTBE 装置实施节能降耗措施，充分发挥其优势，在未来化工与其他行业发展中，MTBE 将起到重要作用，从多方面采取节能降耗措施，在保护环境的同时，提升生产效率，促进化工行业与其他行业的高速发展。

参考文献：

[1]李季恢.MTBE 装置节能降耗分析 [J].化工管 理，2017，（14）：202～203.

[2]计洪旭，纪燕飞.迷宫压缩机在 MTBE 装置热泵系统中的工业应用研究 [J].压缩机技术，2017，（01）：34～36.

[3]王宏铎.JLDI 公司 MTBE 装置建设项目质量管理研究 [D].大连理工大学，2016.