许洪俊
（中石化项目管理有限公司，江苏省南京市２１００００）
摘要：甲醇制烯烃（ＭＴＯ）项目普遍存在急冷水中含有有机物及催化剂粉末的情况，导致水洗塔操作不稳定，换热器换热效率下降，需经常离线清洗，运维劳动强度大、费用高，严重影响装置的长期、安全稳定运行。通过分析比较目前常用的几类分离方法，提出沸腾床过滤法在急冷水的深度净化上具有较大竞争优势，重点对沸腾床的分离过程进行了详细介绍。结合实际案例，提出沸腾床过滤技术在ＭＴＯ急冷水中的改造方案，通过已实施的项目，ＭＴＯ急冷水中的总悬浮物浓度由改造前的２０００ｍｇ／Ｌ降至小于３０ｍｇ／Ｌ，为ＭＴＯ急冷水系统的稳定运行提供了保障。 关键词：沸腾床过滤 ＭＴＯ 急冷水 催化剂细粉
甲醇制烯烃（ＭＴＯ）是煤化工的重要组成部分，是煤制烯烃项目的核心装置。ＭＴＯ反应再生单元主要是将甲醇转化生成乙烯、丙烯等低碳烯烃，并通过急冷水系统将产品气冷凝，脱除夹带的催化剂、氧化物、烃类及回收热量。急冷水系统的工艺水在系统中不只存在于反应再生单元，同时也经过分离单元加热器及空冷器等设备，急冷水中杂质如处理不达标将影响ＭＴＯ装置的长期稳定运行。
１ ＭＴＯ急冷水系统存在的问题
多套已投产的采用高效甲醇制烯烃全流程技术的ＭＴＯ装置（Ｓ ＭＴＯ装置）均采用了催化流化床反应技术，催化剂颗粒小、易夹带，产品气会夹带部分细小含磷催化剂颗粒进入水系统。装置在开车一段时间后，都出现了水洗塔压差波动频繁；水洗水系统换热器换热效率下降；空冷器堵塞，需频繁离线清洗换热器；急冷水连续排放造成下游污水处理装置来水磷含量超标，水质不合格。同时由于急冷水夹带有机物杂质及催化剂粉末，造成仪表阀门导压管堵塞、仪表指示波动、控制阀门的阀座与阀芯及测量仪表的取源部件冲刷严重、工艺介质在仪表设备上结垢严重，使仪表测量误差增大［１］，影响装置的稳定操作。
２ 原因分析
２．１ 反应副产物复杂
尽管ＭＴＯ反应原料相对单一，但副反应极其复杂。反应产物种类繁多，产品气中油类物质约占产品气总量的０．３％［２］，其中低凝固点的油蜡类物质会在低温区冷凝析出，凝固到塔盘和换热器表面，使得换热热阻急剧增大，造成水洗塔、换热器和复合空冷器换热效率下降。
２．２ 催化剂细粉进入水洗水系统
之所以有催化剂细粉由ＭＴＯ反应再生系统进入到水洗水系统中，主要是由于催化剂在反应床层中互相碰撞磨损、再生后由高温进入到低温反应环境中发生热崩；反应器及后路系统旋风分离器分离的局限性；急冷塔洗涤催化剂能力有限。水洗水中截留的催化剂粒径基本在０～５μｍ，总悬浮物浓度在２０００ｍｇ／Ｌ左右。相较于急冷水的大粒径催化剂而言，水洗水的小粒径催化剂去除更困难，更容易在换热器、复合空冷器和旋液除油器等水洗水系统设备沉积，与油蜡类物质形成油泥并挂壁结垢，堵塞换热设备，造成换热设备换热效率降低［３］。
３ 急冷水分离技术比较
多家企业采取了在急冷水中注入分散剂及萃取剂［４］、急冷塔改造［５］、增加急冷水回流比和增加备用设备等改造方案，取得了一些效果，但随着装置运行时间的延长，有机物与颗粒结聚，系统压力降增大及管路堵塞问题又反复出现，且在急冷水中注入药剂对下游污水装置的处理能力也提出了更高的要求。这些方案只延缓了结聚的时间，
收稿日期：２０２０－１０－１５；修改稿收到日期：２０２１－０１－２６。
作者简介：许洪俊，高级工程师，本科，１９９５年毕业于中国科学技术大学应用化学专业，从事石油化工装置的技术管理工作。：１３７７０６８７７１８，Ｅ ｍａｉｌ：ｘｕｈｏｎｇｊ＠ｓｉｎｏｐｅｃ．ｃｏｍ。
不能彻底解决问题。理论上，将急冷水中的杂质去除或降低至可接受的范围是最可靠的办法。从垢样可以看出，系统结垢是水中有机物与催化剂粉末共同作用的结果。可供选择的分离方法主要
有重力沉降法、离心分离法、介质过滤法［６］、膜分
离法、沸腾床分离法等，对各分离技术的工作原理、特点及缺点分析对比见表１。
从工艺路线、环保、投资和竞争力等方面综合考虑，采用沸腾床分离技术进行急冷水的深度净化，是相对经济合理的方案。
表１ 几种分离技术对比
Ｔａｂｌｅ１ Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｓｅｖｅｒａｌｓｅｐａｒａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ
沸腾床分离技术利用固定颗粒床深层过滤原理，通过床层介质碰撞、截留、吸附作用实现物料中悬浮物的分离。当床层饱和后，从床层底部加
入气相、液相进行再生操作，使床层完全流化，呈沸腾状；流化后的介质颗粒在三相分离器中做自转 公转耦合运动，通过形成的离心力及脉动作用强化介质颗粒表面比孔道污染物的脱附，达到介质颗粒高效再生的目的；再生完全后，介质颗粒返回至下部床层，根据粒径梯度或密度梯度自然沉降分层，形成初始排序。沸腾床分离技术原理见图１。
图１ 沸腾床分离技术原理示意Ｆｉｇ．１ Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｄｉａｇｒａｍｏｆｅｂｕｌｌａｔｅｄｂｅｄ
ｓｅｐａｒａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
沸腾床分离过程将正常运行、反向流化、旋流洗涤、介质与污染物分离、介质沉降分层５个过程集于一台设备内，具有分离效率优、分离精度高、
再生效果好、投资成本小、运行能耗低等优点。沸腾床分离过程示意如图２所示。
图２ 沸腾床分离过程示意
Ｆｉｇ．２ Ｓｃｈ
ｅｍａｔｉｃｏｆｅｂｕｌｌａｔｅｄｂｅｄｓｅｐａｒａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓ
４ Ｓ ＭＴＯ急冷水技术改进方案
在Ｓ ＭＴＯ工艺现有流程中，将急冷水原液引入沸腾床过滤系统进行分离，脱除催化剂细粉。
经过系统处理后，急冷水清液返回急冷塔。由设备排污口排出的再生液送至原有渣浆罐，经渣浆泵送至渣浆沉降罐；再生用氮气由界区外引入，再生后的混合废气送至渣浆罐，由罐顶放空口外排。
改造流程如图３所示。
通过上述改造，经已使用单位的情况分析，过滤前急冷水总悬浮物浓度平均为２０００ｍｇ／Ｌ，经沸腾床过滤之后急冷水总悬浮物浓度降至低于３０ｍｇ／Ｌ，ＣＯＤ值有一定下降，极大地延长了系统检修切出清洗的时间，外排污水量也有明显下降。
图３ 沸腾床过滤技术处理ＭＴＯ急冷水工业流程
Ｆｉｇ．３ ＩｎｄｕｓｔｒｉａｌｐｒｏｃｅｓｓｏｆｔｒｅａｔｉｎｇＭＴＯｑｕｅｎｃｈｗａｔｅｒｂｙｅｂｕｌｌａｔｅｄｂｅｄｆｉｌｔｒａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
以１．８Ｍｔ／ａＭＴＯ装置为例，预计年节约装置检修费用约３００万元，节约清洗费用约３９０万元，节约污水处理费用约４００万元，项目可以在两年内收回投资。
５ 结论和建议
通过对急冷水系统堵塞原因的分析，可以看到在ＭＴＯ装置中，急冷水系统的污堵主要是各类有机物
和催化剂颗粒的共同作用及长期积累的结果。通过去除催化剂颗粒来阻止它们间的相互作用，减缓系统污染物的积聚速度，有效延长设备运行周期。
通过综合比较各类分离技术及分析沸腾床过滤器的工作原理、工程改造内容，发现沸腾床过滤器具有分离固体颗粒效果好、改造难度小，投资回收周期短，工艺操作简单等优点，在工程项目的实践中具有现实的应用价值。改造后，ＭＴＯ装置急冷水系统固体总悬浮颗粒浓度在过滤后小于３０ｍｇ／Ｌ，较好地保证了急冷水系统的稳定运行。采用沸腾床分离技术是ＭＴＯ装置改进急冷水系统的较好的技术方案。
建议对ＭＴＯ催化剂的技术做进一步研究，从ＭＴＯ装置反应再生系统的源头上尽量减少催化剂粉末的产生，减少副反应产物的产生；对于水中有机物的去除可以采取聚集器等方式做进一步处理。
参考文献
［１］赵兆甲．甲醇制烯烃工艺急冷水与水洗水系统仪表技改长周期运行对策［Ｊ］．化工管理，２０２０（１５）：１８０ １８１．
［２］邢爱华，刘斌，张锐，等．甲醇制烯烃工艺废水处理技术研究进展［Ｊ］．现代化工，２０１３，３３（９）：１７ ２１．
［３］刘洋，杨同华，冯鑫龙．甲醇制烯烃工业装置水洗水系统问题分析及改进措施探讨［Ｊ］．天然气化工（Ｃ１化学与化工），２０１９，４４（４）：９２ ９５．
［４］安学波．甲醇制烯烃工艺水系统堵塞问题进展［Ｊ］．化工设计通讯，２０１７，４３（９）：８．
［５］赵彬．６０万吨／年Ｓ ＭＴＯ装置分离 急冷塔技术改造［ＤＳ／ＯＬ］．中文科技期刊数据库（全文版）工程技术，２０１７（３）：１２４［２０２０ １０ １５］．ｈｔｔｐ：／／ｅｐｕｂ．ｃｑｖｉｐ．ｃｏｍ／ａｒｔｉｃｌｅｄｅｔａｉｌ．ａｓｐｘ？ｉｄ＝１００００００７６０４９９＃ｖｉｅｗｉｍｇ．
［６］董家辉，李文正．ＭＴＯ装置急冷水过滤技术介绍［Ｊ］．天津化工，２０１９，３３（４）：４２ ４３．
（编辑 胡艳芳）
（下转第６０页）
油炼制与化工，２００８，３９（１１）：６２ ６５．
［１５］孙鹏，周世昌，杨子江，等．论火车槽车原油卸车损耗及降耗措施［Ｊ］．中国新技术新产品，２０１２（６）：１４０．
［１６］张华东．石化企业储罐呼吸损耗计算及比较分析［Ｊ］．中国资源综合利用，２０１８，３６（８）：１８６ １９０．［１７］田书斌．塔河油田双螺杆油气混输泵机械密封选型分析［Ｊ］．水泵技术，２０１４（１）：１９ ２２．
［１８］中国石油和化学工业联合会．液体装卸臂工程技术要求：ＨＧ／Ｔ２１６０８—２０１２［Ｓ］．北京：中国计划出版社，２０１２：２７．
（编辑 于丰锴）
Ｐｒｏｃｅｓｓｄｅｓｉｇｎａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｕｍｍａｒｙｏｆｖｉｓｃｏｕｓｏｉｌｕｎｌｏａｄｉｎｇ
ＬｉａｎｇＦｅｎｇ
（ＳＩＮＯＰＥＣＱｉｎｇｄａｏＲｅｆｉｎｉｎｇ＆ＣｈｅｍｉｃａｌＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｑｉｎｇｄａｏ，Ｓｈａｎｄｏｎｇ２６６５００）膜分离装置
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｓｏｌｖｅｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｓｓｕｃｈａｓｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ，ｓａｆｅｔｙ，ｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ，ｌａｎｄｏｃｃｕｐａｔｉｏｎｏｆｖｉｓｃｏｕｓｏｉｌｕｎｌｏａｄｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｗｉｔｈｓｅｌｆ ｕｎｌｏａｄｉｎｇｔａｎｋ，ｔｈｅｖｉｓｃｏｕｓｏｉｌｕｎｌｏａｄｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｗｉｔｈｏｕｔｓｅｌｆ ｕｎｌｏａｄｉｎｇｔａｎｋｉｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄ．Ａｆｔｅｒｃａｎｃｅｌｌｉｎｇｓｅｌｆ ｕｎｌｏａｄｉｎｇｔａｎｋ，ＤＮ６００ｌａｒｇｅｄｉａｍｅｔｅｒｍａｎｉｆｏｌｄｉｓｕｓｅｄａｓｂｕｆｆｅｒｔａｎｋｉｎｆｒｏｎｔｏｆｐｕｍｐ，ｔｗｉｎ ｓｃｒｅｗｐｕｍｐｉｓｕｓｅｄｆｏｒｔｒａｎｓｆｅｒｒｉｎｇｏｉｌ，ａｎｄｄｏｕｂｌｅ ｆｌａｎｇｅｒｅｍｏｔｅｌｅｖｅｌｇａｕｇｅｉｓｓｅｔｔｏｐｒｅｄｉｃｔｔｈｅｃｏｍｐｌｅｔｉｏｎｔｉｍｅｏｆｕｎｌｏａｄｉｎｇ．Ｔｈｅｒｅｉｓｎｏｎｅｅｄｔｏｓｅｔｔｈｅｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇｆａｃｉｌｉｔｉｅｓｓｕｃｈａｓｔｈｅｅｘｈａｕｓｔｔｒｅａｔｍｅｎｔｏｆｔｈｅｓｅｌｆ ｕｎｌｏａｄｉｎｇｔａｎｋａｎｄｔｈｅｈｉｇｈｐｏｉｎｔｅｘｈａｕｓｔｐｉｐｅｏｆｍａｎｉｆｏｌｄ．Ａｆｔｅｒａｐ ｐｌｙｉｎｇｔｈｅｎｅｗｐｒｏｃｅｓｓ，ｉｔｈａｓｒｅａｃｈｅｄｔｈｅｄｅｓｉｇｎｃａｐａｃｉｔｙｏｆｕｎｌｏａｄｉｎｇ１．０Ｍｔｆｕｅｌｏｉｌｐｅｒｙｅａｒ，ｗｉｔｈｔｈｅａｄ ｖａｎｔａｇｅｓｏｆｚｅｒｏｄｉｓｃｈａｒｇｅｏｎｓｉｔｅ，ｈｉｇｈｕｎｌｏａｄｉｎｇｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ，ｐｒｅｄｉｃｔａｂｌｅｃｏｍｐｌｅｔｉｏｎｔｉｍｅ，ｓｍａｌｌｌａｎｄｏｃｃｕｐａ ｔｉｏｎ，ｌｏｗｉｎｖｅｓｔｍｅｎｔａｎｄｏｐｅｒａｔｉｏｎｃｏｓｔｓ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｖｉｓｃｏｕｓｏｉｌ，ｕｎｌｏａｄｉｎｇｗｉｔｈｓｅｌｆ ｕｎｌｏａｄｉｎｇｔａｎｋ，ｕｎｌｏａｄｉｎｇｗｉｔｈｏｕｔｓｅｌｆ ｕｎｌｏａｄｉｎｇｔａｎｋ，ｐｒｏｃｅｓｓｄｅｓｉｇｎ，ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ
（上接第２４页）
ＳｕｍｍａｒｙｏｎｔｒｅａｔｍｅｎｔｏｆＭＴＯｑｕｅｎｃｈｗａｔｅｒ
ｂｙｆｌｕｉｄｉｚｅｄｂｅｄｆｉｌｔｒａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
ＸｕＨｏｎｇｊｕｎ
（ＳＩＮＯＰＥＣＰｒｏｊｅｃｔＭａｎａｇｅｍｅｎｔＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｎａｎｊｉｎｇ，Ｊｉａｎｇｓｕ２１００００）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｑｕｅｎｃｈｗａｔｅｒｏｆｍｅｔｈａｎｏｌｔｏｏｌｅｆｉｎ（ＭＴＯ）ｐｒｏｊｅｃｔｇｅｎｅｒａｌｌｙｃｏｎｔａｉｎｓｏｒｇａｎｉｃｍａｔｔｅｒａｎｄｃａｔａｌｙｓｔｐｏｗｄｅｒ，ｗｈｉｃｈｌｅａｄｓｔｏｕｎｓｔａｂｌｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｆｗａｔｅｒｗａｓｈｉｎｇｃｏｌｕｍｎ，ｄｅｃｒｅａｓｅｄｈｅａｔｅｘｃｈａｎｇｅｅｆｆｉｃｉｅｎ ｃｙｏｆｈｅａｔｅｘｃｈａｎｇｅｒ，ｆｒｅｑｕｅｎｔｏｆｆ ｌｉｎｅｃｌｅａｎｉｎ
ｇ，ｈｉｇｈｌａｂｏｒｉｎｔｅｎｓｉｔｙａｎｄｃｏｓｔｏｆｏｐｅｒａｔｉｏｎａｎｄｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ，ａｎｄｓｅｒｉｏｕｓｌｙａｆｆｅｃｔｓｔｈｅｌｏｎｇ ｔｅｒｍ，ｓａｆｅａｎｄｓｔａｂｌｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｕｎｉｔ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒａｎａｌｙｚｅｓａｎｄｃｏｍｐａｒｅｓｓｅｖｅｒａｌｃｏｍｍｏｎｓｅｐａｒａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓ，ｐｒｏｐｏｓｅｓｔｈａｔｔｈｅｆｌｕｉｄｉｚｅｄｂｅｄｆｉｌｔｒａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｈａｓａｇｒｅａｔｃｏｍｐｅｔｉｔｉｖｅａｄｖａｎｔａｇｅｉｎｔｈｅｄｅｅｐｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆｑｕｅｎｃｈｗａｔｅｒ，ａｎｄｆｏｃｕｓｅｓｏｎｔｈｅｄｅｔａｉｌｅｄｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｅｐａｒａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｏｆｆｌｕｉｄｉｚｅｄｂｅｄ．Ｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈｔｈｅａｃｔｕａｌｃａｓｅ，ｔｈｅｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｓｃｈｅｍｅｏｆｆｌｕｉｄｉｚｅｄｂｅｄｆｉｌｔｒａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｎＭＴＯｑｕｅｎｃｈｗａｔｅｒｉｓｐｕｔｆｏｒｗａｒｄ．Ｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄｐｒｏｊｅｃｔｓ，ｔｈｅｔｏｔａｌｓｕｓｐｅｎｄｅｄｓｏｌｉｄｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｉｎＭＴＯｑｕｅｎｃｈｗａｔｅｒｒｅｄｕｃｅｓｆｒｏｍ２０００ｍｇ／Ｌｔｏｌｅｓｓｔｈａｎ３０ｍｇ／Ｌ，ｗｈｉｃｈｐｒｏｖｉｄｅｓｔｈｅｇｕａｒ ａｎｔｅｅｏｆｔｈｅｓｔａｂｌｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｆＭＴＯｑｕｅｎｃｈｗａｔｅｒｓｙｓｔｅｍ．
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