摘 要：MTO装置在生产运行过程中，反应产物中微量的重组分会在水洗水低温区冷凝，形成蜡状物附着在水洗塔塔盘和水系统换热器及管线内，导致水洗塔差压升高、水洗系统换热器效率下降，从而影响了水洗塔长周期平稳运行。本文依托实际生产，分析了各项影响因素，提出了实际操作中解决该问题的措施和方法。
关键词：水洗水；堵塞；MTO
采用循环流化床的MTO工业装置包括甲醇进料气化和反应、催化剂再生和循环、反应产物冷却和脱水三大部分。反应产物冷却和脱水系统是集热量回收利用、反应水凝结、脱除催化剂细粉及反应产物处理于一体，一般包括急冷塔系统、水洗塔系统和反应水汽提系统。本文主要介绍装置长周期运行程中，水洗塔系统存在的问题和相应的处理措施。
1 MTO装置水洗水流程介绍
产品气自急冷塔顶进入水洗塔下部，与上部返塔水洗水逆流接触进行传质传热，将产品气洗涤冷却至40℃后送往分离装置进行压缩。水洗塔内设有18层浮阀塔盘，塔底设有隔油设施。温度约100℃、流量约2800t/h的水洗水自水洗塔底抽出，送至下游分离装置丙烯精馏塔底重沸器作热源，换热后返回MTO装置，随后经水洗水干式空冷器冷却至55℃，最后分为两路，一路进入水洗塔中部第11层塔盘，另一路冷却至37℃，进入水洗塔上部第18层塔盘。由塔底隔油设施分离出的少量“汽油”经水洗塔底汽油泵抽出后送至V107罐沉降分离。产品气中冷凝出的水由水洗水泵出口管线分出，经污水汽提系统回收未完全反应的甲醇、二甲醚等物质后外排。
2 影响因素分析
在MTO反应过程中生成的微量重质烃以及原料甲醇中攜带的长链烃会随产品气进入水洗塔，这些微量重组分在70℃左右时会冷凝成蜡状物附着在系统内。此外水洗塔中还有微量急冷塔未洗涤完全的催化剂细粉残留，这些细粉会被水洗水带到水洗塔塔盘、水系统换热器及系统管线上沉积。在装置满负荷长周期运行过程中，会对系统产生以下影响：
2.1 水洗塔差压波动
反应生成的重质烃及原料中携带的长链烃主要在水洗塔低温区的中上部塔盘上沉积；而催化剂细粉和部分重组分会形成油泥在下部塔盘沉积。这些沉积物会堵塞塔盘，使水洗水积累形成液封，引起水洗塔压差大幅度变化。压差大幅度变化时，会引起反应压力大幅度波动，导致反应器流态化失常、旋风分离器压降波动，造成催化剂跑损；水洗塔压差升高后，大量的热负荷无法上移至水洗塔，大量产品气中的水汽在急冷塔冷凝，破坏水洗水和急冷水的水平衡，甚至会导致急冷水和水洗水泵抽空，严重时造成装置停工。压差波动也增加了分离装置的操作难度。差压变化引起压缩机吸入流量和压力变化，极易造成压缩机喘振；压差变化时产品气会带液，容易使段间罐液位过高引发连锁，使压缩机停车。
2.2 换热设备换热效率降低
重组分物质随着水洗水循环不断冷凝附着在换热设备管束中，在换热器管束表面形成污垢层并逐渐加厚。污垢层引起传热系数下降，从而导致换热设备的换热效率下降，使返回水洗塔的水洗水温度超高，超温的水洗水会影响水洗塔底泵正常运行，洗涤含氧化合物及杂质的效率也会显著降低。利用水洗水做低温热源的分离装置，因换热器无法取到足够热量，同样影响了正常生产操作；此外超温的水洗水还会造成分离装置产品气压缩机入口温度超温，从而影响压缩机的正常运行。
2.3 水洗水循环量下降
冷凝附着在水洗水系统中的重组分物质还会堵塞设备和管线，使得换热器及管线的流通面积变小，造成水洗水循环量下降，从而导致水洗水系统对产品气的洗涤效率降低，影响了水洗水系统正常运行。同时，由于循环量的降低，导致向烯烃分离装置提供的低温热源总量下降，增加了分离装置的操作难度，影响了产品质量。
2.4 设备使用寿命降低，生产成本增加
由于水洗塔底温高和差压波动，水洗水在塔底抽出泵内会发生汽化，最终导致泵汽蚀，造成泵转动部件损毁，泵性能降低，汽蚀引起泵振动还会使转动部件失去平衡，导致机封泄漏。同时，换热器管壁积垢将导致管壁腐蚀，严重时造成管壁穿孔泄漏。此外在冬季时，附着在空冷器管束上的物质堵塞管束，使通道变窄，通量减小，流速降低，极易发生管束冻堵，严重时甚至造成管束冻裂。这些情况的发生都导致设备使用寿命降低，装置生产成本增加。
3 处理措施和方法
3.1 水洗塔隔油槽改造及油水分离器的应用
水洗塔隔油槽经改造后，可以控制水洗塔液位在50%时，将约40t/h的含油水连续撇油隔出。隔出的含油水由升压泵升压后，经水洗水过滤器滤掉其中的微量固态组分，进入油水分离器。油水分离器中含油水在重力的作用下沉降分离，分离后的水侧由泵抽出，进入污水汽提系统；油水分离器的油侧由泵抽出，送至烯烃罐区C5+罐。油水分离系统投用后，有效的控制了油类物质在水系统的累积，使换热器、空冷器等设备运行周期由原来的一周延长到三个月以上，保障了装置长周期满负荷稳定运行。
3.2 注入萃取剂对系统洗涤
通过技术改造，增加萃取剂注入洗涤及萃取剂回收系统，主要设置水洗上返塔、水洗水冷却器入口、水洗塔底泵出口等注入点对系统进行洗涤。通过萃取剂萃取水洗水中的重组分，而萃取后的混合物凝固点低又不溶于水，可通过控制水洗塔液位将萃取物连续通过隔油槽后外送。通过向上返塔注萃取剂洗涤，使水洗塔差压达到正常操作值。通过向水洗水冷却器入口注萃取剂洗涤，提高冷却器换热效率及其内部流通面积，保证水洗塔塔底和塔顶温度在正常生产指标范围之内。通过向水洗塔底泵出口注萃取剂，对分离装置的换热设备和系统管线洗涤，提高对热源利用率，方便了下游装置的生产操作。
3.3 原料甲醇除蜡
由于原料甲醇中带有的长链烃物质无法进入MTO催化剂分子筛孔道中进行反应，因此会随反应产物进入水洗塔，所以可对MTO级甲醇进行离线除蜡，以确保进料要求。根据生产实际情况进行MTO级甲醇精馏或精甲醇参炼，控制原料甲醇中长链烃含量。
3.4 水洗塔下部塔盘在线清洗
由于萃取剂沸点低，无法进入到水洗塔下部塔盘洗涤，所以增加高压水在线清洗系统，清洗下部塔盘上的沉积物。使水洗塔下部压差在正常指标范围内，确保水洗塔总压差正常，提高水洗塔对产品气的洗涤效率。
3.5 水洗水阻垢分散剂的应用
增加阻垢分散剂注入系统，阻垢分散剂的注入使重组分沉积物与接触面不能紧密接触，垢层疏松易脱落，有效减少重组份在系统设备和管线上的沉积。根据实际生产状况，交替注入阻垢分散剂和萃取剂，达到对系统更优的洗涤效果。
4 小结
针对水洗水系统蜡状物堵塞带来的一系列问题，经过实际生产检验，本文提出的5条措施都比较有效。随着工艺技术不断进步，设备性能不断提高，预计还会有更好的解决方法来解决制约甲醇制取低碳烯烃技术发展的难题，例如改良催化剂，从源头上控制副产物和催化剂细粉的产生，研发更加安全、效率更高的萃取剂的措施和方法等等，帮组甲醇制烯烃装置达到更高效率，更长周期、更高负荷运行的目标。
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作者简介：
胡建武（1988- ），男，甘肃天水人，从业甲醇制烯烃八年，内蒙古神华包头煤化工有限责任公司。
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