MTBE装置生产中两台换热器对温度的共同控制对产品质量和产品收率的提高
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摘 要：生产时通过两台换热器的物料经加热器和冷却器的共同作用达到平稳的出料温度，为反应器温度平稳控制提供保障，而且实现了冷水和热水通过DCS操作进行切换，缩短了操作时间，提高了操作效率。
关键词：mtbe 换热器 产品质量 产品收率
一、引言
MTBE装置的醚化反应温度控制是靠从吸附器F101出来混合物料经原料预热加热至60℃左右来控制的，反应温度低，达不到醚化反应温度，反应不完全，产品中未反应碳四和甲醇含量均偏高，反应温度高，副反应加剧，则会增加产品中副产物的含量，而且原料预热温度控制也影响着反应器床层的温度分布，因此原料预热温度是控制好反应温度的关键，对醚化反应有着重要的影响。
二、装置原概状态
改造前MTBE装置只有一台原料预热器E101，E101的管程既可走冷水也可以走热水，E101出口物料温度的控制则是通过操作人员到现场互相切换E101管程的冷水和热水来实现的。尤其是在冬季生产时，E101的冷热水切换频繁，不仅增加了员工的劳动强度，在操作上带来了不便，还导致反应器F102A/B的反应温波动幅度大，波动频繁，严重影响力产品质量和产品收率。
MTBE装置进料热器（E101）将来自吸附器（F101）的碳四与甲醇混合组分加热至60℃左右后引入反应器（F102A/B）进行醚化反应。E101出口物料温度的高低直接影响着反应器中醚化反应的进行程度，现阶段E101管程既可走冷水也可以走热水，E101出口物料温度的控制则是通过操作人员到现场互相切换E101管程的冷水和热水来实现的，当反应器温度低时，现场切入热水，而当反应器温度高时则切入冷水。正常生产时反应器（F102A/B）中部温度要求控制在60℃-70℃之间，而实际生产中由于E101出口温度不宜控制平稳，F102A/B的反应温度经常在50℃-85℃之间波动。
2.存在问题
醚化反应中，温度的变化，促进了副反应的发生，是造成MTBE产品的纯度低的关键。醚化反应过程中，伴随有有少量副反应，我们通过对生产过程中温度的变化的收集数据和实际摸索，对MTBE纯度低的原因进行了分析：
2.1.引发醚化反应的温度范围比较小，物料温度低时不易引发反应，而当E101管程投入热水提高物料温度引发醚化反应后，反应温度又迅速上升不易控制，致使反应器温度经常超过80℃，反应器的温度高，虽可以提高反应速度，但二甲醚（DME）及MSBE的生成量也随反应温度的提高而增加。在此条件下，甲醇发生自聚反应生成二甲醚，同时部分异丁烯发生自聚反应。导致产品质量不合格，也引起反应器内催化剂失活，降低了催化剂的使用寿命，如果反应器的温度较低，则会造成MTBE中带有C4，影响了MTBE产品纯度。需不断通过改变反应器操作压力来降低反应器温度的办法，才能效控制副反应的发生，提高MTBE产品的纯度。这也是影响MTBE产品的重要原因。
2.2反应器温度经常在50℃至85℃之间大幅频繁波动，E101的热水和冷水需到现场频繁切换，增加了操作人员的工作量。
三、技术方案
1.流程简述：在现有流程基础上增加一台冷却器（E101B），与在用加热器（E101A）即可串联又可并联使用，新增的冷却器管程走冷水，原加热器管程走热水，正常生产时，物料流经两台换热器，通过DCS对两台换热器管程介质调节阀的共同控制，使E101出口物料温度平稳，易调。
2.装置借检修的时机，完成了此次技术改造，在保留原有原料预热器管程热水的基础上增加了一台原料冷却器（E101B），使进入反应器物料的温度易于平稳控制，减少大幅度的频繁波动。通过检修后投用情况来看，能较好稳定地控制反应器（F102A/B）的反应温度，一方面使F102A/B的反应温度较易达到醚化反应温度，另一方面又使醚化反应易于平稳，避免了反应器温度过高引起催化剂失活，延长催化剂的使用寿命。同时也降低了操作员工的劳动强度。使装置在提高产品质量和产品收率方面有了较大提高。
3.装置生产中两台换热器温度各关键操作参数 是否合理，是影响醚化反应的关键操作参数。经过反复推敲，在调整好合适的反应器入口温度基础上，通过相应调控装置生产中两台换热器温度，使反应器床层温度较以前降低，在保证反应器出口MTBE、异丁烯、甲醇含量指标的前提下，提高反应选择性，降低副反应的发生，降低了能耗，节约了资金。
四、实施效果
1.温度波动：新加冷水换热器（E101B）后，给反应器进料的温度调节提供更大的余地，而且更易于稳定控制。反应器的反应温度波动幅度明显降低，易于控制在60℃-70℃之间。
2.产品收率：通过实际生产可以看出，装置投用E101B后，反应器平稳率较投用之前有大幅的提升，平稳率较投用前提升了16.2个百分点，为装置平稳运行提供了可靠的保障。在提高反应器温度和装置平稳率的同时，装置MTBE纯度和收率也有了明显提升。E101B投用前后三个月的对比情况来看，投用后三个月MTBE收率平均值比投用前三个月产品收率平均值提升了1.52个百分点。
3.效益情况：此项目在气分-聚丙烯车间2012年7月检修期间完成施工，并于8月初开工后投用，投用后三个月MTBE收率平均值比投用前三个月产品收率平均值提升了1.52个百分点。
五、结语
MTBE装置反应器反应温度一直提高装置产品质量和收率的关键，有效地控制原料预热温度，是保障反应温度平稳的前提，为其他MTBE装置反应温度控制提供了良好的借鉴。
在日常操作过程中，控制好反应器温度能有效降低醚化反应副产物，延长催化剂使用寿命，稳定催化剂活性。通过对装置生产中两台换热器对温度的共同控制，能有效控制塔底碳四含量，提高产品质量和产品收率，是提高MTBE产品纯度的保障。
参考文献：
[1]《MTBE装置增加原料冷却器科技项目建议书》 辽河石化公司气分-聚丙烯车间
[2]《MTBE装置增加原料冷却器现场施工图》 辽河石化公司设计院