摘要：为进一步探究煤基甲醇制烯烃工业化风险如何有效降低，以某化工企业基于SHMTO技术建设的煤基甲醇制烯烃项目为研究案例，结合既有工艺工业化风险因素，对相应解决对策进行全面探究，而后通过专家评价方法确定了本次降低煤基甲醇制烯烃工业化风险途径的有效应用，以供参考。
关键词：甲醇制烯烃；工业化风险；工艺优化
0引言
在当前煤化工行业仍在不断发展的大背景之下，各地煤化工企业新建的煤基甲醇制烯烃工程项目在数量和规模上也呈现出不断增长的态势。但由于煤基甲醇制烯烃这项工艺自身的复杂性，因此其在实际运行过程中，受到各种主客观因素的影响，难免存在较多的风险因素。为最大程度上消除这些风险因素可能带来的不利影响，需要结合具体的工艺类型进行较为准确的风险分析，以此降低煤基甲醇制烯烃工艺运行过程中的工业化风险。
1研究项目概况
本次研究主要针对某煤化工企业新建的煤基甲醇制取低碳烯烃项目进行，该项目基于SHMTO工艺技术模式运行，该技术具有反应空速低，待生催化剂及再生催化剂定碳高，反、再两器温度均使用外取热器控制调节灵敏等特点，并开发了专用的SMC－1催化剂。具体来看，该技术模式下的煤基甲醇制烯烃工艺流程，如图1所示。
如图所示，在该工艺模式下，主要由反应-再生系统、急冷水系-汽提系统和CO-余热锅炉，以及余热产气系统等组成。具体来看，基于SHMTO工艺的煤基甲醇制烯烃主要工艺流程如下：对煤制甲醇进行脱水、除水溶物和杂质处理等步骤，以确保进入反应器的甲醇达到所需的纯度和质量要求；甲醇纯度符合要求后，将其输送至SHMTO反应器中进行反应，在反应器中，甲醇与适当的催化剂接触，在适当的温度和压力下，发生选择性氢气去除和碳-碳键断裂反应，生成烯烃化合物；通过蒸馏、吸附、冷凝等环节，对产生的反应混合物进行分离和净化，以分离出所需要的烯烃产物；对反应过程中生成的副产物或废气等进行有效处理[1-2]。
在近期的运行过程中，该工艺设备出现较多的运行问题，主要表现在以下几个方面：反应体系中的分离器失效，部分催化剂细粉进入急冷塔中，导致底部温度不达标，部分催化剂细粉结块堵塞管线也造成检修次数频繁上升；在水系统运行过程中，集中表现在水系统，比如急冷/水洗塔压差异常、系统管线堵塞和换热设备效率下降等，引起生产工艺严重不稳定，特别是管线堵塞造成局部压力较高，进而产生较高的安全风险问题；再生器外部多次出现高温热点问题，大部分热点系由于衬里与内部设备紧固件连接部位或新旧衬里连接部位发生衬里失效，导致内部衬里发生开裂、脱落，导致安全风险激增。针对上述问题，决定从降低安全风险的角度着手，对以上三方面问题予以针对性解决。
2降低该项目运行过程中的工业化风险的有效策略
基于本次研究的SHMTO工艺的特点，从以下几个方面着手，对该项目进行优化设计。
1）对反应装置进行优化设计。在优化后的反应装置中，反应器三旋结构直接连接旋风分离器与换热器，取消原结构中的沉降段，气体从顶部进入底部排出，缩小设备的体积同时减小占地面积，且气体从底部排出温度也可达到预期要求，解决催化剂细粉的结块问题[3]。
2）对水系统运行过程中的风险因素予以针对性解决。基于现有问题，水系统优化方案如下：通过增加沸腾床过滤器与除油器，将进入污水气提塔的混合水脱除其中的固相和油相成分，从源头保证净化水的品质。同时，将烯烃分离装置中的脱丁烷塔的塔底的C5+组分与净化水混合后进入聚结器，利用相似相容的原理，通过萃取的手段进一步降低净化水中的烃类物质，从而实现水系统风险因素的有效解决。优化后的水系统流程，如图2所示。
3）对反应温度进行调整。根据以往的经验获知，制烯烃环节涉及到甲醇脱水制甲醚，以及二甲醚、甲醇和水在特定条件下反应生成烯烃的过程，而在这一过程中，由于有机化学反应的复杂性，存在部分副产物，如LPG和部分长链烷烃等。在以往的工作中，由于温度调节存在一定偏差，导致这些副产物的含量偏高，烯烃收率偏低，且这些易燃易爆的副产物在高温下带来更高的安全风险。针对这一问题，对温度进行调整，以烯烃收率最高为目标进行优化，结果如图3所示。
根据图3可知，当温度为430℃时，烯烃收率最高，可达到71%左右，而其他温度条件下的烯烃收率则偏低，且明显检验出上述副产物。初步推断，其主要原因是，温度较低时，部分反应必须的活化能不足，且反应速率也较低，因此在固定的生产周期内，生成的烯烃较少。由此确定430℃为合理温度。
3优化效果分析
在上述降低工业化风险策略均得到有效应用后，为评价具体的优化效果，应用专家访谈方法，对优化效果进行评价。其主要基于如下内容进行：组织与煤基甲醇制烯烃工业领域相关的专家及有经验的从业者，组成共计20人的讨论小组进行讨论；与会所有人员均详细了解国家对煤基甲醇制烯烃方面的政策法规，以及行业标准等内容；结合该煤基甲醇制烯烃运行工艺的相关资料进行分析。
通过专家访谈和调查问卷分析后，确定本次优化前后的评分结果，如表1所示。
根据表1中的数据对比结果可知，在对该煤基甲醇制烯烃工艺进行全面优化后，整体工艺的工业化风险得到显著降低，初步证明本次基于降低工业化风险的煤基甲醇制烯烃工艺优化工作取得一定进展，本次研究也具有一定的现实意义。
4结语
整体来看，当前煤基甲醇制烯烃生产工艺的发展已经基本成熟，但由于其自身的特殊性，因此该生产工艺运行过程中的工业化风险仍不容忽视。对此，则需要对工业化风险因素进行全面的研究与精准的分析，以此制定较为精准的降低工业化风险的对策，确保这项生产工艺长期稳定运行。
参考文献
[1]王冬冬.煤基甲醇制烯烃技术进展与发展探索[J].煤化工，2023，51（4）：113-116.
[2]黄燕，卢承昊.甲醇制烯烃工艺研究进展[J].当代化工，2023，52（8）：1975-1979.
[3]马占亮，郭晓东，程敏.煤基甲醇制烯烃水系统处理措施经济性研究[J].现代化工，2023，43（10）：241-245.
[4]王晶，刘生海，齐欢等.甲醇制烯烃工业装置水洗水系统问题分析及解决方案[J].石油炼制与化工，2023，54（8）：37-42.
[5]王坤.甲醇制烯烃过程研究进展分析[J].中国石油和化工标准与质量，2022，42（19）：115-117.
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