乙烯装置碱洗塔运行问题分析

乙烯装置碱洗塔运行问题分析

胡鹏

连云港石化有限公司 江苏 连云港，222065

摘要：近年来，作为化工领域龙头装置的乙烯装置如雨后春笋般陆续建设起来，而乙烯装置中的大塔作为装置的核心大件设备，在整个装置乃至项目运行过程中占有重要地位。基于此，本文就乙烯装置碱洗塔运行问题进行简要分析。

关键词：乙烯装置；碱洗塔；运行问题；

1 乙烯装置概况

乙烯装置中，混凝土总量40000余m3，钢结构总量18000余m3，管道焊接总量110余万吋径，设备总量500余台，其中大塔数量共计18台。根据乙烯装置18台大塔的总质量、高度及其他设备参数，确定每台塔所需要的人力投入及对应型号的吊车及数量。充分考虑乙烯装置规模较大、装置内设备多、布置紧凑等特点，在吊装过程中务必要科学合理地做好吊装策划工作，并依据大塔设备吊装场地特点，合理规划大塔到场时间及“穿衣戴帽”周期等事宜，确保大塔顺利吊装。乙烯装置18台大塔中的5台大塔需使用4000t吊车，分别是急冷油塔、急冷水塔、乙烯塔、1号丙烯塔、2号丙烯塔；6台需使用1250t吊车。

2 碱洗塔改造后运行问题

2.1 碱洗塔出口CO2超标

2018年大修完成开车后，装置正常负荷运行过程中发现，碱洗塔出口CO2指标始终未达到设计小于1mg/L的要求，特别是在裂解炉切换时，当碱洗塔进口CO2上升至100mg/L后，出口CO2同步上升至1mg/L以上，当进口CO2上升至300mg/L时，出口CO2高达5mg/L，导致乙烯产品中CO2指标不合格。

碱洗塔进口CO2含量最高达到330mg/L，远低于设计700mg/L的指标值，但碱洗塔出口CO2已上升至峰值5.2mg/L。对比行业同类装置，在进料条件和碱洗塔其他参数指标非常接近的情况下，赛科碱洗塔设计碱循环量各段为165～180t/h，仅相当于其他同类装置的三分之一，明显偏小，导致碱洗效果差。且同类装置三段碱洗塔下碱段均采用板式塔形式，以保持塔板持液量保证碱洗塔吸收酸性气体的效果。

2.2 塔内黄油生成量多

根据相关文献的结论，在大部分碱洗塔CO2泄漏过程中均发现碱循环段的碱液中含有较多的黄油，黄油的存在并参加循环在很大程度上会影响吸收效果，造成塔顶CO2穿透。设计上碱洗塔塔釜有撇除黄油侧，黄油撇除随废碱外送不应与随碱液进行循环。运行过程中发现，碱洗塔塔釜撇除黄油侧经常出现低液面指示，黄油外送调节阀实际无开度，下碱循环段流量出现波动等现象，现场各段碱循环碱液采样，静置后可观察到下碱段中含油量较多。

3 存在的问题原因分析和处理对策

3.1 增加碱循环量

裂解炉切换时，碱洗塔出口CO2、H2S出现超标现象是酸性气体发生穿透。穿透现象与裂解炉切换注硫不彻底、碱洗塔各段碱循环量过低和裂解炉的水煤气反应有关。经咨询行业同类同等规模装置，对比进料条件和碱洗塔其他参数指标非常接近的情况下，赛科碱洗塔设计碱循环量166t/h左右是明显偏小的，循环量小满足不了填料塔负荷要求是导致碱洗效果差的直接原因。在装置正常运行中，受变更条件的限制，装置实行碱循环泵双泵运行，将各段碱循环量提高到230t/h。下次大修准备对碱洗塔循环量进行扩能，计划中循环碱泵、管道及相关设施扩能至400t/h，以保证碱液吸收效果。

3.2 黄油抑制剂的使用

黄油产生后，易粘附在塔盘或填料等塔器附件中，影响碱洗效果。抑制黄油产生有效且简便的方法是在碱洗过程中使用黄油抑止剂。上海良田化工有限公司针对乙烯装置碱洗系统易产生黄油而研发的黄油抑止剂LT－5具有多种功能:治本部分能消除氧气，还原溶解在碱液中的氧气;钝化碱液中的金属离子，防止自由基的形成。一旦自由基形成，能迅速与自由基反应，中止链增长。治标部分一旦黄油产生，它能将黄油分散在碱液当中，使之不易粘附在设备表面，同时能在线清除粘附在设备表面上的黄油，改善传质传热效果，改善碱洗效果。赛科碱洗塔注入点在上循环强碱循环泵入口管线上，注入浓度以碱洗塔裂解气进料量为基准，添加浓度一般为40～50mg/kg。针对碱洗塔出现的黄油生成量增多的问题，在与供应商技术人员讨论后决定在上循环强碱段增加黄油抑制剂LT－5用量至80mg/kg，待塔运行正常后再逐渐恢复正常注入量，应用一段时间后对弱中强段碱液分别取样观察，发现各样品比较清晰，特别是弱碱段中黄油含量明显减少(见图1)。碱洗塔逐渐恢复正常，塔釜黄油侧液面恢复正常萃取排出黄油。

增加注入量前                                  增加注入量后

图1增加LT－5注入量前后碱液样品对比

综合上述可知:1)连续使用LT－5黄油抑制剂后弱中强段碱样品中几乎没有黄油，说明LT－5具有良好的抑止黄油生成功能;2)碱洗塔压差呈稳定趋势，说明LT－5能够在线除垢已基本消除了碱洗塔填料层黄油累积造成循环量波动的问题;3)LT－5黄油抑制剂使用迄今，助剂未对碱洗系统造成负面作用，既未造成强中弱碱段碱液的乳化，也未影响裂解气的碱洗效果。黄油抑止剂LT－5既有良好的抑止黄油生成的功能，还有较强的在线清除垢物的功能，适合乙烯装置碱洗塔应用。通过一系列的举措，碱洗塔在正常条件下，塔顶裂解气中CO2含量可以控制在0.3mg/L以内，塔内黄油生成量明显减少，保证了乙烯产品指标的合格。

3.3 下一步塔内件改造计划

在2023年大修中对现有碱洗塔塔内件进行改造，原上碱段填料床层BED1号全部拆除，改造为12层泡罩塔板。中碱段即原填料床层BED2号碱液进料管口扩径，塔内分布器及再分布器更换。原位更换2台中碱循环泵，扩大泵进出口管线，将中碱循环量提高至400t/h。下循环段即原填料床层BED3号的碱液进料分布器及再分布器更换。塔釜内裂解气进料管改造为低压降气体分布器。

结束语

通过问题寻找原因分析、制定对策，调整工艺参数和精准使用黄油抑止剂LT－5，乙烯装置碱洗塔存在影响装置稳定运行的问题得以基本解决，乙烯产品合格率保持在100%，但问题未得到根本解决，在接下来的运行中仍需要加强稳定操作，注意及时调整LT－5的添加浓度，保证碱洗塔正常运行，为乙烯装置提高安全性、稳定性、可靠性提供保障。

参考文献：

［1］ 俞云松．乙烯装置急冷油泵轴断裂原因分析［Ｊ］．炼油与化工，2020，27（04）：145-146．

［2］　陈炳华．高温急冷油泵机械密封改造［Ｊ］．石油化工技术与经济，2014，30（06）：125-126．