急冷水乳化原因淺析及技術(shù)改造

孫青先 竇珍（中國石油蘭州石化公司石油化工廠，甘肅 蘭州 730060）

急冷水乳化原因淺析及技術(shù)改造

孫青先 竇珍（中國石油蘭州石化公司石油化工廠，甘肅 蘭州 730060）

中國石油蘭州石化分公司石油化工廠乙烯聯(lián)合車間的裂解原料輕質(zhì)化后，裂解氣中的重組分產(chǎn)量大幅減少，對油洗塔、水洗塔操作帶來難度，特別是水洗塔超負荷運行，頂溫經(jīng)常超指標，極易發(fā)生急冷水乳化現(xiàn)象。

急冷水乳化；原因；措施

1 工藝流程簡介

從油洗塔出來的裂解氣和水蒸氣進入水洗塔中部，在塔內(nèi)逆流與急冷水接觸，塔頂經(jīng)循環(huán)急冷水冷卻至38℃左右進入裂解氣壓縮機一段吸入罐，塔釜冷凝的油水混合物經(jīng)重力（靜止）分離為急冷水和裂解汽油，裂解汽油作為油洗塔頂部回流，多余部分作為產(chǎn)品送出界外，水相作為急冷水回收熱量后，經(jīng)冷卻水進一步冷卻分為兩股分別返回水洗塔中部和頂部作為回流，在塔釜的另一部分水經(jīng)擋板再次靜止分離后送入工藝水汽提塔，將工藝水中的油類和酸性進一步汽提出去，作為合格的工藝水進入稀釋蒸汽汽包，通過稀釋蒸汽發(fā)生器和重油換熱發(fā)生稀釋蒸汽。

2 急冷水乳化的原因

急冷水乳化的原因大多是由于水洗塔釜溫和PH值過高及不當(dāng)操作原因引起的，其表現(xiàn)形式就是油水相混。

2.1 汽油分餾塔塔頂溫度過高

汽油分餾塔是乙烯裝置急冷系統(tǒng)的第一個塔，用循環(huán)急冷油和裂解汽油回收裂解氣中的重柴油組分。如果汽油分餾塔塔頂溫度過高，會將裂解柴油組分帶入水洗塔中，造成裂解汽油干點升高，油水密度差減小，油水分離效果差，易引起急冷水乳化。

2.2 水洗塔塔釜溫度過高

水洗塔塔釜溫度取決于全塔的熱平衡，一般控制在76～80℃。提高水洗塔塔釜溫度有利于急冷水的熱量回收，但不利于油水分離；反之，降低塔釜溫度，有利于油水分離，但影響工藝系統(tǒng)的加熱，特別是丙烯精餾塔塔釜再沸器的加熱，將耗費較多的低壓蒸汽，不利于節(jié)能。

2.3 急冷水PH值過高

由于裂解氣中含有硫化氫、有機硫、二氧化碳等酸性氣體，在循環(huán)的急冷水中溶解上述酸性氣體而呈酸性，通常采用注入堿或氨的方法來控制急冷水和工藝水中PH值，防止急冷水對設(shè)備和管道的腐蝕。

2.4 急冷水循環(huán)量過大

裂解汽油和急冷水的分離是在水洗塔底部的油水分離罐中實現(xiàn)的。裂解汽油和急冷水的分離需要足夠的停留時間，如果急冷水的循環(huán)量增大，急冷水在油水分離罐中的停留時間將縮短，由原設(shè)計的15分鐘縮短至9分鐘，影響了裂解汽油和急冷水的分離效果，部分裂解汽油帶入急冷水中，裂解汽油和急冷水的分離效果變差，時間長會導(dǎo)致急冷水乳化。

2.5 油水界面指示不準

水洗塔塔釜油水界面控制不當(dāng)或儀表指示不準，若實際界面過高,大量的水帶入輕油中,造成輕油帶水嚴重，返回油洗塔塔頂,使塔頂溫度過低,水汽化后所帶熱量進入水洗塔，造成水洗塔負荷增大，引起塔釜塔頂同時超溫,易造成急冷水乳化。

2.6 裂解原料性質(zhì)的變化

乙烯裂解爐實現(xiàn)裂解原料100%輕質(zhì)化后，裂解氣中重組分產(chǎn)量大幅減少，對油洗塔操作帶來難度；同時在裂解爐切換引起的系統(tǒng)波動，蒸汽在塔內(nèi)停留時間較長，頂溫經(jīng)常超指標，特別是水洗塔超負荷運行，極易發(fā)生急冷水乳化現(xiàn)象。

3 調(diào)整優(yōu)化操作的具體措施

3.1 改造措施

根據(jù)以上原因和現(xiàn)象分析，蘭州石化24萬噸/年乙烯裝置水洗塔經(jīng)常發(fā)生乳化的原因主要是：一方面，原料輕質(zhì)化率提高后，裂解汽油和急冷水循環(huán)量增加，由于急冷水冷卻器的換熱面積不夠，使得急冷水返塔溫度高于設(shè)計值，導(dǎo)致水洗塔溫度升高。另一方面，由于裂解汽油和急冷水循環(huán)量增加，急冷水在水洗塔塔釜的停留時間的縮短，影響了裂解汽油和急冷水的分離效果。這兩方面是導(dǎo)致水洗塔乳化現(xiàn)象的發(fā)生的主因。

3.1.1急冷水冷卻器改造

裝置設(shè)計時，中段急冷水通過103-CA和103-CB冷卻至53℃返回水洗塔中部。頂段急冷水繼續(xù)通過103-CC和103-CD冷卻至37℃返回水洗塔頂部。由于急冷水循環(huán)量增大后，急冷水冷卻器換熱面積不夠，急冷水返塔溫度均高于設(shè)計值。因此，改造時將返中段急冷水由在103-CC前返塔改為在103-CC后返塔。

3.1.2工藝凝液汽提塔再沸器更新

由于急冷水和裂解汽油循環(huán)量均高于設(shè)計值，急冷水在水洗塔塔釜的停留時間縮短，裂解汽油和急冷水的分離效果變差，急冷水中的裂解汽油含量升高。當(dāng)裂解爐進行投油和清焦操作切換時，進入工藝水汽提塔的工藝水量比正常生產(chǎn)時多8～10t/h。工藝水汽提塔再沸器不能滿足現(xiàn)有工況的要求；同時檢查再沸器有內(nèi)漏，將工藝水汽提塔再沸器的進行了更新。

3.1.3改造效果

從改造后裝置的近半年運行情況來看，此次改造有效的降低了急冷水返塔溫度和循環(huán)量，使得水洗塔塔釜溫度得到有效控制；工藝凝液汽提塔再沸器更新后，裂解爐進行投油和清焦切換操作時，工藝凝液汽提塔的處理能力也能達到要求。半年來，該裝置沒有發(fā)生過急冷水乳化現(xiàn)象。

3.2 工藝操作的規(guī)范和優(yōu)化

（1）加強對急冷水、工藝水、稀釋蒸汽排污的監(jiān)控，及時調(diào)整化學(xué)品的注入量；同時要詢問壓縮崗位堿洗塔的操作，防止堿液通過壓縮機段間吸入罐返至水洗塔；

（2）控制好急冷水的循環(huán)量，調(diào)整兩股循環(huán)量的分配，保證水洗塔的熱量分布和塔釜溫度；對工藝水汽提塔的操作，在保證汽提效果的前提下，盡量少使用直接汽提蒸汽，多使用再沸器的加熱蒸汽，減少汽提蒸汽量進入水洗塔的量；加強對裂解汽油的排水，定時定點，防止裂解汽油帶水；

（3）在裂解爐進行切換時，要提前調(diào)整適當(dāng)降低油水界面，同時盡量減少裂解爐在塔內(nèi)的停留時間；定期對裂解爐的保護、防焦蒸汽孔板、保護蒸汽調(diào)節(jié)閥進行檢查更換維修。

（4）定期對儀表界面計通過現(xiàn)場液面計進行校對，減少儀表指示失誤；控制油水界面在15-20%左右；

4 結(jié)語

分析了原料輕質(zhì)化率提高對蘭州石化24萬噸/年乙烯裝置急冷系統(tǒng)的影響，在裝置大檢修期間，對該裝置急冷系統(tǒng)進行了改造。改造后，急冷水回水溫度有所降低，循環(huán)量明顯下降，從而使水洗塔的溫度能有效地控制在指標范圍內(nèi)。