孫青先 竇珍(中國(guó)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(guó)石油蘭州石化公司石油化工廠,甘肅 蘭州 730060)
中國(guó)石油蘭州石化分公司石油化工廠乙烯聯(lián)合車(chē)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(duì)油洗塔、水洗塔操作帶來(lái)難度,特別是水洗塔超負(fù)荷運(yùn)行,頂溫經(jīng)常超指標(biāo),極易發(fā)生急冷水乳化現(xiàn)象。
急冷水乳化;原因;措施
從油洗塔出來(lái)的裂解氣和水蒸氣進(jìn)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(jìn)入裂解氣壓縮機(jī)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(jìn)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(lèi)和酸性進(jìn)一步汽提出去,作為合格的工藝水進(jìn)入稀釋蒸汽汽包,通過(guò)稀釋蒸汽發(fā)生器和重油換熱發(fā)生稀釋蒸汽。
急冷水乳化的原因大多是由于水洗塔釜溫和PH值過(guò)高及不當(dāng)操作原因引起的,其表現(xiàn)形式就是油水相混。
汽油分餾塔是乙烯裝置急冷系統(tǒng)的第一個(gè)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(guò)高,會(huì)將裂解柴油組分帶入水洗塔中,造成裂解汽油干點(diǎn)升高,油水密度差減小,油水分離效果差,易引起急冷水乳化。
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(fèi)較多的低壓蒸汽,不利于節(jié)能。
由于裂解氣中含有硫化氫、有機(jī)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(lái)控制急冷水和工藝水中PH值,防止急冷水對(duì)設(shè)備和管道的腐蝕。
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(shí)現(xiàn)的。裂解汽油和急冷水的分離需要足夠的停留時(shí)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(shí)間將縮短,由原設(shè)計(jì)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(shí)間長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致急冷水乳化。
水洗塔塔釜油水界面控制不當(dāng)或儀表指示不準(zhǔn),若實(shí)際界面過(guò)高,大量的水帶入輕油中,造成輕油帶水嚴(yán)重,返回油洗塔塔頂,使塔頂溫度過(guò)低,水汽化后所帶熱量進(jìn)入水洗塔,造成水洗塔負(fù)荷增大,引起塔釜塔頂同時(shí)超溫,易造成急冷水乳化。
乙烯裂解爐實(shí)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(duì)油洗塔操作帶來(lái)難度;同時(shí)在裂解爐切換引起的系統(tǒng)波動(dòng),蒸汽在塔內(nèi)停留時(shí)間較長(zhǎng),頂溫經(jīng)常超指標(biāo),特別是水洗塔超負(fù)荷運(yùn)行,極易發(fā)生急冷水乳化現(xiàn)象。
根據(jù)以上原因和現(xiàn)象分析,蘭州石化24萬(wàn)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(jì)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(shí)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(jì)時(shí),中段急冷水通過(guò)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(guò)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(jì)值。因此,改造時(shí)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(jì)值,急冷水在水洗塔塔釜的停留時(shí)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(jìn)行投油和清焦操作切換時(shí),進(jìn)入工藝水汽提塔的工藝水量比正常生產(chǎn)時(shí)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(shí)檢查再沸器有內(nèi)漏,將工藝水汽提塔再沸器的進(jìn)行了更新。
3.1.3改造效果
從改造后裝置的近半年運(yùn)行情況來(lái)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(jìn)行投油和清焦切換操作時(shí),工藝凝液汽提塔的處理能力也能達(dá)到要求。半年來(lái),該裝置沒(méi)有發(fā)生過(guò)急冷水乳化現(xiàn)象。
(1)加強(qiáng)對(duì)急冷水、工藝水、稀釋蒸汽排污的監(jiān)控,及時(shí)調(diào)整化學(xué)品的注入量;同時(shí)要詢問(wèn)壓縮崗位堿洗塔的操作,防止堿液通過(guò)壓縮機(jī)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(duì)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(jìn)入水洗塔的量;加強(qiáng)對(duì)裂解汽油的排水,定時(shí)定點(diǎn),防止裂解汽油帶水;
(3)在裂解爐進(jìn)行切換時(shí),要提前調(diào)整適當(dāng)降低油水界面,同時(shí)盡量減少裂解爐在塔內(nèi)的停留時(shí)間;定期對(duì)裂解爐的保護(hù)、防焦蒸汽孔板、保護(hù)蒸汽調(diào)節(jié)閥進(jìn)行檢查更換維修。
(4)定期對(duì)儀表界面計(jì)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)液面計(jì)進(jìn)行校對(duì),減少儀表指示失誤;控制油水界面在15-20%左右;
分析了原料輕質(zhì)化率提高對(duì)蘭州石化24萬(wàn)噸/年乙烯裝置急冷系統(tǒng)的影響,在裝置大檢修期間,對(duì)該裝置急冷系統(tǒng)進(jìn)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(biāo)范圍內(nèi)。