稀乙烯制乙苯丙烯解吸系統(tǒng)存在的問題與建議

馬利杰

(海南實華嘉盛化工有限公司，海南 洋浦 578001)

稀乙烯制乙苯丙烯解吸系統(tǒng)存在的問題與建議

馬利杰

(海南實華嘉盛化工有限公司，海南 洋浦 578001)

本文簡述了第三代稀乙烯制乙苯工藝脫丙烯系統(tǒng)的流程，介紹了在生產(chǎn)過程中丙烯解吸系統(tǒng)主要遇到的問題：解吸塔頂氣冷卻器管束腐蝕泄漏導(dǎo)致富丙烯干氣漏入循環(huán)水系統(tǒng)；解吸塔頂凝液泵容易汽蝕，操作難度大。分析了產(chǎn)生塔頂氣冷卻器腐蝕和解吸泵汽蝕的原因，提出了丙烯解吸系統(tǒng)操作建議和改造措施。

稀乙烯；乙苯；丙烯解吸；腐蝕；汽蝕

由于技術(shù)的優(yōu)越性與先進(jìn)性，稀乙烯制乙苯技術(shù)的應(yīng)用越來越受到重視。第三代技術(shù)作為稀乙烯制乙苯技術(shù)的典型代表，其催化干氣脫丙烯的技術(shù)方案使原料干氣中的丙烯含量大大減少，降低了副產(chǎn)物丙苯的產(chǎn)量，同時丙烯和乙烯疊合生成的C5烯烴的量也相應(yīng)減少，乙烯生成乙苯的選擇性會有很大程度的提高，同時還降低了苯耗。海南實華嘉盛化工有限公司（下稱“實華嘉盛”）的80kt·a-1催化干氣制乙苯/苯乙烯裝置即采用了第三代干氣制乙苯技術(shù)。在實際生產(chǎn)過程中，丙烯解吸系統(tǒng)存在的一些實際問題對脫丙烯系統(tǒng)有較大影響。

1 脫丙烯系統(tǒng)流程簡介

催化干氣自裝置外進(jìn)入丙烯吸收塔（C-101），脫丙烯后進(jìn)入烴化反應(yīng)器與氣相苯進(jìn)行反應(yīng)。C-101底的富丙烯吸收劑經(jīng)過貧液-富液換熱器E-103后，進(jìn)入丙烯解吸塔（C-102），經(jīng)過塔釜的E-109熱載體加熱后吸收劑中的富丙烯干氣分離出來，然后變?yōu)槲談┴氁航?jīng)過循環(huán)水換熱器E-105和冷凍水換熱器E-104后返回C-101。分離出來的富丙烯干氣經(jīng)過解吸塔頂?shù)恼羝l(fā)生器后進(jìn)入回流罐D(zhuǎn)-102，其中凝液部分經(jīng)過回流泵(P-103)打回流，氣相則經(jīng)過解吸塔頂氣冷卻器（E-107）和解吸塔頂氣過冷器（E-108）冷卻到13℃進(jìn)入解吸塔頂氣分液罐（D-103），冷凝下來的液相經(jīng)過泵（P-104）送入解吸塔回流罐（D-102），不凝的富丙烯干氣送出裝置。丙烯解析系統(tǒng)流程見圖1。

圖1 脫丙烯系統(tǒng)工藝流程圖

2 丙烯解吸系統(tǒng)存在的問題

2.1 解吸塔頂氣冷卻器殼程腐蝕嚴(yán)重

解吸塔頂氣冷卻器（E-107）管束主材為10#鋼，在近一年的使用過程中出現(xiàn)了2次泄漏，其中2016年1月拆檢E-107發(fā)現(xiàn)有多達(dá)40根換熱管出現(xiàn)泄漏并進(jìn)行堵管消漏，2017年2月拆檢E-107又出現(xiàn)數(shù)根換熱管泄漏，并且管程外表面腐蝕嚴(yán)重。兩次泄漏均導(dǎo)致富丙烯氣體串入化工循環(huán)水系統(tǒng)，污染循環(huán)水水質(zhì)，影響化工循環(huán)水系統(tǒng)正常使用。2.2 P-103發(fā)生汽蝕

富丙烯干氣經(jīng)E-107循環(huán)水冷卻后進(jìn)入E-108過冷器由冷凍水深冷，冷卻后進(jìn)入D-103，其中氣相富丙烯干氣出裝置送往其他單元，冷凝下來的液相部分則由P-104打入丙烯解吸塔回流罐D(zhuǎn)-102用作回流。但是實際生產(chǎn)中投用過冷器E-108后，就會造成P-103出口壓力波動，流量大幅波動，嚴(yán)重時甚至不上量。

3 原因分析

3.1 E-107發(fā)生垢下腐蝕

E-107循環(huán)水供水管原來設(shè)計只供E-107使用，但是由于工藝改造2013年和2016年各增加了1臺循環(huán)水換熱器，新增加的2臺循環(huán)水換熱器與E-107使用同一條主供水管。新增加1臺二乙苯產(chǎn)品冷卻器E-139在地面，1臺丙烯吸收劑冷卻器E-105在二層平臺，而E-107在三層平臺，處于供水管路的最高處，使E-107循環(huán)水供水分流嚴(yán)重，供水壓力不足，導(dǎo)致在E-107殼程的循環(huán)水流速過低并且水質(zhì)變差。當(dāng)換熱器殼程中的循環(huán)水流動不均勻或者是不流動時，水中的沉積物就容易在換熱管上形成一定量的沉積物垢層，垢層疏松多孔分布不均，垢層內(nèi)外氧的含量存在一定的差異，于是造成了金屬表面物理和化學(xué)性質(zhì)不均勻從而引起電化學(xué)腐蝕反應(yīng)。垢層與金屬之間形成的縫隙或者垢層自身的孔隙都將成為腐蝕反應(yīng)的通道形成垢下腐蝕。垢層越厚越容易在垢下產(chǎn)生腐蝕，并向縱深發(fā)展直至穿孔，導(dǎo)致?lián)Q熱器泄漏[1]。按其腐蝕原理可分為酸性腐蝕和堿性腐蝕，E-107換熱器就屬于垢下腐蝕中的酸性腐蝕。

其中陽極反應(yīng)為：Fe→Fe2++2e

然后二價鐵水解：Fe2++H2O→Fe(OH)2+H+，H+使垢下介質(zhì)pH進(jìn)一步降低，加速腐蝕。

陰極反應(yīng)為：O2+H2O+e→OH-

3.2 富丙烯深冷過度，重非芳冷凝

當(dāng)富丙烯干氣經(jīng)過E-108冷凍水（7.5～9.0℃）冷卻后，干氣溫度會降到14℃以下，查詢石油化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)手冊可知正丁烷在0.2MPa下的沸點為20℃[2]。富丙烯干氣中的這些C4組分會被過冷器E-108冷凝下來進(jìn)入D-103，由泵P-104打入D-102。當(dāng)D-102回流罐的C4組分積累到一定量的時候，在經(jīng)過P-103打入脫丙烯塔進(jìn)行回流時，由于泵的入口處壓力低，這些C4組分便會重新氣化，經(jīng)過泵出口時由于壓力增大這些組分又會冷凝下來，形成汽蝕，影響泵出口流量，長時間運(yùn)行還會對設(shè)備造成損壞。

4 改造建議

4.1 E107材質(zhì)升級

E-107管束的材質(zhì)為20#鋼，材質(zhì)本身的耐腐蝕性一般，考慮到E-107的管束外表面垢下腐蝕情況比較嚴(yán)重，可以將換熱器管束的材質(zhì)進(jìn)行升級，將其更換為Cr元素和Ni元素含量較高、耐腐蝕性更強(qiáng)的316L不銹鋼材質(zhì)，能夠有效提高換熱器管束的使用壽命。

4.2 管束外表面添加有機(jī)涂層

可以考慮在換熱器管束冷卻水側(cè)涂一層表面光滑的疏水性樹脂涂層。首先避免了管束本體與循環(huán)水的接觸防止腐蝕，而且由于涂層表面光滑疏水性好，即使循環(huán)水流速低，也難以在管束外表面滯留污物形成結(jié)垢，或者形成疏松的污垢容易沖洗下來。E-107換熱器中的被冷卻介質(zhì)富丙烯干氣溫度為80℃左右，所以介質(zhì)溫度對涂層的破壞性較小，涂層的使用有效性可以大大延長。雖然使用有機(jī)涂層會增加換熱器的部分熱阻，但是足夠滿足冷卻富丙烯干氣所需要的冷量，而且涂層的表面光滑不容易留存垢質(zhì)，可以使換熱器的傳熱性能長期保持恒定。

4.3 停用E-108冷凍水

由于本裝置是第三代催化干氣制乙苯技術(shù)中脫丙烯工藝的第一批實際應(yīng)用，所以在富丙烯干氣冷卻工藝流程的設(shè)計上有一定的缺陷。發(fā)現(xiàn)脫丙烯后系統(tǒng)的富丙烯干氣存在過度冷卻問題后，公司決定停止富丙烯干氣深冷器E-108冷凍水的使用。停用E-108冷凍水后，富丙烯干氣在深冷器的出口溫度由14℃上升到了28℃以上，這樣富丙烯干氣中的C4組分便不會冷凝下來，并隨著富丙烯干氣出裝置，避免了P-103發(fā)生汽蝕現(xiàn)象。中海油東方石化的催化干氣制乙苯裝置設(shè)計過程中就取消了過冷器E-108，避免富丙烯干氣發(fā)生過度冷卻。

5 結(jié)論

苯耗高、能耗高是稀乙烯制乙苯裝置普遍存在的問題，節(jié)能降耗也是大多數(shù)第三代稀乙烯制乙苯裝置追求的目標(biāo)。在現(xiàn)有的條件下，不僅要充分利用煉廠干氣中的乙烯,同時通過脫丙烯的方式，降低烴化反應(yīng)干氣進(jìn)料中丙烯的含量，也是降低苯耗的重要手段。因此，在生產(chǎn)過程中，解決脫丙烯系統(tǒng)存在的問題，維持其平穩(wěn)運(yùn)行，才能真正降低稀乙烯制乙苯裝置的苯耗，并產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的乙苯產(chǎn)品。

[1] 張世峰，盛健，楊和平.冷卻水換熱器管束腐蝕穿孔失效原因分析[J].科技視界，2014（29）：266.

[2] 盧煥章，馬沛生，等.石油化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)手冊[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1982.

Problems and Suggestions of Propylene Analytic System in Dilute-ethylene to EB Unit

MA Lijie
(Hainan Shihua Jiasheng Chemical Co. Ltd., Yangpu 578001， China)

TQ 241.1

B

1671-9905(2017)10-0073-02

2017-07-04