烯烴分離裝置水洗塔堵塞問題分析

董晨（神華新疆化工有限公司，新疆烏魯木齊831404）

烯烴分離裝置水洗塔堵塞問題分析

董晨（神華新疆化工有限公司，新疆烏魯木齊831404）

使用甲醇制備烯烴產(chǎn)物是化工生產(chǎn)中的重要工作。隨著市場對乙烯、丙烯需求的增加，傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式由于不能滿足需要已經(jīng)不斷被淘汰，通過非石油渠道獲取烯烴物質(zhì)已經(jīng)成為化工產(chǎn)業(yè)中的重要方面。水洗塔堵塞問題是制約烯烴發(fā)展的重要問題，本文將對此做出一定的研究。

烯烴分離裝置；水洗塔堵塞；分析

利用甲醇制備烯烴工藝(MTO)主要以煤為原料，先合成甲醇，在以甲醇為原料生產(chǎn)出乙烯和丙烯的工藝。這種工藝擺脫了以石油為原料制備烯烴物質(zhì)的局限性，具有重要的工業(yè)價值和研究價值。在甲醇制備烯烴的裝置設(shè)備中，水洗塔堵塞是一種嚴(yán)重的問題，對其進(jìn)行研究對該改善生產(chǎn)工藝具有重要意義。本研究中以我所在企業(yè)采用的烯烴分離裝置為對象，詳細(xì)分析水洗塔堵塞問題及解決措施。

1 水洗塔工藝概述

烯烴分離裝置的主要特點體現(xiàn)在四段式壓縮、前脫丙烷后加氫、油吸收塔頂丙烷洗。其中，水洗塔裝置設(shè)在產(chǎn)品氣壓縮機(jī)三段排出和四段吸入流程之間，作用在于脫除甲醇制烯烴裝置生產(chǎn)的產(chǎn)品氣中大量的氧化物甲醇、二甲醚、乙醇、丙醛、丙酮等[1]。

水洗塔設(shè)計成54層塔板的篩板塔，同時洗滌液的主要來源是甲醇制烯烴裝置產(chǎn)出的凈化水。在水洗塔的上部加入凈化水，凈化水會跟水洗塔下部進(jìn)入的產(chǎn)品在塔板上發(fā)生逆流接觸,這樣水中的氧化物就會在凈化水中得到溶解去除。再之后脫出氧化物的凈化水會被排出塔底，作為廢水被處理[2]。

2 水洗塔堵塞問題

MTO水系統(tǒng)設(shè)備主要包括三類：急冷塔、水洗塔及污水汽提塔，主要任務(wù)是將洗滌反應(yīng)中夾帶的各類雜質(zhì)去除，包括催化劑細(xì)粉、水分及其他雜質(zhì)，工藝流程如圖1所示。

圖1 MTO水系統(tǒng)流程圖

由于烯烴分離裝置常年使用的原因，水洗塔在檢查過程中的沉積凝固物不斷積累，當(dāng)?shù)竭_(dá)一定程度后，就發(fā)生了堵塞情況。由于水洗塔的堵塞，還會導(dǎo)致在水洗塔頂部出口產(chǎn)品氣管線低點導(dǎo)淋處出現(xiàn)大量的凈化水。這種情況的堵塞已經(jīng)比較嚴(yán)重。凈化水從塔內(nèi)的流向也發(fā)生了明顯的偏移。在塔內(nèi)的部分區(qū)域還形成了液封，對正常生產(chǎn)造成嚴(yán)重影響。

3 水洗塔堵塞危害及原因

本部分主要分析水洗塔堵塞危害及原因。

3.1 堵塞危害

水洗塔的堵塞還會導(dǎo)致凈化水的洗滌量過少，嚴(yán)重時出現(xiàn)液泛現(xiàn)象。凈化水的流量減少。并出現(xiàn)不同程度的偏流導(dǎo)致產(chǎn)品和凈化水的接觸變得不完全。產(chǎn)品氣體中的含氧量快速上升，醛酮類氧化物在堿性環(huán)境下發(fā)生縮合反應(yīng)，嚴(yán)重影響了堿洗塔酸性氣脫除效果。

水洗塔的堵塞情況如果沒有得到及時解決，影響程度會不斷加深，在水洗塔內(nèi)會頻繁出現(xiàn)液泛現(xiàn)象。大量的凈化水不能正常使用，而是進(jìn)入到堿洗塔內(nèi)，對堿性環(huán)境造成稀釋效果，嚴(yán)重時會造成酸性氣體嚴(yán)重超標(biāo)，脫氧效果變差。最終影響丙烯的聚合反應(yīng)[3]。

另外水洗塔堵塞還會導(dǎo)致管道的阻力增加，隨著內(nèi)部壓力的增加，會導(dǎo)致設(shè)備溫度的上升，不僅影響了反應(yīng)情況，對設(shè)備的安全性也會造成一定的威脅。

3.2 堵塞原因

水系統(tǒng)中含有的雜質(zhì)主要有催化劑細(xì)粉、油蠟類物質(zhì)、含氧化合物及有機(jī)酸類物質(zhì)。各類物質(zhì)積累，極易造成水洗塔堵塞，影響工藝流程的順利開展。造成水洗塔堵塞的原因主要有以下兩個方面：

由于在甲醇制備烯烴裝置中使用了催化劑顆粒，導(dǎo)致凈化水進(jìn)入水洗塔后，溫度降低，油脂在較低溫度下會在篩板上發(fā)生附著。隨著時間的累計作用，附著情況不斷嚴(yán)重，最終造成水洗塔的堵塞。

除了上述原因，在聚丙烯裝置富丙烷液相物料中含有微量的氧化鋁固體粉末，粉末在制備過程中會隨著丙烷液體進(jìn)入水洗塔，最終在篩板上發(fā)生附著，同樣隨著累計作用，造成水洗塔的堵塞。

4 水洗塔堵塞問題的處理措施

對水洗塔的堵塞情況進(jìn)行處理對于改善工業(yè)生產(chǎn)具有重要的現(xiàn)實意義。通過一定的研究主要采取了以下幾種措施對堵塞情況進(jìn)行緩解：

首先將裝置暫時停工，使用溫度超過80℃的凈化水對水洗塔進(jìn)行沖洗，對塔板上附著的油脂以及催化劑的混合物進(jìn)行處理，凈化沖洗之后，重新投入生產(chǎn)。處理之后發(fā)現(xiàn)，這種措施的效果并不明顯。

為避免塔板上的附著物造成堵塞，通過增加孔徑的方式降低堵塞發(fā)生的幾率，從而延長水洗塔的使用周期。并通過一定的改進(jìn)措施將來自聚丙烯裝置的富丙烷液相物料該送至裝置急冷水塔有效避免氧化鋁粉末進(jìn)入水洗塔。這種方式剛開始取得一定的成效，但最終依然不能解決凈化水油脂和催化劑顆粒在塔板上的附著情況[4]。

之后，為進(jìn)一步緩解水洗塔的堵塞情況，在凈化水中加入分散劑，從而降低凈化水?dāng)y帶的固體顆粒在水洗塔塔板上的附著能力。隨著分散劑的不斷增加，處理效果并不明顯。

最后，對堵塞情況進(jìn)行了全面的分析，并制作出了詳細(xì)的性能對比、力學(xué)計算以及工藝計算。最終決定使用除氧水代替原有的凈化水作為水洗塔的洗滌液，提高水洗塔的抗堵塞性能。除氧水通過水洗塔的頂部流入，自上而下流動形成一個循環(huán)系統(tǒng)。除氧水相對于凈化水除氧效果更好，同時在廢水的排放上也表現(xiàn)出一定的優(yōu)勢，可以降低對廢水的處理量。另外相對于凈化水，除氧水的抗附著能力更強(qiáng)。

5 結(jié)語

綜上所述，在烯烴分離裝置中，水洗塔作為重要的裝置設(shè)備，對生產(chǎn)有重要的作用。當(dāng)前工業(yè)上存在水洗塔堵塞的情況，這種情況得不到及時改善，不僅降低了產(chǎn)物的質(zhì)量，同時也制約了行業(yè)發(fā)展。當(dāng)前通過增加孔徑的方式，并將凈化水替換成除氧水可以有效緩解水洗塔的堵塞情況。除此之外，還應(yīng)該在設(shè)計上不斷優(yōu)化，通過改善工藝，改善生產(chǎn)。