提高乙烯堿洗塔能力的措施

李艷秋

（中國石油大慶石化分公司，黑龍江 大慶163714）

提高乙烯堿洗塔能力的措施

李艷秋

（中國石油大慶石化分公司，黑龍江 大慶163714）

大慶石化新建的60萬 t／a乙烯裝置中的，堿洗塔存在能力不足等問題。通過檢修期技術(shù)改造，更換了水洗段塔盤形式，增加了強(qiáng)堿段塔板數(shù)量等，提高了堿洗能力，消除了因 CO2含量超標(biāo)而造成乙烯、丙烯產(chǎn)品質(zhì)量不合格的隱患。

乙烯裝置；堿洗塔；技術(shù)改造

大慶石化公司新建的 60萬 t／a乙烯裝置是120萬 t／a乙烯改擴(kuò)建工程的核心裝置，也是國家振興東北老工業(yè)基地的重點(diǎn)工程。本裝置由中國寰球工程公司開發(fā)，屬于我國首套國產(chǎn)化乙烯裝置，于 2012年10月 5日開工投產(chǎn)［1］。堿洗塔設(shè)置在裂解氣壓縮機(jī)四段出口，目的是脫除裂解氣中的酸性氣體。酸性氣體主要有 H2S和 CO2，如果不脫除，會對乙烯裝置帶來危害，包括：引起管道和設(shè)備的腐蝕；縮短分子篩的使用壽命；H2S還會使鈀系催化劑中毒；CO2在低溫條件下結(jié)成干冰，可堵塞設(shè)備和管道；過量的 CO2如果帶到乙烯、丙烯產(chǎn)品中還將給下游裝置的生產(chǎn)造成影響［2］。

1 堿洗塔概述

1.1 堿洗塔流程

堿洗塔從下到上分為 3個堿洗段（弱堿段、中堿段和強(qiáng)堿段，堿液質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為 2%、5%、10%）和1個水洗段。裂解氣逆流經(jīng)循環(huán)堿液洗滌除去 H2S、CO2等酸性氣體后，在水洗段除去裂解氣中夾帶的堿液。堿洗塔流程見圖1所示。

裂解氣從堿洗塔底進(jìn)入，首先與弱堿接觸，然后與中堿和強(qiáng)堿接觸，最終到達(dá)堿洗塔頂部的水洗部分。裂解氣中攜帶的堿在水洗部分脫除。為了避免系統(tǒng)內(nèi)氧污染，用冷卻的鍋爐給水作為水洗部分的洗滌介質(zhì)。來自界外30%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同）的堿液被稀釋到10%，作為補(bǔ)充堿液。補(bǔ)充堿進(jìn)入強(qiáng)堿循環(huán)泵EP-3314的入口。鍋爐給水在洗滌水冷卻器（EH-3317）中冷卻，進(jìn)入洗滌區(qū)頂部，補(bǔ)充洗滌水的損耗。

堿液循環(huán)泵（EP-3312，EP-3313，EP-3314）分別將堿液循環(huán)進(jìn)入堿洗各部分的頂部塔盤。水洗部分有5層塔盤，離開強(qiáng)堿部分裂解氣所夾帶的堿在此進(jìn)行洗滌，以保證裂解氣中沒有堿液夾帶。

含有冷凝烴類的廢堿從塔底擋板溢出，然后在液位控制下從塔內(nèi)進(jìn)入廢堿除油罐 EV-3307。用來自界區(qū)的洗油洗滌，脫除烴類聚合物。廢堿相分離后進(jìn)入廢堿脫氣罐 EV-3309脫除氣體，然后由廢堿排放泵EP-3309A／S送界外。廢堿脫氣罐的工藝氣體排放至火炬。

廢堿除油罐的排放氣在壓力控制下排至火炬，壓力不足時，充入N2保壓。廢堿除油罐EV-3307分離出的廢汽油進(jìn)入廢汽油洗滌罐EV-3308，在此廢汽油從水／堿溶液中分離返回水洗塔或送界外輕污油罐，廢堿則隨著 EV-3307分離出的廢堿一起進(jìn)入廢堿脫氣罐 EV-3309。

1.2 堿洗塔參數(shù)

堿洗塔設(shè)備參數(shù)：直徑 3 800 mm，高47 300 mm（切線長度），內(nèi)裝45層塔盤，設(shè)計溫度650℃／-19.90℃，設(shè)計壓力 2.3 MPa，主體材料Q345R。塔內(nèi)主要物料為裂解氣和堿液，屬輕度危害介質(zhì)，二類容器。由于設(shè)備的總高約 53 m，超過大慶地區(qū)公路及鐵路的運(yùn)輸限制，因此采用由制造廠制造，分段運(yùn)抵現(xiàn)場，現(xiàn)場立置組對焊接的方式。該塔需要熱處理，分段熱處理在制造廠進(jìn)行，現(xiàn)場進(jìn)行組對處環(huán)焊縫的局部熱處理。堿洗塔工藝操作參數(shù)見表1。

圖1 新建乙烯裝置堿洗塔流程圖Fig.1 Caustic tower flowchart of a new ethylene plant

表1 堿洗塔工藝操作參數(shù)Tab.1 Operating parameters of caustic tower process

2 存在的問題

2.1 中堿段和強(qiáng)堿段無法建立液位

2012年10月，新建乙烯裝置開工。裂解氣壓縮機(jī)氮?dú)忾_車期間，在對堿洗塔各循環(huán)段建立液位時，發(fā)現(xiàn)中堿段和強(qiáng)堿段無法建立液位。

2.2 CO2含量超標(biāo)

開工后，堿洗塔塔頂出口處 CO2含量始終偏高，造成乙烯產(chǎn)品中CO2含量也經(jīng)常超標(biāo)，見圖2。

圖 2 裝置運(yùn)行兩個月后堿洗塔出口處 CO2含量分布圖Fig.2 CO2content distribution at the exit of caustic tower devices after running two mon ths

3 原因分析

經(jīng)分析研究，氮?dú)忾_車時中堿段和強(qiáng)堿段無法建立液位，是因?yàn)橹袎A段和強(qiáng)堿段存在漏液。在相應(yīng)提高堿濃度和各段循環(huán)量后，CO2含量仍然超標(biāo)，這說明在堿洗塔內(nèi)部裂解氣與堿液沒有充分接觸。2012年 12月，裝置停工檢修，將堿洗塔倒空、置換后進(jìn)行檢修，發(fā)現(xiàn)：堿洗塔強(qiáng)堿段和中堿段煙道式集液箱的焊縫連接處存在未滿焊的情況，導(dǎo)致氮?dú)忾_工時堿液通過此處落到下一循環(huán)段，無法建立液位；投料后部分裂解氣通過未滿焊的縫隙直接到達(dá)塔頂，沒有與堿液充分接觸，導(dǎo)致堿洗塔出口 CO2含量超標(biāo)。

4 采取臨時措施

通過采取臨時措施，暫時緩解堿洗塔出口CO2超標(biāo)的問 題，即適當(dāng) 提高 強(qiáng)堿 段的 注堿量，以提高各段的堿濃度；給水洗段注入一些新鮮堿，建立一定的堿濃度，相當(dāng)于增加一段堿洗；提高各段的堿液循環(huán)量，以提高裂解氣和堿液的接觸量；提高堿洗塔的堿液溫度，以提高堿吸收的反應(yīng)速度；在入口管線配入了臨時的注堿線，增加堿液與裂解氣的接觸時間；間斷的注入少量的消泡劑，避免堿洗塔由于發(fā)泡而影響堿洗效果。

5 技術(shù)改造

5.1 水洗段改造

將原來的 5層水洗段篩板塔盤改造成4層導(dǎo)向浮閥塔盤，見圖 3和圖 4。導(dǎo)向浮閥塔盤具有明顯減小塔板上的液面梯度、液體返混小、塔板效率高、消除塔板上的液體滯止區(qū)、操作中不轉(zhuǎn)動、浮閥無磨損、不脫落等特點(diǎn)，加強(qiáng)了水洗段對攜帶堿液的裂解氣的水洗能力。

5.2 強(qiáng)堿段改造

對原設(shè)計和改造后的堿洗塔進(jìn)行對比，塔盤數(shù)量由原來的35層增加到38層，水洗段由5層塔盤減少到4層塔盤，強(qiáng)堿段由10層塔盤增加到14層塔盤。1層到9層的塔體重建，10～38層塔體利舊。并將堿洗塔強(qiáng)堿段和中堿段煙道式集液箱的焊縫連接處進(jìn)行滿焊，促使裂解氣和堿洗充分接觸，提高堿洗能力。見圖5和圖6。

圖3 原設(shè)計的篩板塔盤Fig.3 Original designed sieve tray

圖 4 更換后的導(dǎo)向浮閥塔盤Fig.4 Guid ing valve trays after rep lacement

圖5 原設(shè)計堿洗塔1-9層Fig.5 Original designed caustic tower 1-9 layer

圖6 改造后堿洗塔 1-9層Fig.6 Caustic tower 1-9 layer after transformation

6 結(jié)束語

堿洗系統(tǒng)經(jīng)過一系列的改造后，達(dá)到了設(shè)計要求：堿洗塔出口 CO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于 2mg／kg，乙烯產(chǎn)品中CO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于4 mg／kg，各項(xiàng)參數(shù)均在指標(biāo)范圍內(nèi)。

［1］ 我國首套國產(chǎn)化大型乙烯裝置投產(chǎn)成功［J］.石油化工應(yīng)用，2012，31（10）：74～70.

［2］ 蔡玉田，王勇.燕山乙烯裝置堿洗塔的操作優(yōu)化［J］.乙烯工業(yè)，2014，26（1）：28～30.

M easurem ent to Im prove the Ability of Ethylene Caustic Tower

LI Yan-qiu

（China Daqing Petrochemical Company，Daqing163714，China）

There exist the problem of caustic tower capacity shortage in Daqing Petrochemical new 600，000 t／a.Through technological innovation，water segment trays form replacement aswell as the trays number ofalkalisegment increment etc，the caustic capability was improved，the hidden trouble of substandard quality problems caused by excessive levels of CO2was eliminated

ethylene plant；caustic tower；transformation

TE626

A

1004-275X（2015）02-0053-04

12.3969／j.issn.1004-275X.2015.02.014

收稿：2014-12-05

李艷秋（19- ），女，工程師，主要從事乙烯生產(chǎn)管理工作。