乙烯裝置高壓脫丙烷塔再沸器結垢及預防對策

摘要：本文通過對高壓脫丙烷塔再沸器中各項運行參數進行對比，概述高壓脫丙烷塔再沸器在使用周期中縮短的原因，對其進行分析探討，結合工藝流程以及其中換熱器實際使用情況，為相關工作者提出合理的優化措施和建議。

關鍵詞：乙烯裝置；再沸器；預防對策

前言：對乙烯裝置而言，其中的高壓脫丙烷塔運行成效對其起著直接影響，但就實際情況來看，在乙烯裝置開工以來，其中再沸器運行周期無法滿足設計需求，而且在使用過程中周期逐漸縮短，而經常清洗換熱器也為工作者在工作上來帶來極大的不便，也在一定程度上影響乙烯裝置的順利運行。

1.乙烯裝置高壓脫丙烷塔再沸器使用周期縮短原因

1.1工藝流程及其參數

1.1.1 工藝流程

高壓脫丙烷塔主要是在1.357MpaC下進行相關操作[1]，用于接收氣相干燥劑中的裂解氣以及液相干燥劑中的重烴，通過控制裂解氣壓縮機，其中塔釜利用急冷單元中盤油進行加熱處理，這樣裂解氣被冷卻后，其中有部分冷凝液放回到塔內作為回流，進而完成傳質傳熱。

1.1.2工藝參數

就高壓脫丙烷塔而言，其中的裂解氣進行分離是第一個精餾塔，具有進料組成復雜的特征，因此要想在塔中實現利用塔頂對C3以及C3以下部分抽出環節，那么這部分就必須由塔底進行采出流程，根據相關調查中對高壓脫丙烷塔的進料，塔底物料組成以及設計組成相比較，其中C3部分的組成在進料中的含量基本保持不變，但塔底物料含量卻比原始設計值少一部分，而進料中的C4部分卻比設計值高出將近1%，塔底部分比原始設計值高出5%左右，根據調查結果表明，乙烯裝置中的生產中，實際組成以及工藝要求的和設計還存在一定的數值誤差情況。

1.2聚合物形成原因

高壓脫丙烷塔在進料過程中，其中的進料物質組成的分子量分布范圍較寬，含有大量C4以及以上各種不飽和的烴類物質，烴類物質包括有1，3-丁二烯，炔烴類等等物質，具有高聚合活性的特征，通過進行相關的調查研究分析，對換熱器內部結垢聚合物進行拆檢采樣，明確其中的聚合物主要是利用共軛二烯烴以及含有碳碳雙鍵和碳碳三鍵，逐漸形成1，4-環加成反應，也就是可逆反應[2]。因此在高壓脫丙烷塔溫度處于80攝氏度以下情況時，才能夠確保成環反應在其順利運行，但如果其中的聚合物母體形成，那么雙烯體的不飽和烴類加速與連有吸電子基團的聚合母體就會發生反應，也就使得其中的聚合速度快速提升，另外，在溫度變高的同時，其中的反應速率常數也會隨著指數成曲線的形式上升。

1.3再沸器使用周期縮短原因

一般來說。再沸器在進行實際使用之前都需要經過高壓水力進行清洗，利用氮氣進行吹掃和氮封，這樣就可以有效保證混熱氣收到約束，其中的折板以及封頭部位不會有聚合物以及聚合母體存在，但是在實際使用中，運行周期還是無法滿足其中的工藝要求，這就在側面說明，對于工藝流程的處理還是存在一定的問題和不足需要加以解決。因此基于以上幾種情況，通過對高壓脫丙烷塔系統進行整體工藝排查，發現主要原因還是在于再沸器的集合管位置屬于清理盲區，在平時的清理中很難處理到，容易被忽略，再有就是設計問題，這樣的管線不具備排查條件，這也就在一定程度上對再沸器的使用周期縮短帶來不確定因素。根據相關調查結果表明，在管壁上存在大量不明聚合物，這就說明在進行清理后使用的再沸器出現堵塞的原因。

2.預防對策

2.1改造再沸器進料集合管

針對再沸器中集合管中存在聚合物和聚合母體，以及其中再沸器不具備切除系統清理條件進行綜合考慮，通過進行設計核算之后，對其中管線提出相關的改造方案：首先在原來的管線基礎上增加一段短節；其次，將原有的焊接管由弧形管堵改成盲法蘭管堵形式，這樣在進行改造后，清洗換熱器的同時，還能夠將短節和盲法蘭管堵進行拆除清洗，其中的集合管也能清洗到位。

2.2改變高壓脫丙烷塔釜物料組成

通過對再沸器中聚合物進行分析，其中引起狄-阿反應的主要參與物質是1，3-丁二烯，這種物質可以有效改變高壓脫丙烷塔釜物料的組成，也就是說降低1，3-丁二烯的濃度來緩解聚合反應發生。但就壓脫丙烷塔的操作環境所在來看，性質上是多元精餾塔，但是切割元組分還是C3。因此要想確保高壓脫丙烷塔中斧碳能夠在合格情況下增加C3，進而降低或稀釋塔釜C4的濃度，通過進行核算，可以采取靈敏板溫度來降低其中的設計值，降至50攝氏度，這樣就可以使塔釜C3部分組成下一，隨之塔釜物料組成也隨之改變，其中C4濃度約下降2%左右，C2的增加量也只有0.01%左右，這樣就可以符合工藝對此的要求，有效改善高壓脫丙烷塔操作環境。

2.3增加高壓脫丙烷塔液相進料C3濃度

根據相關資料中提到的原則：將多元物系進行分類；增加關鍵部分的元濃度，這樣可以有效在操作壓力以及切割比例不變的情況下，降低塔溫度，在工藝上采取將低壓脫丙烷塔中純度為95%以上的C3補充入高壓脫丙烷塔液相進料，但要注意保持其中的進料熱狀態一致，從而增加關鍵元濃度。在實際操作中，保持塔操作參數數據不變，若將外補的C3控制在2 t/h 時，則塔釜溫度為74.2 ℃左右；若將外補的C3控制在4t/h 時，則塔釜溫度為73.5 ℃左右。因此要結合實際操作環境來選擇合理的操作方式，通過優化，可以有效抑制再沸器出現聚合反應等情況。

總結：綜上所述，通過運用以上幾種方式對再沸器進行優化，將再沸器的進出口溫差控制在合理范圍內，除在剛開始運行階段有小幅度溫差波動情況，在后期使用處于直線狀態，這就說明與未進行優化之前相比，沒有出現溫度指數上升趨勢，可以有效保證高壓脫丙烷塔穩定運行，為后期乙烯裝置使用提供一定的保障。

參考文獻

[1]張曉， 張勇， 朱景剛，等. 乙烯裝置高壓脫丙烷塔再沸器結垢及預防措施[J]. 當代化工， 2018， 47（3）.

[2]于洋. 高壓脫丙烷塔再沸器結焦原因分析及對策[J]. 乙烯工業， 2018（2）：16-19.

作者簡介：

王平，男，1968.7.28，在大慶石化公司化工一廠乙烯裝置精餾崗位工作，車間操作工.