烯烴分離裝置堿洗塔分析及工藝優化

張偉 薛媛媛 吳瑞寧(蒲城清潔能源化工有限責任公司，陜西 蒲城 715501)

0 引言

在煤化工甲醇制烯烴(MTO)、甲醇制丙烯(MTP)等工業生產過程中，為了得到符合純度要求的目標產物或未反應的物料循環利用，從反應器流出的物流都需要經過一系列的凈化、分離提純過程。在這些工業生產過程中，都不可避免生成一些酸性雜質如CO2等。而酸性物質如不清除，使得在后續的生產中造成不利影響。因此有必要對反應尾氣進行堿洗除去酸性物質等，必須使用以氫氧化鈉水溶液為介質的堿洗塔。蒲城清潔能源化工有限責任公司烯烴分離采用惠生的預切割+油吸收分離技術。設計操作時間為7200h，生產33 萬t/a 聚合級乙烯和35.9 萬t/a 聚合級丙烯，堿洗塔在運行過程中，會生成黃油，排放不暢，管線堵塞；塔內堿液下落不暢，塔頂液位和塔壓波動幅度大。為解決該問題，分析了探討了造成堿洗塔黃油生成機理，并提出了處理方法，對堿洗塔運行工況進行優化，保證裝置連續穩定運行。

1 堿洗塔黃油生成機理

在MTO 裝置烯烴分離單元堿洗塔進料含有醛、酮等氧化物，在生產中由于堿液的存在會產生聚合生成大量的聚合物，由于這些聚合物存在，會造成設備堵塞，嚴重時甚至會造成裝置被迫停產檢修。

如圖1 所示，反應機理為：堿洗塔中的聚合主要是原料中的醛或酮在堿的作用下，易引起Aldol 縮合反應。即兩分子α 位碳原子上有活潑氫原子的醛或酮在NaOH 堿性催化劑作用下，會發生加成反應，生成β-羥基醛。然后進一步加成至一定分子量的聚合物，也就是黃油。由于脫水程度不同，黃油顏色有黃色、紅色、綠色，當堿濃度過高時，黃油顏色為黑色。

圖1 堿洗黃油生成機理

2 工藝優化方案

2.1 穩定進料醛酮含量

烯烴分離采用甲醇洗滌塔除去含氧化合物，采用控制穩定進料中醛酮含量，降低與堿液反應生產黃油的量，設計用MTO 凈化水作為洗滌液，由于凈化水COD 為12000mg/L，洗滌效果差；選用透平凝液為洗滌液調整進料中醛酮含量，調整前后醛酮含量變化如表1 所示，調整前進料中的醛和酮含量為1800ppm 和2500ppm，調整后為360ppm 和580ppm，醛酮分別降低了80%和76.8%。，說明透平凝液能與進料中的醛酮反應或溶解，降低了堿洗塔的醛酮含量。

表1 堿洗塔進料中醛酮含量比較表

2.2 堿液濃度優選

堿液能洗滌裂解氣中的酸性氣體發生反應，高濃度的堿液，有利于CO2的吸收，減少新鮮堿液的加入量和廢堿液的排出，但也會減少堿液和氣體的接觸面積，增加堿液循環次數，最重要的是堿液濃度提高，OH-電離效果不好，粘性大，加了烯烴的聚合速度和對黃油產生催化作用，影響堿洗塔的正常運行。降低堿液濃度，會減小CO2在洗滌液中的溶解度，酸性氣體吸收能力下降，塔內的塔板數增加，因此，必須選用合適的堿液濃度。經試驗，采用強堿濃度6%～8%、中堿濃度4%～5%、弱堿濃度2%～3%，并且調整堿液注入量，降低堿液濃度，降低后堿液濃度如圖2 所示。

圖2 堿液濃度優選

2.3 增加水洗段水量及加大排黃油頻次

增加鍋爐給水流量由970kg/h 至1200kg/h，加大弱堿段置換能力，并且加大排黃油頻率使生成黃油隨廢堿液稀釋排出裝置。

3 效果評價

3.1 堿液循環

通過穩定進料醛酮含量、堿液濃度優選、增加水洗段水量及加大排黃油頻次工藝優化，以上措施調節，堿液循環量穩定(圖3)。

3.2 現場取樣情況

由圖4 取樣可見，弱堿段黃油含量逐步減少。

圖3 堿液循環基本平穩

圖4 黃油含量比較

圖5 堿洗塔壓差

3.3 試用期間壓差狀況

堿洗塔壓差如圖5 所示呈現緩慢下降趨勢，由62kPa 下降至58kPa。因此可以看出：采用進料醛酮含量、堿液濃度優選、增加水洗段水量及加大排黃油頻次，實現了堿液濃度循環量穩定，黃油含量減少，塔內壓差的降低。

4 結語

堿洗塔作為烯烴分離裂解氣中酸性氣體脫除的關鍵設備，堿洗過程中產生黃油副產物，探討了造成堿洗塔黃油生成機理，然后通過調整進料醛酮含量、堿液濃度優選、增加水洗段水量及加大排黃油頻次進行工藝優化，實現了堿液循環量穩定，弱堿段黃油含量逐步減少，堿液塔壓差的降低，有效減少堿洗塔黃油的產生，為裝置長周期連續穩定運行提高了保障。