煤制烯烃项目中水洗、碱洗系统优化操作

44内蒙古石油化工2012年第16期煤制烯烃项目中水洗、碱洗系统优化操作贾金秋(中国神华煤制油化工有限公司包头煤化工分公司,内蒙古包头014010)摘要:介绍了神华包头煤化工分公司烯烃分离装置水洗、碱洗系统运行现状，针对煤制烯烃项目水洗、碱洗系统中存在的问题,对药剂注入系统碱注入系统及洗涤水系统提出优化措施,改善了水洗塔和碱洗塔的操作。关键词:煤制烯烃;水洗;碱洗;氧化物;黄油中图分类号:TE359文献标识码: A文章编号: 1006- 7981( 2012)16- -0044- 031项目简介管线,由此进入碱洗塔上部,之后沿塔板溢流而下,神华包头煤制烯烃项目是世界上第-套应用甲.溢流速度与新鲜碱补充速度相等。在强、中、弱碱段醇制烯烃( DMTO)技术的大型煤化工项目，以煤为各设液体收集室,以保证各碱段循环泵的正常运行。原料,年产60万吨聚乙烯、聚丙烯产品。此项目中包塔釜弱碱段用隔板隔为两个室。流入大室的液体为括气化装置、净化装置、甲醇装置、甲醇制烯烃装置弱碱循环泵提供吸入液体;浓缩油通过隔板溢流到(简称: MTO装置)、烯烃分离装置、PE装置和PP小室,这-侧含油的碱通过液位控制从碱洗塔塔釜装置等工艺装置。其中甲醇制烯烃和烯烃分离装置靠自压排到废碱罐。起着承上启下的核心作用,是煤制烯烃项目成功的3水洗、碱洗系统存在的问题关键装置,甲醇经MTO装置转化为包括乙烯、丙烯2011年11月，烯烃分离装置碱洗塔运行状态异及混合C4、C5等烃类物质的产品气后进入烯烃分常,主要表现在:黄油大量生成，导致碱洗效果不好,离装置进行产品分离。来自MTO装置的产品气，在为保证产品中酸性气合格增加注碱量,大量碱的存.经过产品气压缩机二段压缩之后，进入水洗塔洗去在又对黄油的生成起到促进作用，如此恶性循环。与夹带的氧化物,再进入碱洗塔用强碱洗去所携带的此同时,废碱排放量增大，由0. 7- 1. 2t/h增加到酸性气。水洗、碱洗是产品气进入后精馏系统的预处10t/ h。理过程,可以有效避免聚合物、干冰等物质堵塞后精如下图,烯烃分离装置碱洗系统中产生的“黄馏系统或污染产品。油”呈红色泡沫状，在38- 42°C下 悬浮于废碱液中,2流程概述常温下接触空气后立刻变成泡沫状固体。来自MTO装置的产品气经过压缩机二段压缩后，从底部进入水洗塔,在水洗塔中和洗涤水接触，产品气中的氧化物溶解在洗涤水中返回MTO装置。水洗塔的洗涤水来自MTO装置,首先进入水洗水缓冲罐,再通过泵加压进入水洗水冷却器,冷却后的水洗水进入水洗塔的顶部。水洗塔为填料塔,用格栅分为三段，使用钜鞍型散堆填料。从水洗塔顶部来的产品气在进料加热器中预热,然后进入碱洗塔的底部。为了使产品气和碱液充分接触,将碱洗塔设计为三个碱洗循环段,每个碱循图1环段为15层塔盘。另外，碱洗塔顶部设计有三层泡罩塔盘的水洗段,以洗掉产品气中携带的碱液。碱洗经分析,碱洗塔的运行状况异常与水洗塔有关。塔水洗段的一部分水按照一定比率控制进入强碱循水洗塔使用净化水洗涤产品气中携带的乙醛、丙酮、二甲醚等氧化物。净化水来自MTO装置污水汽提环泵的入口管线。从界外来的新鲜碱用除氧水稀释后，进入碱罐塔底部,由于污水汽提塔的作用是将沉降罐中的油贮存。碱液通过往复泵加压送到强碱循环泵的入口分汽提以便实现油水分离,而沉降罐中的主要物料收稿日期:2012- 04- 22作者简介:贾金秋( 1982- ), 男,助理工程师, 2005年7月毕业于大庆石油学院，学士学位,现就职于神华包头煤化工分，负责烯烃分离装置的生产和技术研究工作。2012年第16期贾金秋煤制烯烃 项目中水洗、碱洗系统优化操作45就是水洗水和急冷水,所以急冷水水洗水中携带的洗塔强碱段加入除氧剂EC3002A。在碱洗塔状态异催化剂粉尘及少量油分就不可避免地存在于净化水常期间,恰逢冬季,气温较低,而且黄油抑制剂注入中，造成水洗塔中的矩鞍型填料堵塞,净化水在塔中系统放置在室外。黄油抑制剂出现结晶析出现象,导流动受阻形成水封,产品气将水带入碱洗塔,这就是致注.入泵经常性地不上量。而且由于黄油抑制剂和碱洗塔废碱排放量大的原因。碱液的共同作用,导致药剂注入线频繁腐蚀泄露。所从图二可以看出，在洗涤水流量相同的条件下以恢复黄油抑制剂的正常注入对黄油的生成会起到水洗塔压差自2011年8月检修开工后的10kPa以下缓解的作用。上升至现在的30kPa,这说明水洗塔填料堵塞情况经多方验证分析,黄油抑制剂EC3430A的凝点处于日益严重的状态。水洗塔填料堵塞导致以下几较高, 在- 10°C左右 就会凝固,而黄油抑制剂注入系种现象出现。统全部在室外，黄油抑制剂冻凝导致注入泵不上量。水洗塔内物料偏流,净化水不能大量顺畅流下，当药剂注入泵不上量时,由于注入点单向阀不严，碱严重时形成液封,液封达到一定高度被反应气带到液倒串进入注入系统。在烯烃分离装置,黄油抑制剂水洗塔塔顶,进入碱洗塔,导致碱洗塔弱碱段被稀注入管线使用的材质是碳钢,黄油抑制剂和碱液的释,废碱段液位迅速上升,废碱排放量增大;水洗塔电位差高达400mv,若碳钢管同时处于这两种溶液填料的堵塞使产品气不能顺畅通过填料造成产品气中，在碱液中的部位由于电位低而成为阳极发生腐压缩机二段排出憋压，压力升高,压缩比增大,二段蚀反应，在黄油抑制剂药剂中的部位成为阴极发生排出温度接近90°C;净化水与产品气钚能充分接触还原反应，形成腐蚀电池，发生强烈的电化学腐蚀,完成对产品气中氧化物的洗涤,使进入碱洗塔产品而不锈钢在这两种溶液中则无腐蚀现象!”。气中氧化物含量上升,在碱洗塔碱作用下生成黄油根据上述分析,烯烃分离装置对黄油抑制剂注量增加。入系统采取了以下优化措施:修建简易临时泵房，水洗墙压整趋势泵房内配置暖气，解决黄油抑制剂因气温低而结晶析出的问题，保证药剂的正常注入。将药 剂注入管线更换为不锈钢材质,同时更换注入点单向阀,解决药剂注入管线频繁泄露的问题。第二步，在保证产品合格的前提下减少新鲜碱的注入量,因为OH的存在对黄油的生成有促进作用。在煤制烯烃项目中，IMIIIIIIIF碱洗塔最初是按照二氧化碳含量100ppm设计的,新鲜碱注入量的设计值是860k g/ h。图2水洗塔压差 趋势城沈墙入002含量水洗塔净化水洗涤量为60t/h,我们把净化水量5000降至20t/h后,碱洗塔废碱排放量和产品气压缩机0二系二段排出压力恢复正常,这一现象证实了上述推断。但是由于填料堵塞和净化水量的降低,水洗塔对产品气中氧化物的洗涤效果下降,碱洗塔中黄油生成.量大的问题未能解决,这严重影响了碱洗塔的正常运行。图3碱洗塔入口产品气中二氧化碳含量趋势4水洗、碱洗系统问题的分析与处理从图3可以看出,在煤制烯烃项目中，产品气中针对碱洗塔黄油生成量增大的现象,我们首先二氧化碳含量不高,远远小于设计值,所以碱浓度有从碱洗塔本身寻找优化的方法。第一步, 我们着手优很大的调整空间。在保证产品合格的前提下适当降化黄油抑制剂注入系统。现阶段,黄油的产生机理得低碱洗塔各段碱浓度既可以减少黄油的生成量,又到普遍认同的有三种: -是不饱和烃如丁二烯等聚可以节约成本。鉴于以上理由,烯烃分离装置在监控合生成;二是醛、酮在碱性条件下发生羟醛缩合反产品质量的同时,逐渐减少新鲜碱的注入量。通过实应,形成高分子化合物;另外一种是冷凝或溶解在碱践验证，当新鲜碱注入量控制在100- 180kg/ h时,液中的双烯烃或其他不饱和烃在痕量氧气的作用碱洗塔强、中、弱碱段浓度分别为5%, 3%, 1%,碱洗下，诱发自由基反应，为交联聚合物的形成提供引发塔出口二氧化碳浓度<5ppm,能够保证产品合格。条件"。新鲜碱液按市场价667元/吨计算,每年产生经烯烃分离装置使用Nalco公司的黄油抑制剂济效益为EC3430A，在碱洗塔强、中、弱碱的循环碱泵出口注. ( 860- 180)* 0.5* 24* 30* 12* 667/ 1000/入,为了减剪赢豹氧含量对不饱和烃的影响,在碱10000= 195. 94万元46内蒙古石油化工2012年第16期恢复黄油抑制剂正常注入和降低碱浓度后,碱洗系统的黄油生成量得到了有效控制,下一步我们着手解决水洗塔填料堵塞的问题。净化水中携带的油分和粉尘是堵塞水洗塔填料的主要原因,油分的冷凝使粉尘更牢固地附着在填料表面,从而导致堵塞现象愈发严重。为了解决这一问题,可以从以下几个方面对水洗系统进行优化。提高净化水品质或者寻找净化水的替代品，压缩机透平凝液就是一个不错的选择。但是这需要对凝液系统的平衡重新规划设计,也会导致净化水资图5处理 前碱洗塔黄油样品源的浪费。将水洗塔改为板式塔,降低堵塞的可能性。增加水洗塔进出料切断阀门]和旁路,发生填料堵塞情况将水洗塔切除,进行蒸塔操作。如何除去净化水中的油分和催化剂粉末,这是困扰我们很久的问题,暂时还没有找到行之有效的技术手段,而用压缩机凝液来代替净化水,会导致污水外排量增加,不利于环保。将水洗塔改为板式塔,我们正在与相关设计院和厂家进行沟通,以期实现将水洗塔型式改为筛板塔的目的。增加水洗塔旁路,可以避免蒸塔操作对烯烃分离系统正常操作的影响,缓解因水洗塔堵5结论图6处理后碱洗塔 黄油样品塞而产生的生产问题。改变水洗塔型式1、1、1、1、1、1、耗时长且投煤制烯烃项目与石化乙烯装置的不同在于产品资大,在这之前，我们采取蒸塔的方法来缓解水洗塔气组分中有部分含氧化合物.这些氧化物如果在水填料的堵塞。为了最大程度地减少损失,我们制定了洗塔中不能有效除去会给下游碱洗和精馏系统带来在线蒸塔方案。首先,将MTO、烯烃分离装置的负荷很大困扰,比如会发生黄油生成量增加、精馏塔系统降至最低,然后缓慢提高净化水的温度,因为净化水堵塞等现象。而且甲醇制烯烃装置水系统中的油分从污水汽提塔低排出的温度很高经过冷却后才进和催化剂粉尘也会给下游的水用户造成设备堵塞等入水洗塔,所以这一步骤不难实现。高温的净化水会困难，这已经成为制约煤制烯烃项目长周期运行的使部分附着在填料表面的油分溶解,附着的催化剂关键问题。针对煤化工装置水洗塔洗涤效果不好、碱粉尘也会随之进入其中,然后从塔底排出。高温净化洗塔黄油生成量大的问题,可采取以下优化措施:水与产品气的接触,会使产品气温度升高,这会导致.优化黄油抑制剂注入系统,保证黄油抑制剂的正常压缩机二段排出温度升高,我们通过水洗塔出口换注入。降低碱洗系统的碱浓度,以减少黄油的生热器来解决这-问题。成,又可降低装置运行成本。将水洗塔 型式更改为2012年2月7日,烯烃分离装置对水洗塔进行筛板塔。定期对水洗塔进行蒸塔处理。 1、 1、对了蒸塔处理,从图四中的水洗塔压差趋势来看,水洗甲醇制烯烃装置水系统进行技术改造,以求实现水塔状况有所好转;从碱洗塔采样情况中也可以看出质的洁净,同时积极5、寻求水洗塔洗涤水的替代中黄油含量明显减少。品。、 由于氧化物的存在,碱洗塔中生成的黄油在组成上与石化乙烯装置已有所不同，应积极进行新水洗墙处理前后区型地劳型黄油抑制剂的试用工作,以研究出针对煤制烯烃项目有效的药剂。1[参考文献]10[1]邹余敏,尹兆林,鲁卫国等.乙烯装置中碱洗塔黄油生成原因分析及对策1[J].石油化工，2009(29):443- 445.[2]黄夏林,张颖欣,邱华.裂解装置黄油抑制剂注入管线失效原因.石油化工腐蚀与防护，2004,男数搭洗塔清理前后压差趋势(1).