急冷系统水质乳化问题的优化操作

急冷系统水质乳化问题的优化操作

赵书印

宝来利安德巴赛尔石化有限公司 辽宁省盘锦市 124000

摘要：急冷系统水质乳化问题在行业内一直频繁发生，本文主要介绍了本装置一些优化操作控制水质，防止水质乳化。

关键词：急冷油塔 急冷水塔 乳化

1 简介

宝来利安德巴赛尔石化有限公司乙烯装置采用美国S&W公司的USC-192U型和USC-64W型管式裂解炉技术，前脱丙烷、前加氢的分离工艺技术，负荷为年产1000 kt聚合级乙烯以及500 kt聚合级丙烯，装置主要由裂解、压缩、分离三个工序组成，分为原料预热、裂解炉、急冷、压缩、碱洗、冷分离、热分离、制冷、废碱氧化和公用工程等系统，主要产品有聚合级乙烯和聚合级丙烯，主要副产品有氢气、混合碳四、粗裂解汽油、裂解燃料油、尾气CH₄/H₂等。

USC-192U型和USC-64W型裂解炉具有停留时间短、乙烯收率高、运行时间长、一台裂解炉可以同时处理不同的原料、每种原料都可在最优的条件下裂解的特点。该裂解炉采用较小的管径，较短的管长以缩短停留时间，乙烯和丙烯选择性好、压降小、操作周期长。急冷换热器采用S&W 和Borsig 共同开发的专利产品“线性换热器”，为高温裂解产物提供有效、迅速的冷却，可以高效地回收裂解气的高位热能，最大限度的产生超高压蒸汽。

急冷油塔采用S&W的专利波纹塔盘（RIPPLE TRAY），具有高效、流通量大、压降小，不易结焦，运行周期长等特点，急冷水塔采用填料塔盘，压降小，处理能力及操作弹性大等特点。

急冷油塔及急冷水塔

2 急冷系统的作用

急冷油塔的作用是将裂解炉流出物分别用急冷油和汽油直接急冷，并分离出较重急冷油组份和较轻的轻质燃料油组份，来自裂解炉的裂解混合物进入急冷油塔塔釜。急冷油从塔釜采出，利用急冷水冷却，然后回到急冷油塔中部，形成急冷油循环，与裂解气在波纹塔盘上逆向接触换热，分离出其中的重质急冷油；在精馏段用汽油回流冷却分离出轻质燃料油。轻质燃料油塔利用稀释蒸汽汽提，轻馏分返回急冷油塔，塔底重馏分用急冷水冷却后作为燃料油产品送到罐区。

急冷水塔的作用是将裂解气通过与循环急冷水在填料层换热，分离出裂解汽油和急冷水，通过急冷水循环，回收裂解反应的中低位热能。裂解气自塔最下一层进入，在塔上部和塔中部引入急冷水，粗裂解汽油和水蒸汽在塔釜冷凝并在油水分离器中分离。

3 问题概述

急冷水乳化是乙烯装置急冷水系统常见问题，乳化发生时急冷水塔内汽油减少，油水界位上升，同时工艺水及稀释蒸汽含油量增加，很容易在换热器内聚合，降低换热效果，急冷水用户换热效果变差易造成产品不合格，乳化严重时需补水置换，会大量浪费脱盐水，增加装置能耗，同时排污量也会增加，排污COD严重超标，污水处理困难影响环保指标，乳化严重时会影响急冷油塔汽油回流的稳定，汽油回流大量带水造成塔内平衡破坏，急冷油循环泵抽空，破坏系统平衡，各种参数脱离正常范围，工艺水带油导致产生的稀释蒸汽含油，严重影响装置运行，系统难以操作。

4 急冷水乳化原因分析

众所周知，造成急冷水乳化的因素主要有急冷水的温度、PH值、汽油干点、油水沉降分层时间，急冷水水塔外来物料等。

在实际操作中，急冷水塔温度、PH相对容易控制，急冷水塔外来物料应严格控制PH，主要控制压缩段间返回水的PH值，火炬罐、地罐D-348、D-904这些返回是否含碱应严格把控，如带碱直接造成PH过高导致乳化，油水沉降分离时间主要受设备、工艺条件限制，调整幅度有限，相比这几个方面，汽油干点更不容易把控，因原料组成实时变化，急冷油塔顶温度控制并不能真实反映裂解汽油组成，急冷水乳化有可能因汽油中组分过重，干点过高导致。

5 乳化案例

我装置2020年8月5日开车以来急冷油塔顶温度控制、汽油干点、急冷水温度控制相对稳定未因为此原因发生乳化，就因为返回急冷水塔物料带碱及注剂问题导致急冷水PH过高，急冷水发生严重乳化。

第一次因装置区内热火矩罐D-902液位过高，分离岗位人员未分析组成及PH直接启泵将火炬罐中液体打入到急冷水塔，短时间内急冷水塔PH迅速上涨，发生乳化，分析原因为压缩岗废碱处理系统D-343罐满液位后碱液经HFL排入到热火矩罐D-902中导致。

第二次因压缩岗位碱洗塔出口气液分离罐水侧带碱返回压缩段间阀全开导致段间PH过高返回急冷水塔导致急冷水PH上高，水质乳化。

第三次急冷水发生乳化时其他工艺没有任何调整运行稳定，也没有其它返回物料，经分析原因为工艺水汽提塔注剂PA-230位置在工艺水进料管线上、稀释蒸汽发生器注剂PA-240也在进料管线上，注剂PH均为13，注剂在汽提过程中随稀释蒸汽进入原料中，经水塔冷却后导致急冷水PH升高水质乳化。

6 处理措施

根据影响急冷水乳化问题我们制定了几个操作要点。

1. 正常运行时控制急冷油塔塔顶温度98-101℃之间，脱离温度控制区间时及时调整中部、上部回流温度。

2. 定期监控原料中硫含量、氨氮含量，根据氨氮含量、硫含量及原料注硫量提前调整急冷水塔注剂量保证PH稳定6.5-7.5.

3. 当裂解炉进料中石脑油比例发生变化时，及时调整轻燃料油采出量，控制汽油初馏点及干点，同时控制好系统压力。

4. 控制好返回急冷水塔外来物料，反塔前必须做组分及PH分析，防止带碱性物质造成急冷水PH过高乳化。

5. 做好裂解气压缩机段间水质PH监测，每班进行水质观察，做好记录，防止乳化。

6）对工艺水汽提塔注剂点进行改造，注剂点在进料管线改为P-260泵入口管线，防止注剂随气相返回急冷水塔。

7）根据生产运行情况提前做出正确判断，如：循环水循环量逐渐增大、用户换热器换热效率变小、换热器前后温差变小、塔顶温度和二次回水温度差值等方面都能体现出水质情况。

8）裂解炉切炉过程中对急冷油塔顶、急冷水塔温度严格控制，提前做出调节。

7 总结

急冷水乳化是乙烯装置容易发生的不稳定现象，因为急冷水PH值控制具有明显的非线性、滞后、强干扰等多种难点，同时急冷水含油导致PH在线分析时有不准，基本通过采样进行人工检测后进行注剂调整，如不及时很容易造成PH波动较大，发生乳化现象，本装置自开车以来运行时间较短，根据发生的几次乳化现象，制定了以上8个监控措施后未发生过乳化现象，造成水质乳化的原因还有很多，本文仅仅在我装置发生几次乳化的想象进行了分析。

8 参考文献

[1]陈伟聪某冰蓄冷空调系统设计及经济性评价山西建筑2012（11）

[2]侯永丽等.锡林热电厂直接空冷控制优化介绍[J].第三届全国火电空冷机组技术交流论文集,2008-8