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        稀乙烯制乙苯丙烯解吸系統(tǒng)存在的問題與建議

        2017-11-01 16:45:55馬利杰
        化工技術(shù)與開發(fā) 2017年10期
        關(guān)鍵詞:乙苯干氣冷器

        馬利杰

        (海南實華嘉盛化工有限公司,海南 洋浦 578001)

        稀乙烯制乙苯丙烯解吸系統(tǒng)存在的問題與建議

        馬利杰

        (海南實華嘉盛化工有限公司,海南 洋浦 578001)

        本文簡述了第三代稀乙烯制乙苯工藝脫丙烯系統(tǒng)的流程,介紹了在生產(chǎn)過程中丙烯解吸系統(tǒng)主要遇到的問題:解吸塔頂氣冷卻器管束腐蝕泄漏導(dǎo)致富丙烯干氣漏入循環(huán)水系統(tǒng);解吸塔頂凝液泵容易汽蝕,操作難度大。分析了產(chǎn)生塔頂氣冷卻器腐蝕和解吸泵汽蝕的原因,提出了丙烯解吸系統(tǒng)操作建議和改造措施。

        稀乙烯;乙苯;丙烯解吸;腐蝕;汽蝕

        由于技術(shù)的優(yōu)越性與先進性,稀乙烯制乙苯技術(shù)的應(yīng)用越來越受到重視。第三代技術(shù)作為稀乙烯制乙苯技術(shù)的典型代表,其催化干氣脫丙烯的技術(shù)方案使原料干氣中的丙烯含量大大減少,降低了副產(chǎn)物丙苯的產(chǎn)量,同時丙烯和乙烯疊合生成的C5烯烴的量也相應(yīng)減少,乙烯生成乙苯的選擇性會有很大程度的提高,同時還降低了苯耗。海南實華嘉盛化工有限公司(下稱“實華嘉盛”)的80kt·a-1催化干氣制乙苯/苯乙烯裝置即采用了第三代干氣制乙苯技術(shù)。在實際生產(chǎn)過程中,丙烯解吸系統(tǒng)存在的一些實際問題對脫丙烯系統(tǒng)有較大影響。

        1 脫丙烯系統(tǒng)流程簡介

        催化干氣自裝置外進入丙烯吸收塔(C-101),脫丙烯后進入烴化反應(yīng)器與氣相苯進行反應(yīng)。C-101底的富丙烯吸收劑經(jīng)過貧液-富液換熱器E-103后,進入丙烯解吸塔(C-102),經(jīng)過塔釜的E-109熱載體加熱后吸收劑中的富丙烯干氣分離出來,然后變?yōu)槲談┴氁航?jīng)過循環(huán)水換熱器E-105和冷凍水換熱器E-104后返回C-101。分離出來的富丙烯干氣經(jīng)過解吸塔頂?shù)恼羝l(fā)生器后進入回流罐D(zhuǎn)-102,其中凝液部分經(jīng)過回流泵(P-103)打回流,氣相則經(jīng)過解吸塔頂氣冷卻器(E-107)和解吸塔頂氣過冷器(E-108)冷卻到13℃進入解吸塔頂氣分液罐(D-103),冷凝下來的液相經(jīng)過泵(P-104)送入解吸塔回流罐(D-102),不凝的富丙烯干氣送出裝置。丙烯解析系統(tǒng)流程見圖1。

        圖1 脫丙烯系統(tǒng)工藝流程圖

        2 丙烯解吸系統(tǒng)存在的問題

        2.1 解吸塔頂氣冷卻器殼程腐蝕嚴重

        解吸塔頂氣冷卻器(E-107)管束主材為10#鋼,在近一年的使用過程中出現(xiàn)了2次泄漏,其中2016年1月拆檢E-107發(fā)現(xiàn)有多達40根換熱管出現(xiàn)泄漏并進行堵管消漏,2017年2月拆檢E-107又出現(xiàn)數(shù)根換熱管泄漏,并且管程外表面腐蝕嚴重。兩次泄漏均導(dǎo)致富丙烯氣體串入化工循環(huán)水系統(tǒng),污染循環(huán)水水質(zhì),影響化工循環(huán)水系統(tǒng)正常使用。2.2 P-103發(fā)生汽蝕

        富丙烯干氣經(jīng)E-107循環(huán)水冷卻后進入E-108過冷器由冷凍水深冷,冷卻后進入D-103,其中氣相富丙烯干氣出裝置送往其他單元,冷凝下來的液相部分則由P-104打入丙烯解吸塔回流罐D(zhuǎn)-102用作回流。但是實際生產(chǎn)中投用過冷器E-108后,就會造成P-103出口壓力波動,流量大幅波動,嚴重時甚至不上量。

        3 原因分析

        3.1 E-107發(fā)生垢下腐蝕

        E-107循環(huán)水供水管原來設(shè)計只供E-107使用,但是由于工藝改造2013年和2016年各增加了1臺循環(huán)水換熱器,新增加的2臺循環(huán)水換熱器與E-107使用同一條主供水管。新增加1臺二乙苯產(chǎn)品冷卻器E-139在地面,1臺丙烯吸收劑冷卻器E-105在二層平臺,而E-107在三層平臺,處于供水管路的最高處,使E-107循環(huán)水供水分流嚴重,供水壓力不足,導(dǎo)致在E-107殼程的循環(huán)水流速過低并且水質(zhì)變差。當(dāng)換熱器殼程中的循環(huán)水流動不均勻或者是不流動時,水中的沉積物就容易在換熱管上形成一定量的沉積物垢層,垢層疏松多孔分布不均,垢層內(nèi)外氧的含量存在一定的差異,于是造成了金屬表面物理和化學(xué)性質(zhì)不均勻從而引起電化學(xué)腐蝕反應(yīng)。垢層與金屬之間形成的縫隙或者垢層自身的孔隙都將成為腐蝕反應(yīng)的通道形成垢下腐蝕。垢層越厚越容易在垢下產(chǎn)生腐蝕,并向縱深發(fā)展直至穿孔,導(dǎo)致?lián)Q熱器泄漏[1]。按其腐蝕原理可分為酸性腐蝕和堿性腐蝕,E-107換熱器就屬于垢下腐蝕中的酸性腐蝕。

        其中陽極反應(yīng)為:Fe→Fe2++2e

        然后二價鐵水解:Fe2++H2O→Fe(OH)2+H+,H+使垢下介質(zhì)pH進一步降低,加速腐蝕。

        陰極反應(yīng)為:O2+H2O+e→OH-

        3.2 富丙烯深冷過度,重非芳冷凝

        當(dāng)富丙烯干氣經(jīng)過E-108冷凍水(7.5~9.0℃)冷卻后,干氣溫度會降到14℃以下,查詢石油化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)手冊可知正丁烷在0.2MPa下的沸點為20℃[2]。富丙烯干氣中的這些C4組分會被過冷器E-108冷凝下來進入D-103,由泵P-104打入D-102。當(dāng)D-102回流罐的C4組分積累到一定量的時候,在經(jīng)過P-103打入脫丙烯塔進行回流時,由于泵的入口處壓力低,這些C4組分便會重新氣化,經(jīng)過泵出口時由于壓力增大這些組分又會冷凝下來,形成汽蝕,影響泵出口流量,長時間運行還會對設(shè)備造成損壞。

        4 改造建議

        4.1 E107材質(zhì)升級

        E-107管束的材質(zhì)為20#鋼,材質(zhì)本身的耐腐蝕性一般,考慮到E-107的管束外表面垢下腐蝕情況比較嚴重,可以將換熱器管束的材質(zhì)進行升級,將其更換為Cr元素和Ni元素含量較高、耐腐蝕性更強的316L不銹鋼材質(zhì),能夠有效提高換熱器管束的使用壽命。

        4.2 管束外表面添加有機涂層

        可以考慮在換熱器管束冷卻水側(cè)涂一層表面光滑的疏水性樹脂涂層。首先避免了管束本體與循環(huán)水的接觸防止腐蝕,而且由于涂層表面光滑疏水性好,即使循環(huán)水流速低,也難以在管束外表面滯留污物形成結(jié)垢,或者形成疏松的污垢容易沖洗下來。E-107換熱器中的被冷卻介質(zhì)富丙烯干氣溫度為80℃左右,所以介質(zhì)溫度對涂層的破壞性較小,涂層的使用有效性可以大大延長。雖然使用有機涂層會增加換熱器的部分熱阻,但是足夠滿足冷卻富丙烯干氣所需要的冷量,而且涂層的表面光滑不容易留存垢質(zhì),可以使換熱器的傳熱性能長期保持恒定。

        4.3 停用E-108冷凍水

        由于本裝置是第三代催化干氣制乙苯技術(shù)中脫丙烯工藝的第一批實際應(yīng)用,所以在富丙烯干氣冷卻工藝流程的設(shè)計上有一定的缺陷。發(fā)現(xiàn)脫丙烯后系統(tǒng)的富丙烯干氣存在過度冷卻問題后,公司決定停止富丙烯干氣深冷器E-108冷凍水的使用。停用E-108冷凍水后,富丙烯干氣在深冷器的出口溫度由14℃上升到了28℃以上,這樣富丙烯干氣中的C4組分便不會冷凝下來,并隨著富丙烯干氣出裝置,避免了P-103發(fā)生汽蝕現(xiàn)象。中海油東方石化的催化干氣制乙苯裝置設(shè)計過程中就取消了過冷器E-108,避免富丙烯干氣發(fā)生過度冷卻。

        5 結(jié)論

        苯耗高、能耗高是稀乙烯制乙苯裝置普遍存在的問題,節(jié)能降耗也是大多數(shù)第三代稀乙烯制乙苯裝置追求的目標。在現(xiàn)有的條件下,不僅要充分利用煉廠干氣中的乙烯,同時通過脫丙烯的方式,降低烴化反應(yīng)干氣進料中丙烯的含量,也是降低苯耗的重要手段。因此,在生產(chǎn)過程中,解決脫丙烯系統(tǒng)存在的問題,維持其平穩(wěn)運行,才能真正降低稀乙烯制乙苯裝置的苯耗,并產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的乙苯產(chǎn)品。

        [1] 張世峰,盛健,楊和平.冷卻水換熱器管束腐蝕穿孔失效原因分析[J].科技視界,2014(29):266.

        [2] 盧煥章,馬沛生,等.石油化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù)手冊[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,1982.

        Problems and Suggestions of Propylene Analytic System in Dilute-ethylene to EB Unit

        MA Lijie
        (Hainan Shihua Jiasheng Chemical Co. Ltd., Yangpu 578001, China)

        TQ 241.1

        B

        1671-9905(2017)10-0073-02

        2017-07-04

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