大庆石化│乙烯裂解原料中杂质超标怎么办？试试双碱洗塔效果如何！

化工活动家

2021年5月21日 13:13

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编辑 | 化工活动家

来源 | 大庆石化、乙烯工业

作者 | 隋婷

关键词 | 乙烯原料双塔碱洗

共 1911 字 | 建议阅读时间 9 分钟

导读

乙烯装置的裂解原料中含有少量的硫化物，在高温裂解过程中会转变为硫化氢和硫醇。其中的部分碳会发生水煤气反应生成CO2。由于CO2、H2S和RSH等酸性气的沸点在乙烯、丙烯等烃类的沸点范围内，如不进行脱除，会导致产品质量不合格，浓度较高时可造成前冷单元冻堵，因此需要碱洗塔来脱除裂解气中的酸性气体。

大庆石化600kt/a乙烯装置原料组成较原始设计有较大区别，当装置油田轻烃投料量提高时，因轻烃中CO2含量较高，导致碱洗塔出口CO2含量频繁超标，多次导致乙烯产品不合格，经设计院核算后需增加1座碱洗塔，采用双塔串联碱洗，以提高碱洗效果，增加装置裂解轻质原料能力，提高装置运行效益。

轻烃和石脑油原料组成分析

由于轻烃分子质量小、氢含量高、直链烷烃比例大等特点，裂解过程中主要进行一次反应，很少或几乎不参与二次反应。因此轻烃作为一种优质的裂解原料，具有乙烯收率高、结焦量小、能耗低等优势。下表为某乙烯装置所用轻烃和石脑油原料组分分析。

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大庆石化│乙烯裂解原料中杂质超标怎么办？试试双碱洗塔效果如何！的图2

由上可见：轻烃原料中正构烷烃的比例较石脑油高17.07%，环烷烃的比例较石脑油低10.02%，芳烃的比例较石脑油低3.5%。通过裂解炉模拟软件SPYＲO进行产率预测，得出轻烃在乙烯收率方面有明显优势，其比石脑油乙烯收率高1.63%，加工乙烯收率高的原料对装置能耗降低起到关键作用。两种原料的产物分布如下。

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轻烃中CO2含量偏高是原料加工过程中的难点，需要经济、可靠的工艺、设备条件，提升原料轻烃加工量，保证产品质量。

双碱洗塔流程

碱洗塔通常由4段组成，其中3段碱洗，1段水洗。裂解气由碱洗塔下部进入，先与弱碱段1%~2%的碱液接触，进入中碱段与浓度为6%~7%的碱液接触，再进入强碱段与8%~10%的碱液接触，最后在碱洗塔上部的水洗段进行水洗，脱除可能夹带的碱。

为提升轻烃加工能力，新建600kt/a乙烯装置计划对碱洗流程进行改造，在现有碱洗塔之前串联增加1座新碱洗塔，从而提高装置的碱洗处理能力，CO2处理浓度由2000mg/L能力提升到4000mg/L，轻烃处理量可由20kt/a增加至50kt/a。新碱洗塔流程如下。

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上图中ET-3311为新增碱洗塔，采用1台碱液循环泵进行碱洗循环。

碱洗塔流程改造后，将原经碱洗塔(ET-3312)塔釜排放的废碱液(浓度低于3%)排放至新增碱洗塔进行重复使用，裂解气经新增碱洗塔塔釜进入碱洗系统，预先脱除一部分CO2，为ET-3312做进一步脱除酸性气体创造条件。经预处理后的裂解气从ET-3312塔底进入，进一步脱除CO2。双碱洗塔可使脱除CO2效果更加明显，装置抗CO2浓度变化的能力增加。新增碱洗塔设有新鲜碱注入点，当碱洗塔入口CO2含量升高时投用。

项目在国内首次采用双碱洗塔、四段碱洗的方式，提高装置轻烃加工能力，提高装置乙烯收率，增加整体原料平衡的灵活性，进而降低相应的裂解炉能源消耗，进一步增加装置的综合效益。

双碱洗塔运行优化

双碱洗塔运行过程中，通过植入理论注碱量公式，根据碱洗塔入口CO2浓度，自动调整注碱量，实现碱洗系统稳定运行，在保证碱洗效果前提下降低装置碱耗。

植入理论注碱量公式

碱对黄油的产生有催化作用。裂解气中烯烃的聚合速度会随着碱液浓度的提高进一步加快，加速黄油的生成，影响碱洗塔的正常操作。

新增碱洗塔后，对碱洗系统固有问题进行优化调整，参考各循环段的NaOH含量，以及碱洗入出口CO2含量及乙烯产品馏出口CO2含量，确定注碱量。受化验分析频次限制，碱洗系统注碱量调整不及时，存在产品质量不合格的操作风险和运维成本偏高的弊端。同时，CO2处理能力提升会直接导致废碱中Na2CO3含量增加甚至结晶析出，堵塞管道、设备。适当提高碱洗塔各循环段碱液的浓度，有利于CO2的吸收，可以减少新鲜碱液的加入量及废碱的排出量。

鉴于以上原因，对碱洗系统植入理论注碱量公式。为防止废碱中的Na2CO3析出，控制废碱中的Na2CO3含量不高于18%(Na2CO3在20℃下的溶解度)，计算的理论注水量为实际注碱量1.3倍，稳妥起见将理论注水量与实际注碱的比值设定在1.5~2.0。

加强监控及时调整

结合轻烃原料中CO2含量经常在200~3800mg/L内波动，不利于双碱洗塔优化控制，从保护设备、提高产品质量角度出发，提出针对性的措施。

1）如果出现碱洗塔入口CO2超过2500mg/L，且持续上涨及时联系胺洗脱轻烃CO2岗位调整，如果调整后CO2含量仍然上涨，联系调度室适当降低轻烃投料量2~5t/h，同时观察CO2变化。当CO2含量仍上涨至3000~3500mg/L，继续联系调度室降低轻烃投料量，按照每次下调5t/h幅度调整，最多可降15t/h。

2）根据碱洗塔入口CO2含量变化及时调整注碱量及注水量。根据化验分析数据(CO2波动较大时可加样)结合当前理论注碱量合理匹配新增碱洗塔和原有碱洗塔注碱量，保证碱洗效果，控制废碱中NaOH浓度在2%以下。当CO2浓度低于800mg/L时，可停止新增碱洗塔塔注碱，仅向原有碱洗塔配碱;当CO2含量高于1500mg/L，新增碱洗塔注碱量不小于1t/h。废碱中Na2CO3浓度大于15%，要及时提高注水量，防止Na2CO3析出结晶堵塞废碱外送管线。

3）废碱、中碱浓度计入班组核算，按照2%控制，每月废碱平均浓度控制在1%~2%为最优结果。

理论注碱量与CO2含量关系如下。

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