提高乙烯碱洗塔能力的措施

李艳秋

（中国石油大庆石化分公司，黑龙江 大庆163714）

提高乙烯碱洗塔能力的措施

李艳秋

（中国石油大庆石化分公司，黑龙江 大庆163714）

大庆石化新建的60万 t／a乙烯装置中的，碱洗塔存在能力不足等问题。通过检修期技术改造，更换了水洗段塔盘形式，增加了强碱段塔板数量等，提高了碱洗能力，消除了因 CO2含量超标而造成乙烯、丙烯产品质量不合格的隐患。

乙烯装置；碱洗塔；技术改造

大庆石化公司新建的 60万 t／a乙烯装置是120万 t／a乙烯改扩建工程的核心装置，也是国家振兴东北老工业基地的重点工程。本装置由中国寰球工程公司开发，属于我国首套国产化乙烯装置，于 2012年10月 5日开工投产［1］。碱洗塔设置在裂解气压缩机四段出口，目的是脱除裂解气中的酸性气体。酸性气体主要有 H2S和 CO2，如果不脱除，会对乙烯装置带来危害，包括：引起管道和设备的腐蚀；缩短分子筛的使用寿命；H2S还会使钯系催化剂中毒；CO2在低温条件下结成干冰，可堵塞设备和管道；过量的 CO2如果带到乙烯、丙烯产品中还将给下游装置的生产造成影响［2］。

1 碱洗塔概述

1.1 碱洗塔流程

碱洗塔从下到上分为 3个碱洗段（弱碱段、中碱段和强碱段，碱液质量分数分别为 2%、5%、10%）和1个水洗段。裂解气逆流经循环碱液洗涤除去 H2S、CO2等酸性气体后，在水洗段除去裂解气中夹带的碱液。碱洗塔流程见图1所示。

裂解气从碱洗塔底进入，首先与弱碱接触，然后与中碱和强碱接触，最终到达碱洗塔顶部的水洗部分。裂解气中携带的碱在水洗部分脱除。为了避免系统内氧污染，用冷却的锅炉给水作为水洗部分的洗涤介质。来自界外30%（质量分数，下同）的碱液被稀释到10%，作为补充碱液。补充碱进入强碱循环泵EP-3314的入口。锅炉给水在洗涤水冷却器（EH-3317）中冷却，进入洗涤区顶部，补充洗涤水的损耗。

碱液循环泵（EP-3312，EP-3313，EP-3314）分别将碱液循环进入碱洗各部分的顶部塔盘。水洗部分有5层塔盘，离开强碱部分裂解气所夹带的碱在此进行洗涤，以保证裂解气中没有碱液夹带。

含有冷凝烃类的废碱从塔底挡板溢出，然后在液位控制下从塔内进入废碱除油罐 EV-3307。用来自界区的洗油洗涤，脱除烃类聚合物。废碱相分离后进入废碱脱气罐 EV-3309脱除气体，然后由废碱排放泵EP-3309A／S送界外。废碱脱气罐的工艺气体排放至火炬。

废碱除油罐的排放气在压力控制下排至火炬，压力不足时，充入N2保压。废碱除油罐EV-3307分离出的废汽油进入废汽油洗涤罐EV-3308，在此废汽油从水／碱溶液中分离返回水洗塔或送界外轻污油罐，废碱则随着 EV-3307分离出的废碱一起进入废碱脱气罐 EV-3309。

1.2 碱洗塔参数

碱洗塔设备参数：直径 3 800 mm，高47 300 mm（切线长度），内装45层塔盘，设计温度650℃／-19.90℃，设计压力 2.3 MPa，主体材料Q345R。塔内主要物料为裂解气和碱液，属轻度危害介质，二类容器。由于设备的总高约 53 m，超过大庆地区公路及铁路的运输限制，因此采用由制造厂制造，分段运抵现场，现场立置组对焊接的方式。该塔需要热处理，分段热处理在制造厂进行，现场进行组对处环焊缝的局部热处理。碱洗塔工艺操作参数见表1。

图1 新建乙烯装置碱洗塔流程图Fig.1 Caustic tower flowchart of a new ethylene plant

表1 碱洗塔工艺操作参数Tab.1 Operating parameters of caustic tower process

2 存在的问题

2.1 中碱段和强碱段无法建立液位

2012年10月，新建乙烯装置开工。裂解气压缩机氮气开车期间，在对碱洗塔各循环段建立液位时，发现中碱段和强碱段无法建立液位。

2.2 CO2含量超标

开工后，碱洗塔塔顶出口处 CO2含量始终偏高，造成乙烯产品中CO2含量也经常超标，见图2。

图 2 装置运行两个月后碱洗塔出口处 CO2含量分布图Fig.2 CO2content distribution at the exit of caustic tower devices after running two mon ths

3 原因分析

经分析研究，氮气开车时中碱段和强碱段无法建立液位，是因为中碱段和强碱段存在漏液。在相应提高碱浓度和各段循环量后，CO2含量仍然超标，这说明在碱洗塔内部裂解气与碱液没有充分接触。2012年 12月，装置停工检修，将碱洗塔倒空、置换后进行检修，发现：碱洗塔强碱段和中碱段烟道式集液箱的焊缝连接处存在未满焊的情况，导致氮气开工时碱液通过此处落到下一循环段，无法建立液位；投料后部分裂解气通过未满焊的缝隙直接到达塔顶，没有与碱液充分接触，导致碱洗塔出口 CO2含量超标。

4 采取临时措施

通过采取临时措施，暂时缓解碱洗塔出口CO2超标的问 题，即适当 提高 强碱 段的 注碱量，以提高各段的碱浓度；给水洗段注入一些新鲜碱，建立一定的碱浓度，相当于增加一段碱洗；提高各段的碱液循环量，以提高裂解气和碱液的接触量；提高碱洗塔的碱液温度，以提高碱吸收的反应速度；在入口管线配入了临时的注碱线，增加碱液与裂解气的接触时间；间断的注入少量的消泡剂，避免碱洗塔由于发泡而影响碱洗效果。

5 技术改造

5.1 水洗段改造

将原来的 5层水洗段筛板塔盘改造成4层导向浮阀塔盘，见图 3和图 4。导向浮阀塔盘具有明显减小塔板上的液面梯度、液体返混小、塔板效率高、消除塔板上的液体滞止区、操作中不转动、浮阀无磨损、不脱落等特点，加强了水洗段对携带碱液的裂解气的水洗能力。

5.2 强碱段改造

对原设计和改造后的碱洗塔进行对比，塔盘数量由原来的35层增加到38层，水洗段由5层塔盘减少到4层塔盘，强碱段由10层塔盘增加到14层塔盘。1层到9层的塔体重建，10～38层塔体利旧。并将碱洗塔强碱段和中碱段烟道式集液箱的焊缝连接处进行满焊，促使裂解气和碱洗充分接触，提高碱洗能力。见图5和图6。

图3 原设计的筛板塔盘Fig.3 Original designed sieve tray

图 4 更换后的导向浮阀塔盘Fig.4 Guid ing valve trays after rep lacement

图5 原设计碱洗塔1-9层Fig.5 Original designed caustic tower 1-9 layer

图6 改造后碱洗塔 1-9层Fig.6 Caustic tower 1-9 layer after transformation

6 结束语

碱洗系统经过一系列的改造后，达到了设计要求：碱洗塔出口 CO2质量分数小于 2mg／kg，乙烯产品中CO2质量分数小于4 mg／kg，各项参数均在指标范围内。

［1］ 我国首套国产化大型乙烯装置投产成功［J］.石油化工应用，2012，31（10）：74～70.

［2］ 蔡玉田，王勇.燕山乙烯装置碱洗塔的操作优化［J］.乙烯工业，2014，26（1）：28～30.

M easurem ent to Im prove the Ability of Ethylene Caustic Tower

LI Yan-qiu

（China Daqing Petrochemical Company，Daqing163714，China）

There exist the problem of caustic tower capacity shortage in Daqing Petrochemical new 600，000 t／a.Through technological innovation，water segment trays form replacement aswell as the trays number ofalkalisegment increment etc，the caustic capability was improved，the hidden trouble of substandard quality problems caused by excessive levels of CO2was eliminated

ethylene plant；caustic tower；transformation

TE626

A

1004-275X（2015）02-0053-04

12.3969／j.issn.1004-275X.2015.02.014

收稿：2014-12-05

李艳秋（19- ），女，工程师，主要从事乙烯生产管理工作。