稀乙烯制乙苯丙烯解吸系统存在的问题与建议

马利杰

(海南实华嘉盛化工有限公司，海南 洋浦 578001)

稀乙烯制乙苯丙烯解吸系统存在的问题与建议

马利杰

(海南实华嘉盛化工有限公司，海南 洋浦 578001)

本文简述了第三代稀乙烯制乙苯工艺脱丙烯系统的流程，介绍了在生产过程中丙烯解吸系统主要遇到的问题：解吸塔顶气冷却器管束腐蚀泄漏导致富丙烯干气漏入循环水系统；解吸塔顶凝液泵容易汽蚀，操作难度大。分析了产生塔顶气冷却器腐蚀和解吸泵汽蚀的原因，提出了丙烯解吸系统操作建议和改造措施。

稀乙烯；乙苯；丙烯解吸；腐蚀；汽蚀

由于技术的优越性与先进性，稀乙烯制乙苯技术的应用越来越受到重视。第三代技术作为稀乙烯制乙苯技术的典型代表，其催化干气脱丙烯的技术方案使原料干气中的丙烯含量大大减少，降低了副产物丙苯的产量，同时丙烯和乙烯叠合生成的C5烯烃的量也相应减少，乙烯生成乙苯的选择性会有很大程度的提高，同时还降低了苯耗。海南实华嘉盛化工有限公司（下称“实华嘉盛”）的80kt·a-1催化干气制乙苯/苯乙烯装置即采用了第三代干气制乙苯技术。在实际生产过程中，丙烯解吸系统存在的一些实际问题对脱丙烯系统有较大影响。

1 脱丙烯系统流程简介

催化干气自装置外进入丙烯吸收塔（C-101），脱丙烯后进入烃化反应器与气相苯进行反应。C-101底的富丙烯吸收剂经过贫液-富液换热器E-103后，进入丙烯解吸塔（C-102），经过塔釜的E-109热载体加热后吸收剂中的富丙烯干气分离出来，然后变为吸收剂贫液经过循环水换热器E-105和冷冻水换热器E-104后返回C-101。分离出来的富丙烯干气经过解吸塔顶的蒸汽发生器后进入回流罐D-102，其中凝液部分经过回流泵(P-103)打回流，气相则经过解吸塔顶气冷却器（E-107）和解吸塔顶气过冷器（E-108）冷却到13℃进入解吸塔顶气分液罐（D-103），冷凝下来的液相经过泵（P-104）送入解吸塔回流罐（D-102），不凝的富丙烯干气送出装置。丙烯解析系统流程见图1。

图1 脱丙烯系统工艺流程图

2 丙烯解吸系统存在的问题

2.1 解吸塔顶气冷却器壳程腐蚀严重

解吸塔顶气冷却器（E-107）管束主材为10#钢，在近一年的使用过程中出现了2次泄漏，其中2016年1月拆检E-107发现有多达40根换热管出现泄漏并进行堵管消漏，2017年2月拆检E-107又出现数根换热管泄漏，并且管程外表面腐蚀严重。两次泄漏均导致富丙烯气体串入化工循环水系统，污染循环水水质，影响化工循环水系统正常使用。2.2 P-103发生汽蚀

富丙烯干气经E-107循环水冷却后进入E-108过冷器由冷冻水深冷，冷却后进入D-103，其中气相富丙烯干气出装置送往其他单元，冷凝下来的液相部分则由P-104打入丙烯解吸塔回流罐D-102用作回流。但是实际生产中投用过冷器E-108后，就会造成P-103出口压力波动，流量大幅波动，严重时甚至不上量。

3 原因分析

3.1 E-107发生垢下腐蚀

E-107循环水供水管原来设计只供E-107使用，但是由于工艺改造2013年和2016年各增加了1台循环水换热器，新增加的2台循环水换热器与E-107使用同一条主供水管。新增加1台二乙苯产品冷却器E-139在地面，1台丙烯吸收剂冷却器E-105在二层平台，而E-107在三层平台，处于供水管路的最高处，使E-107循环水供水分流严重，供水压力不足，导致在E-107壳程的循环水流速过低并且水质变差。当换热器壳程中的循环水流动不均匀或者是不流动时，水中的沉积物就容易在换热管上形成一定量的沉积物垢层，垢层疏松多孔分布不均，垢层内外氧的含量存在一定的差异，于是造成了金属表面物理和化学性质不均匀从而引起电化学腐蚀反应。垢层与金属之间形成的缝隙或者垢层自身的孔隙都将成为腐蚀反应的通道形成垢下腐蚀。垢层越厚越容易在垢下产生腐蚀，并向纵深发展直至穿孔，导致换热器泄漏[1]。按其腐蚀原理可分为酸性腐蚀和碱性腐蚀，E-107换热器就属于垢下腐蚀中的酸性腐蚀。

其中阳极反应为：Fe→Fe2++2e

然后二价铁水解：Fe2++H2O→Fe(OH)2+H+，H+使垢下介质pH进一步降低，加速腐蚀。

阴极反应为：O2+H2O+e→OH-

3.2 富丙烯深冷过度，重非芳冷凝

当富丙烯干气经过E-108冷冻水（7.5～9.0℃）冷却后，干气温度会降到14℃以下，查询石油化工基础数据手册可知正丁烷在0.2MPa下的沸点为20℃[2]。富丙烯干气中的这些C4组分会被过冷器E-108冷凝下来进入D-103，由泵P-104打入D-102。当D-102回流罐的C4组分积累到一定量的时候，在经过P-103打入脱丙烯塔进行回流时，由于泵的入口处压力低，这些C4组分便会重新气化，经过泵出口时由于压力增大这些组分又会冷凝下来，形成汽蚀，影响泵出口流量，长时间运行还会对设备造成损坏。

4 改造建议

4.1 E107材质升级

E-107管束的材质为20#钢，材质本身的耐腐蚀性一般，考虑到E-107的管束外表面垢下腐蚀情况比较严重，可以将换热器管束的材质进行升级，将其更换为Cr元素和Ni元素含量较高、耐腐蚀性更强的316L不锈钢材质，能够有效提高换热器管束的使用寿命。

4.2 管束外表面添加有机涂层

可以考虑在换热器管束冷却水侧涂一层表面光滑的疏水性树脂涂层。首先避免了管束本体与循环水的接触防止腐蚀，而且由于涂层表面光滑疏水性好，即使循环水流速低，也难以在管束外表面滞留污物形成结垢，或者形成疏松的污垢容易冲洗下来。E-107换热器中的被冷却介质富丙烯干气温度为80℃左右，所以介质温度对涂层的破坏性较小，涂层的使用有效性可以大大延长。虽然使用有机涂层会增加换热器的部分热阻，但是足够满足冷却富丙烯干气所需要的冷量，而且涂层的表面光滑不容易留存垢质，可以使换热器的传热性能长期保持恒定。

4.3 停用E-108冷冻水

由于本装置是第三代催化干气制乙苯技术中脱丙烯工艺的第一批实际应用，所以在富丙烯干气冷却工艺流程的设计上有一定的缺陷。发现脱丙烯后系统的富丙烯干气存在过度冷却问题后，公司决定停止富丙烯干气深冷器E-108冷冻水的使用。停用E-108冷冻水后，富丙烯干气在深冷器的出口温度由14℃上升到了28℃以上，这样富丙烯干气中的C4组分便不会冷凝下来，并随着富丙烯干气出装置，避免了P-103发生汽蚀现象。中海油东方石化的催化干气制乙苯装置设计过程中就取消了过冷器E-108，避免富丙烯干气发生过度冷却。

5 结论

苯耗高、能耗高是稀乙烯制乙苯装置普遍存在的问题，节能降耗也是大多数第三代稀乙烯制乙苯装置追求的目标。在现有的条件下，不仅要充分利用炼厂干气中的乙烯,同时通过脱丙烯的方式，降低烃化反应干气进料中丙烯的含量，也是降低苯耗的重要手段。因此，在生产过程中，解决脱丙烯系统存在的问题，维持其平稳运行，才能真正降低稀乙烯制乙苯装置的苯耗，并产出优质的乙苯产品。

[1] 张世峰，盛健，杨和平.冷却水换热器管束腐蚀穿孔失效原因分析[J].科技视界，2014（29）：266.

[2] 卢焕章，马沛生，等.石油化工基础数据手册[M].北京：化学工业出版社，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