乙烯装置高压脱丙烷塔再沸器结垢及预防对策

摘要：本文通过对高压脱丙烷塔再沸器中各项运行参数进行对比，概述高压脱丙烷塔再沸器在使用周期中缩短的原因，对其进行分析探讨，结合工艺流程以及其中换热器实际使用情况，为相关工作者提出合理的优化措施和建议。

关键词：乙烯装置；再沸器；预防对策

前言：对乙烯装置而言，其中的高压脱丙烷塔运行成效对其起着直接影响，但就实际情况来看，在乙烯装置开工以来，其中再沸器运行周期无法满足设计需求，而且在使用过程中周期逐渐缩短，而经常清洗换热器也为工作者在工作上来带来极大的不便，也在一定程度上影响乙烯装置的顺利运行。

1.乙烯装置高压脱丙烷塔再沸器使用周期缩短原因

1.1工艺流程及其参数

1.1.1 工艺流程

高压脫丙烷塔主要是在1.357MpaC下进行相关操作[1]，用于接收气相干燥剂中的裂解气以及液相干燥剂中的重烃，通过控制裂解气压缩机，其中塔釜利用急冷单元中盘油进行加热处理，这样裂解气被冷却后，其中有部分冷凝液放回到塔内作为回流，进而完成传质传热。

1.1.2工艺参数

就高压脱丙烷塔而言，其中的裂解气进行分离是第一个精馏塔，具有进料组成复杂的特征，因此要想在塔中实现利用塔顶对C3以及C3以下部分抽出环节，那么这部分就必须由塔底进行采出流程，根据相关调查中对高压脱丙烷塔的进料，塔底物料组成以及设计组成相比较，其中C3部分的组成在进料中的含量基本保持不变，但塔底物料含量却比原始设计值少一部分，而进料中的C4部分却比设计值高出将近1%，塔底部分比原始设计值高出5%左右，根据调查结果表明，乙烯装置中的生产中，实际组成以及工艺要求的和设计还存在一定的数值误差情况。

1.2聚合物形成原因

高压脱丙烷塔在进料过程中，其中的进料物质组成的分子量分布范围较宽，含有大量C4以及以上各种不饱和的烃类物质，烃类物质包括有1，3-丁二烯，炔烃类等等物质，具有高聚合活性的特征，通过进行相关的调查研究分析，对换热器内部结垢聚合物进行拆检采样，明确其中的聚合物主要是利用共轭二烯烃以及含有碳碳双键和碳碳三键，逐渐形成1，4-环加成反应，也就是可逆反应[2]。因此在高压脱丙烷塔温度处于80摄氏度以下情况时，才能够确保成环反应在其顺利运行，但如果其中的聚合物母体形成，那么双烯体的不饱和烃类加速与连有吸电子基团的聚合母体就会发生反应，也就使得其中的聚合速度快速提升，另外，在温度变高的同时，其中的反应速率常数也会随着指数成曲线的形式上升。

1.3再沸器使用周期缩短原因

一般来说。再沸器在进行实际使用之前都需要经过高压水力进行清洗，利用氮气进行吹扫和氮封，这样就可以有效保证混热气收到约束，其中的折板以及封头部位不会有聚合物以及聚合母体存在，但是在实际使用中，运行周期还是无法满足其中的工艺要求，这就在侧面说明，对于工艺流程的处理还是存在一定的问题和不足需要加以解决。因此基于以上几种情况，通过对高压脱丙烷塔系统进行整体工艺排查，发现主要原因还是在于再沸器的集合管位置属于清理盲区，在平时的清理中很难处理到，容易被忽略，再有就是设计问题，这样的管线不具备排查条件，这也就在一定程度上对再沸器的使用周期缩短带来不确定因素。根据相关调查结果表明，在管壁上存在大量不明聚合物，这就说明在进行清理后使用的再沸器出现堵塞的原因。

2.预防对策

2.1改造再沸器进料集合管

针对再沸器中集合管中存在聚合物和聚合母体，以及其中再沸器不具备切除系统清理条件进行综合考虑，通过进行设计核算之后，对其中管线提出相关的改造方案：首先在原来的管线基础上增加一段短节；其次，将原有的焊接管由弧形管堵改成盲法兰管堵形式，这样在进行改造后，清洗换热器的同时，还能够将短节和盲法兰管堵进行拆除清洗，其中的集合管也能清洗到位。

2.2改变高压脱丙烷塔釜物料组成

通过对再沸器中聚合物进行分析，其中引起狄-阿反应的主要参与物质是1，3-丁二烯，这种物质可以有效改变高压脱丙烷塔釜物料的组成，也就是说降低1，3-丁二烯的浓度来缓解聚合反应发生。但就压脱丙烷塔的操作环境所在来看，性质上是多元精馏塔，但是切割元组分还是C3。因此要想确保高压脱丙烷塔中斧碳能够在合格情况下增加C3，进而降低或稀释塔釜C4的浓度，通过进行核算，可以采取灵敏板温度来降低其中的设计值，降至50摄氏度，这样就可以使塔釜C3部分组成下一，随之塔釜物料组成也随之改变，其中C4浓度约下降2%左右，C2的增加量也只有0.01%左右，这样就可以符合工艺对此的要求，有效改善高压脱丙烷塔操作环境。

2.3增加高压脱丙烷塔液相进料C3浓度

根据相关资料中提到的原则：将多元物系进行分类；增加关键部分的元浓度，这样可以有效在操作压力以及切割比例不变的情况下，降低塔温度，在工艺上采取将低压脱丙烷塔中纯度为95%以上的C3补充入高压脱丙烷塔液相进料，但要注意保持其中的进料热状态一致，从而增加关键元浓度。在实际操作中，保持塔操作参数数据不变，若将外补的C3控制在2 t/h 时，则塔釜温度为74.2 ℃左右；若将外补的C3控制在4t/h 时，则塔釜温度为73.5 ℃左右。因此要结合实际操作环境来选择合理的操作方式，通过优化，可以有效抑制再沸器出现聚合反应等情况。

总结：综上所述，通过运用以上几种方式对再沸器进行优化，将再沸器的进出口温差控制在合理范围内，除在刚开始运行阶段有小幅度温差波动情况，在后期使用处于直线状态，这就说明与未进行优化之前相比，没有出现温度指数上升趋势，可以有效保证高压脱丙烷塔稳定运行，为后期乙烯装置使用提供一定的保障。

参考文献

[1]张晓， 张勇， 朱景刚，等. 乙烯装置高压脱丙烷塔再沸器结垢及预防措施[J]. 当代化工， 2018， 47（3）.

[2]于洋. 高压脱丙烷塔再沸器结焦原因分析及对策[J]. 乙烯工业， 2018（2）：16-19.

作者简介：

王平，男，1968.7.28，在大庆石化公司化工一厂乙烯装置精馏岗位工作，车间操作工.