关于乙烯精馏塔冻堵问题的研究与认识

关于乙烯精馏塔冻堵问题的研究与认识

曹猛

中国石油化工股份有限公司天津分公司

摘要：在乙烯的生产制造中，乙烯精馏塔操作好坏会直接影响乙烯产品的质量和生产效率，对下游装置的稳定性会造成一定影响。本文结合某厂乙烯精馏塔压差上涨问题，分析如何发现乙烯精馏塔冻堵事故，以及总结处理冻堵问题的方法，帮助乙烯生产企业分析和总结精馏塔冻堵的管理经验，及时对乙烯精馏塔冻堵问题进行处理。

关键词：乙烯精馏塔；冻堵；发现；处理

引言：乙烯精馏塔可以将乙烯分离，是乙烯生产中不可或缺的设备，该设备的安全管理也是乙烯安全生产的关键。在实际生产中，由于温度比较低，可能会出现冻堵，从而导致精馏塔内部的温度上升，将会严重影响乙烯的生产质量，还不利于乙烯生产工作的安全。目前造成乙烯精馏塔冻堵的原因较多，必须充分了解精馏塔的构造和生产模式，针对冻堵原因开展分析控制工作，并采取有效的解决措施。

1 某厂乙烯精馏塔概况

某厂年产乙烯80万吨，是乙烯生产的关键企业。在生产中，出现冻堵后会影响乙烯精馏塔内部原料的流动，导致内部压力升高，并且会对乙烯的质量产生严重影响。

一旦乙烯精馏塔出现压力波动，灵敏板的温度会突然上升，塔釜的液面会同时下降，导致塔釜内液面不能保持稳定，使得不能保证乙烯塔的分离操作，对产品的质量造成影响，而且会影响生产导致乙烯的产量降低[1]。塔釜外送有比较的波动，导致乙烷裂炉的进料稳定性降低，如果不能及时调整，会产生很大的危险问题，最终会导致停工。为了保证生产状态，暂时采取了降低灵敏板温度2-3℃的措施来避免状况进一步恶化。根据对现场情况的分析核算，在出现冻堵情况后，循环乙烷开始减少，乙烯含量增加，最终导致泛液情况出现，虽然控制乙烷裂解炉温度降低3℃，但是压力上涨问题还在进一步恶化[2]。

2针对乙烯精馏塔压差上涨的处置措施

通过对系统水冷器、干燥器等可能出现问题的位置进行排查，确定导致压差增大的原因。排查措施包括：缩短气相干燥器的再生周期，从36小时缩短到24小时，然后根据再生时间逐渐延长恒温时间，将恒温时间逐渐延长到5小时；通过排查分子筛加热器，查看其是否出现了漏液；然后对干燥器后的所有循环水换热器进行检查，查看其是否存在内漏问题；将第二干燥器的旁路手阀关闭，在旁路电动阀和手阀倒淋位置配制到裂解气压缩机的新管线；第二干燥器的再生周期从30天缩短为15天，并将恒温时间延长到4小时[3]。

排查工作开展的同时，也对干燥器、碳二加氢反应器、高压丙烷塔塔顶露点的状况进行监控，每天都排放一次碳二嘉庆反应器的绿油，为了防止出现进一步恶化，该厂在处理时也开展压缩分离露点监控。另一方面，对乙烯塔压差上涨后注入乙醇，有效降低乙烯塔的进料负荷，从而维持乙烯负荷，确保乙烯塔处于正常工作状态。通过检查发现，由于有水被带入到乙烯精馏塔中，导致冻堵出现，并且由于冻堵造成压差上涨[4]。

3冻堵原因分析

3.1 露点排查分析

为了找到导致冻堵问题出现的水源，缩短了干燥器的运行周期，从36小时缩短为24小时，发现在24小时运行周期情况下，物料出口在线水分析仪表并没有出现超标问题。通过对液相干燥器的露点进行排查，并将装置的运行周期调整到48小时，发现在运行周期内离线做高压脱丙烷塔露点都在-65℃左右，物料出口的在线谁分析仪表没有发生超标情况。以西蒸馏塔的物料分布比较宽，组而且组分非常重，并不能直接进行离线露点的测试工作。通过对液相干燥器床层压差进行测量时，发现存在200kPa的压差，再生气量从4t/h下调到2t/h初步分析内部可能出现了粉化结块的情况。检查裂解气第二干燥器和碳二加氢反应床出口时，确定测量温度都在合理区间内。通过对乙烯精馏塔出现冻堵的原因进行调查，发现有痕量水分从裂解气的干燥器流入，可以利用丙醇作为解冻剂将造成冻堵的水分去除。

3.2 分段压差测定

为了确定具体的冻堵点，进行了乙烯塔内分段压差测定，结合测量结果，1-100块板的压差正常，提馏段的塔盘压降升高，所以冻堵的位置在提馏段塔盘。

4处理措施

通过上述的排查工作，确定冻堵是由于裂解气干燥器出口痕量水带入乙烯塔导致冻堵出现，使得压差出现上涨，为此需要注入丙醇去水，并且更换裂解气液相干燥器的分子筛，使精馏塔能恢复过去的运行效果。

4.1 乙烯精馏塔注丙醇

在注入丙醇之前，需要做好相关准备工作。首先要确定系统丙醇其他注入点状态为盲，丙醇注入管线在注入丙醇之前需要接入氮气，通过三次涨压置换将氧含量控制在1000ppm以下，并将露点降低到-55℃以下。丙醇罐中的丙醇水含量需要控制在5%以内，丙醇的纯度应超过95%，之后将一台裂解炉的温度降低到830℃以下，对原料调节阀调整到手动状态，控制乙烯出采量低于60t/h，入口再沸器切换到篮式过滤器。

丙醇注入过程中，需要严格控制注入量。诸如根据循环乙烷流量表控制在15t/h，冲程调节到1%，注入量控制为每小时10kg。循环乙烷丙醇浓度设置为660ppm，按照全部转化为一氧化碳计算。经过调整，八号炉一氧化碳浓度上升143ppm，裂解炉投料300t/h，一氧化碳浓度增加33ppm。加料过程中逐渐将冲程调整到10%，注入丙醇量提升到100kg/h。之后碳二加氢入口的一氧化碳最高上涨75ppm。开启入口物料线上丙醇注入点倒入丙醇，同时启动丙醇泵排气，倒淋见液后关闭倒淋，启动注入点手阀，像系统中注入丙醇，确定丙醇被注入后，分离岗位汇报班长进行调度，联系罐区打开乙烯塔底部和再沸器底部CBD进行丙醇排放，如果一氧化碳迅速超过200ppm，应立即提升碳二加氢入口温度2-3℃，并及时回调入口温度，避免反应器飞温。如果系统稳定，在注入丙醇时可以采用间断式注入方法，经过15分钟注入后，停止丙醇泵，两小时后如果没有变化，则继续向系统内注入丙醇，并重复上述步骤。

如果注入过程中一氧化碳的波动很大，循环乙醇的部分返回燃料气，通过乙烯精馏塔汇入底部，采用逐点排放的方式，每个点排放3-5分钟[5]。在注入过程中需要加强取样分析，取样分析频率为2小时一次，对丙醇的含量变化状况进行精确分析，一旦发现乙醇含量高于10ppm，需要汇报上级，并且调低注入冲程。如果压差上涨到140kPa以上，必须马上汇报。

4.2 液相干燥器在线进行分子筛更换

在发现情况后，需要马上降低装置工作负荷，并且在干燥器的再生程序开始后，开展对设备分子筛更换工作，更换分子筛后继续将干燥器切换到备用台，对切出的干燥器更换分子筛。

4.3 注入丙醇除水

裂解气干燥器完成分子筛的在线更换后，需要用大流量丙烯进行以乙烯蒸馏塔的出水工作，有效去除蒸馏塔内的水分。

4.4 处理结果

对裂解气感干燥器更换分子筛，更换工作中发现分子筛有比较严重的粉化结块问题，影响了征程的生产，更换后使用大流量丙醇进行除水，使得系统最终恢复到正常状态。

结束语：发现乙烯精馏塔压差升高后，需要及时采取措施避免情况恶化，并进行全面的监控和持续观察，优化参数保证设备寿命。确定出现冻堵问题后，应根据导致冻堵的原因进行设备的修复，及时更换损坏的设备并调整生产参数，确保乙烯精馏塔恢复到正常的工作状态。

参考文献：

[1]赵东华,史云伟,邓守涛.乙烯精馏塔冻堵的发现及处理[J].清洗世界,2022,38(07):4-6.

[2]周奔,任楠.乙烯精馏塔冻堵原因及解决方法[J].石化技术,2016,23(05):9.

[3]刘建荣.乙烯精馏塔冻塔原因分析和预防措施[J].石油和化工设备,2011,14(09):56-58.

[4]邱华,章颖颀,尹兆林.乙烯精馏塔冻堵问题原因分析及对策[J].乙烯工业,1998(04):14-18.

[5] 朱俊桦.乙烯装置裂解气压缩系统长周期运行存在的问题[J].石油石化绿色低碳，2018(4):36-42,69.