急冷水乳化原因浅析及技术改造

孙青先 窦珍（中国石油兰州石化公司石油化工厂，甘肃 兰州 730060）

急冷水乳化原因浅析及技术改造

孙青先 窦珍（中国石油兰州石化公司石油化工厂，甘肃 兰州 730060）

中国石油兰州石化分公司石油化工厂乙烯联合车间的裂解原料轻质化后，裂解气中的重组分产量大幅减少，对油洗塔、水洗塔操作带来难度，特别是水洗塔超负荷运行，顶温经常超指标，极易发生急冷水乳化现象。

急冷水乳化；原因；措施

1 工艺流程简介

从油洗塔出来的裂解气和水蒸气进入水洗塔中部，在塔内逆流与急冷水接触，塔顶经循环急冷水冷却至38℃左右进入裂解气压缩机一段吸入罐，塔釜冷凝的油水混合物经重力（静止）分离为急冷水和裂解汽油，裂解汽油作为油洗塔顶部回流，多余部分作为产品送出界外，水相作为急冷水回收热量后，经冷却水进一步冷却分为两股分别返回水洗塔中部和顶部作为回流，在塔釜的另一部分水经挡板再次静止分离后送入工艺水汽提塔，将工艺水中的油类和酸性进一步汽提出去，作为合格的工艺水进入稀释蒸汽汽包，通过稀释蒸汽发生器和重油换热发生稀释蒸汽。

2 急冷水乳化的原因

急冷水乳化的原因大多是由于水洗塔釜温和PH值过高及不当操作原因引起的，其表现形式就是油水相混。

2.1 汽油分馏塔塔顶温度过高

汽油分馏塔是乙烯装置急冷系统的第一个塔，用循环急冷油和裂解汽油回收裂解气中的重柴油组分。如果汽油分馏塔塔顶温度过高，会将裂解柴油组分带入水洗塔中，造成裂解汽油干点升高，油水密度差减小，油水分离效果差，易引起急冷水乳化。

2.2 水洗塔塔釜温度过高

水洗塔塔釜温度取决于全塔的热平衡，一般控制在76～80℃。提高水洗塔塔釜温度有利于急冷水的热量回收，但不利于油水分离；反之，降低塔釜温度，有利于油水分离，但影响工艺系统的加热，特别是丙烯精馏塔塔釜再沸器的加热，将耗费较多的低压蒸汽，不利于节能。

2.3 急冷水PH值过高

由于裂解气中含有硫化氢、有机硫、二氧化碳等酸性气体，在循环的急冷水中溶解上述酸性气体而呈酸性，通常采用注入碱或氨的方法来控制急冷水和工艺水中PH值，防止急冷水对设备和管道的腐蚀。

2.4 急冷水循环量过大

裂解汽油和急冷水的分离是在水洗塔底部的油水分离罐中实现的。裂解汽油和急冷水的分离需要足够的停留时间，如果急冷水的循环量增大，急冷水在油水分离罐中的停留时间将缩短，由原设计的15分钟缩短至9分钟，影响了裂解汽油和急冷水的分离效果，部分裂解汽油带入急冷水中，裂解汽油和急冷水的分离效果变差，时间长会导致急冷水乳化。

2.5 油水界面指示不准

水洗塔塔釜油水界面控制不当或仪表指示不准，若实际界面过高,大量的水带入轻油中,造成轻油带水严重，返回油洗塔塔顶,使塔顶温度过低,水汽化后所带热量进入水洗塔，造成水洗塔负荷增大，引起塔釜塔顶同时超温,易造成急冷水乳化。

2.6 裂解原料性质的变化

乙烯裂解炉实现裂解原料100%轻质化后，裂解气中重组分产量大幅减少，对油洗塔操作带来难度；同时在裂解炉切换引起的系统波动，蒸汽在塔内停留时间较长，顶温经常超指标，特别是水洗塔超负荷运行，极易发生急冷水乳化现象。

3 调整优化操作的具体措施

3.1 改造措施

根据以上原因和现象分析，兰州石化24万吨/年乙烯装置水洗塔经常发生乳化的原因主要是：一方面，原料轻质化率提高后，裂解汽油和急冷水循环量增加，由于急冷水冷却器的换热面积不够，使得急冷水返塔温度高于设计值，导致水洗塔温度升高。另一方面，由于裂解汽油和急冷水循环量增加，急冷水在水洗塔塔釜的停留时间的缩短，影响了裂解汽油和急冷水的分离效果。这两方面是导致水洗塔乳化现象的发生的主因。

3.1.1急冷水冷却器改造

装置设计时，中段急冷水通过103-CA和103-CB冷却至53℃返回水洗塔中部。顶段急冷水继续通过103-CC和103-CD冷却至37℃返回水洗塔顶部。由于急冷水循环量增大后，急冷水冷却器换热面积不够，急冷水返塔温度均高于设计值。因此，改造时将返中段急冷水由在103-CC前返塔改为在103-CC后返塔。

3.1.2工艺凝液汽提塔再沸器更新

由于急冷水和裂解汽油循环量均高于设计值，急冷水在水洗塔塔釜的停留时间缩短，裂解汽油和急冷水的分离效果变差，急冷水中的裂解汽油含量升高。当裂解炉进行投油和清焦操作切换时，进入工艺水汽提塔的工艺水量比正常生产时多8～10t/h。工艺水汽提塔再沸器不能满足现有工况的要求；同时检查再沸器有内漏，将工艺水汽提塔再沸器的进行了更新。

3.1.3改造效果

从改造后装置的近半年运行情况来看，此次改造有效的降低了急冷水返塔温度和循环量，使得水洗塔塔釜温度得到有效控制；工艺凝液汽提塔再沸器更新后，裂解炉进行投油和清焦切换操作时，工艺凝液汽提塔的处理能力也能达到要求。半年来，该装置没有发生过急冷水乳化现象。

3.2 工艺操作的规范和优化

（1）加强对急冷水、工艺水、稀释蒸汽排污的监控，及时调整化学品的注入量；同时要询问压缩岗位碱洗塔的操作，防止碱液通过压缩机段间吸入罐返至水洗塔；

（2）控制好急冷水的循环量，调整两股循环量的分配，保证水洗塔的热量分布和塔釜温度；对工艺水汽提塔的操作，在保证汽提效果的前提下，尽量少使用直接汽提蒸汽，多使用再沸器的加热蒸汽，减少汽提蒸汽量进入水洗塔的量；加强对裂解汽油的排水，定时定点，防止裂解汽油带水；

（3）在裂解炉进行切换时，要提前调整适当降低油水界面，同时尽量减少裂解炉在塔内的停留时间；定期对裂解炉的保护、防焦蒸汽孔板、保护蒸汽调节阀进行检查更换维修。

（4）定期对仪表界面计通过现场液面计进行校对，减少仪表指示失误；控制油水界面在15-20%左右；

4 结语

分析了原料轻质化率提高对兰州石化24万吨/年乙烯装置急冷系统的影响，在装置大检修期间，对该装置急冷系统进行了改造。改造后，急冷水回水温度有所降低，循环量明显下降，从而使水洗塔的温度能有效地控制在指标范围内。