烯烃分离装置碱洗塔分析及工艺优化

张伟 薛媛媛 吴瑞宁(蒲城清洁能源化工有限责任公司，陕西 蒲城 715501)

0 引言

在煤化工甲醇制烯烃(MTO)、甲醇制丙烯(MTP)等工业生产过程中，为了得到符合纯度要求的目标产物或未反应的物料循环利用，从反应器流出的物流都需要经过一系列的净化、分离提纯过程。在这些工业生产过程中，都不可避免生成一些酸性杂质如CO2等。而酸性物质如不清除，使得在后续的生产中造成不利影响。因此有必要对反应尾气进行碱洗除去酸性物质等，必须使用以氢氧化钠水溶液为介质的碱洗塔。蒲城清洁能源化工有限责任公司烯烃分离采用惠生的预切割+油吸收分离技术。设计操作时间为7200h，生产33 万t/a 聚合级乙烯和35.9 万t/a 聚合级丙烯，碱洗塔在运行过程中，会生成黄油，排放不畅，管线堵塞；塔内碱液下落不畅，塔顶液位和塔压波动幅度大。为解决该问题，分析了探讨了造成碱洗塔黄油生成机理，并提出了处理方法，对碱洗塔运行工况进行优化，保证装置连续稳定运行。

1 碱洗塔黄油生成机理

在MTO 装置烯烃分离单元碱洗塔进料含有醛、酮等氧化物，在生产中由于碱液的存在会产生聚合生成大量的聚合物，由于这些聚合物存在，会造成设备堵塞，严重时甚至会造成装置被迫停产检修。

如图1 所示，反应机理为：碱洗塔中的聚合主要是原料中的醛或酮在碱的作用下，易引起Aldol 缩合反应。即两分子α 位碳原子上有活泼氢原子的醛或酮在NaOH 碱性催化剂作用下，会发生加成反应，生成β-羟基醛。然后进一步加成至一定分子量的聚合物，也就是黄油。由于脱水程度不同，黄油颜色有黄色、红色、绿色，当碱浓度过高时，黄油颜色为黑色。

图1 碱洗黄油生成机理

2 工艺优化方案

2.1 稳定进料醛酮含量

烯烃分离采用甲醇洗涤塔除去含氧化合物，采用控制稳定进料中醛酮含量，降低与碱液反应生产黄油的量，设计用MTO 净化水作为洗涤液，由于净化水COD 为12000mg/L，洗涤效果差；选用透平凝液为洗涤液调整进料中醛酮含量，调整前后醛酮含量变化如表1 所示，调整前进料中的醛和酮含量为1800ppm 和2500ppm，调整后为360ppm 和580ppm，醛酮分别降低了80%和76.8%。，说明透平凝液能与进料中的醛酮反应或溶解，降低了碱洗塔的醛酮含量。

表1 碱洗塔进料中醛酮含量比较表

2.2 碱液浓度优选

碱液能洗涤裂解气中的酸性气体发生反应，高浓度的碱液，有利于CO2的吸收，减少新鲜碱液的加入量和废碱液的排出，但也会减少碱液和气体的接触面积，增加碱液循环次数，最重要的是碱液浓度提高，OH-电离效果不好，粘性大，加了烯烃的聚合速度和对黄油产生催化作用，影响碱洗塔的正常运行。降低碱液浓度，会减小CO2在洗涤液中的溶解度，酸性气体吸收能力下降，塔内的塔板数增加，因此，必须选用合适的碱液浓度。经试验，采用强碱浓度6%～8%、中碱浓度4%～5%、弱碱浓度2%～3%，并且调整碱液注入量，降低碱液浓度，降低后碱液浓度如图2 所示。

图2 碱液浓度优选

2.3 增加水洗段水量及加大排黄油频次

增加锅炉给水流量由970kg/h 至1200kg/h，加大弱碱段置换能力，并且加大排黄油频率使生成黄油随废碱液稀释排出装置。

3 效果评价

3.1 碱液循环

通过稳定进料醛酮含量、碱液浓度优选、增加水洗段水量及加大排黄油频次工艺优化，以上措施调节，碱液循环量稳定(图3)。

3.2 现场取样情况

由图4 取样可见，弱碱段黄油含量逐步减少。

图3 碱液循环基本平稳

图4 黄油含量比较

图5 碱洗塔压差

3.3 试用期间压差状况

碱洗塔压差如图5 所示呈现缓慢下降趋势，由62kPa 下降至58kPa。因此可以看出：采用进料醛酮含量、碱液浓度优选、增加水洗段水量及加大排黄油频次，实现了碱液浓度循环量稳定，黄油含量减少，塔内压差的降低。

4 结语

碱洗塔作为烯烃分离裂解气中酸性气体脱除的关键设备，碱洗过程中产生黄油副产物，探讨了造成碱洗塔黄油生成机理，然后通过调整进料醛酮含量、碱液浓度优选、增加水洗段水量及加大排黄油频次进行工艺优化，实现了碱液循环量稳定，弱碱段黄油含量逐步减少，碱液塔压差的降低，有效减少碱洗塔黄油的产生，为装置长周期连续稳定运行提高了保障。