急冷系统水质乳化问题的优化操作

高洪泉

摘要：有限公司安德巴塞尔石化有限公司乙烯装置采用美国S&W公司的USC-192U和USC-64W管式裂解炉技术，采用预脱丙烷和预加氢分离工艺技术。该负荷为年产10万吨聚合级乙烯和50万吨聚合级别丙烯。该装置主要由裂解、压缩和分离三个过程组成，分为原料预热、裂解炉、淬火、压缩、碱洗、冷分离、热分离、制冷等。废碱氧化和公用工程系统的主要产品包括聚合物级乙烯和聚合物级丙烯，主要副产物包括氢气、混合C4、粗裂化汽油、裂化燃料油和尾气CH4/H2。快速冷却系统中的水质乳化问题在工业中经常发生。本文主要介绍了该装置在控制水质和防止水乳化方面的一些优化操作。

关键词：淬火油塔淬火水塔乳化

1简介

USC-192U和USC-64W裂解炉具有停留时间短、乙烯收率高、运行时间长的特点，一台裂解炉可以同时处理不同的原料，每种原料都可以在最佳条件下进行裂解。裂解炉采用较小的管径和较短的管道长度来缩短停留时间，对乙烯和丙烯具有良好的选择性，压降低，操作周期长。快速冷却换热器采用了由S&W和Borsig联合开发的专利产品“线性换热器”，为高温裂化产品提供有效、快速的冷却。它可以有效地回收裂解气的高级热能，最大限度地产生超高压蒸汽。

快冷油塔采用S&W的专利波纹塔板（ripple tray），具有效率高、流量大、压降小、焦化低、运行周期长的特点。快速冷却水塔采用填料塔板，具有压降小、处理能力大、操作灵活等特点。

2.快速冷却系统的作用

急冷油塔的作用是用急冷油和汽油直接急冷裂解炉的流出物，并分离较重的急冷油组分和较轻的轻燃料油组分。来自裂化炉的裂化混合物进入急冷油塔的反应器。急冷油从塔釜中提取，经急冷水冷却后返回急冷油塔中部，形成急冷油循环。它在波纹塔板上与裂化气反向接触进行热交换，从中分离出重质急冷油；在蒸馏段中使用汽油回流冷却来分离轻质燃料油。轻质燃料油塔采用稀释蒸汽汽提，轻质馏分返回急冷油塔。塔底的重质馏分用急冷水冷却，并作为燃料油产品送往罐区。

急冷水塔的作用是使裂化气与填料层中的循环急冷水进行热交换，分离裂化汽油和急冷水，并通过急冷水的循环回收裂化反应的中低位热能。裂化气从塔的底层进入，并在塔的上部和中部引入急冷水。粗裂化汽油和水蒸气在塔釜中冷凝，在油水分离器中分离。

3 问题概述

急冷水乳化是乙烯装置急冷水系统常见问题，乳化发生时急冷水塔内汽油减少，油水界位上升，同时工艺水及稀释蒸汽含油量增加，很容易在换热器内聚合，降低换热效果，急冷水用户换热效果变差易造成产品不合格，乳化严重时需补水置换，会大量浪费脱盐水，增加装置能耗，同时排污量也会增加，排污COD严重超标，污水处理困难影响环保指标，乳化严重时会影响急冷油塔汽油回流的稳定，汽油回流大量带水造成塔内平衡破坏，急冷油循环泵抽空，破坏系统平衡，各种参数脱离正常范围，工艺水带油导致产生的稀释蒸汽含油，严重影响装置运行，系统难以操作。

4 急冷水乳化原因分析

众所周知，造成急冷水乳化的因素主要有急冷水的温度、PH值、汽油干点、油水沉降分层时间，急冷水水塔外来物料等。

在实际操作中，急冷水塔温度、PH相对容易控制，急冷水塔外来物料应严格控制PH，主要控制压缩段间返回水的PH值，火炬罐、地罐D-348、D-904这些返回是否含碱应严格把控，如带碱直接造成PH过高导致乳化，油水沉降分离时间主要受设备、工艺条件限制，调整幅度有限，相比这几个方面，汽油干点更不容易把控，因原料组成实时变化，急冷油塔顶温度控制并不能真实反映裂解汽油组成，急冷水乳化有可能因汽油中组分过重，干点过高导致。

5 乳化案例

我装置2020年8月5日开车以来急冷油塔顶温度控制、汽油干点、急冷水温度控制相对稳定未因为此原因发生乳化，就因为返回急冷水塔物料带碱及注剂问题导致急冷水PH过高，急冷水发生严重乳化。

第一次因装置区内热火矩罐D-902液位过高，分离岗位人员未分析组成及PH直接启泵将火炬罐中液体打入到急冷水塔，短时间内急冷水塔PH迅速上涨，发生乳化，分析原因为压缩岗废碱处理系统D-343罐满液位后碱液经HFL排入到热火矩罐D-902中导致。

第二次因压缩岗位碱洗塔出口气液分离罐水侧带碱返回压缩段间阀全开导致段间PH过高返回急冷水塔导致急冷水PH上高，水质乳化。

第三次急冷水发生乳化时其他工艺没有任何调整运行稳定，也没有其它返回物料，经分析原因为工艺水汽提塔注剂PA-230位置在工艺水进料管线上、稀释蒸汽发生器注剂PA-240也在进料管线上，注剂PH均为13，注剂在汽提过程中随稀释蒸汽进入原料中，经水塔冷却后导致急冷水PH升高水质乳化。

6 处理措施

根据影响急冷水乳化问题我们制定了几个操作要点。

正常运行时控制急冷油塔塔顶温度98-101℃之间，脱离温度控制区间时及时调整中部、上部回流温度。

定期监控原料中硫含量、氨氮含量，根据氨氮含量、硫含量及原料注硫量提前调整急冷水塔注剂量保证PH稳定6.5-7.5.

当裂解炉进料中石脑油比例发生变化时，及时调整轻燃料油采出量，控制汽油初馏点及干点，同时控制好系统压力。

控制好返回急冷水塔外来物料，反塔前必须做组分及PH分析，防止带碱性物质造成急冷水PH过高乳化。

做好裂解气压缩机段间水质PH监测，每班进行水质观察，做好记录，防止乳化。

6）对工艺水汽提塔注剂点进行改造，注剂点在进料管线改为P-260泵入口管线，防止注剂随气相返回急冷水塔。

7）根据生产运行情况提前做出正确判断，如：循环水循环量逐渐增大、用户换热器换热效率变小、换热器前后温差变小、塔顶温度和二次回水温度差值等方面都能体现出水质情况。

8）裂解炉切炉过程中对急冷油塔顶、急冷水塔温度严格控制，提前做出调节。

7 总结

急冷水乳化是乙烯装置容易发生的不稳定现象，因为急冷水PH值控制具有明显的非线性、滞后、强干扰等多种难点，同时急冷水含油导致PH在线分析时有不准，基本通过采样进行人工检测后进行注剂调整，如不及时很容易造成PH波动较大，发生乳化现象，本装置自开车以来运行时间较短，根据发生的几次乳化现象，制定了以上8个监控措施后未发生过乳化现象，造成水质乳化的原因还有很多，本文仅仅在我装置发生几次乳化的想象进行了分析。

8 参考文献

[1]陈伟聪某冰蓄冷空调系统设计及经济性评价山西建筑2012（11）

[2]侯永丽等.锡林热电厂直接空冷控制优化介绍[J].第三届全国火电空冷机组技术交流论文集,2008-8

作者简介:高洪泉，男，1981年10月16日，汉族，黑龙江省大庆市，在大庆石化公司化工一厂裂解车间从事裂解主操工作。联系地址:大庆石化公司化工一厂裂解车间，邮编:163714