環(huán)氧乙烷吸收塔液泛原因分析

張 林（中沙（天津）石化有限公司，天津 300271）

環(huán)氧乙烷吸收塔液泛原因分析

張 林
（中沙（天津）石化有限公司，天津 300271）

液泛是填料式吸收塔常見的問題，吸收塔汽液相負(fù)荷過大，系統(tǒng)發(fā)泡和塔內(nèi)件堵塞而引起液泛的現(xiàn)象最常見。重點論述造成環(huán)氧乙烷吸收塔發(fā)泡和塔內(nèi)件堵塞的原因及影響因素，并根據(jù)實際生產(chǎn)情況提出避免吸收塔液泛的建議。

吸收塔；液泛；發(fā)泡；消泡劑；填料

隨著現(xiàn)代化工行業(yè)的發(fā)展，對于環(huán)氧乙烷、乙二醇等化工產(chǎn)品的需求量日漸增大，近年來國內(nèi)不斷有新建的環(huán)氧乙烷裝置投產(chǎn)，而且裝置設(shè)計也不斷向大型化發(fā)展。EO吸收塔的吸收能力成為限制裝置規(guī)模的一大瓶頸。因此，在大型EOEG裝置的設(shè)計上，填料塔代替了板式塔成為了EO吸收塔的主流選擇，但也帶來了容易引起液泛這一難以解決的問題。而想有效控制液泛就要從引發(fā)液泛幾大類因素分別進(jìn)行研究。

1　工藝參數(shù)與液泛的關(guān)系

1.1吸收水流量

從液泛的機(jī)理來看，在填料內(nèi)所持的液量越大就越容易引起液泛。從工藝操作上來看，吸收水流量過大是引起液泛的直接原因，當(dāng)然“流量過大”是相對的，在不同的氣相流速、氣相溫度、填料通量的狀態(tài)下，填料塔所能承受的最大流量是不同的，但能肯定的是，無論在任何工藝條件下，一旦液泛發(fā)生，降低吸收水流量是最直接有效的處理方法。

1.2氣相流速

根據(jù)液泛發(fā)生的原理，氣相流速越大，越容易引發(fā)液泛。所以在液泛發(fā)生后，除了采取降低吸收水流量，降低氣相流速也是行之有效的措施之一。

2　發(fā)泡引發(fā)液泛

水體發(fā)泡一直是引發(fā)吸收塔液泛的主要原因，填料內(nèi)的液相物料在流動過程中由于含有雜質(zhì)降低了表面張力，產(chǎn)生了大量的氣泡，大大增加了液體通過填料的阻力，非常容易導(dǎo)致液泛的發(fā)生。這一直是環(huán)氧乙烷行業(yè)中難以解決的問題。經(jīng)過研究我們發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致水體發(fā)泡的是一種特殊物質(zhì)。

2.1發(fā)泡物質(zhì)

導(dǎo)致水體發(fā)泡的物質(zhì)很多，經(jīng)筆者研究，發(fā)現(xiàn)其中導(dǎo)致發(fā)泡能力最強(qiáng)的物質(zhì)是羥基磺酸鈉。羥基磺酸鈉是表面活性劑，可以大幅降低水體表面張力，而且此物質(zhì)濃度達(dá)到臨界膠團(tuán)濃度后還會在水體內(nèi)產(chǎn)生膠團(tuán)，使液體在流動撞擊過程中會產(chǎn)生大量氣泡，從而導(dǎo)致吸收塔液泛。

那么羥基磺酸鈉來源于哪里呢？根源是“醛”。醛來自于環(huán)氧乙烷的異構(gòu)化和乙烯氧化的副反應(yīng)，主要是甲醛和乙醛，在吸收塔內(nèi)被吸收水溶解在液相系統(tǒng)內(nèi)，為了除去這些醛類以保證產(chǎn)品質(zhì)量，在吸收水系統(tǒng)中添加了亞硫酸氫鈉。醛類與亞硫酸氫鈉反應(yīng)生成了羥基磺酸鈉。

所以降低吸收塔發(fā)生水體發(fā)泡的幾率，從根源上降低反應(yīng)生成的醛類物質(zhì)是非常有效的，所以選用產(chǎn)醛量低的固相催化劑和提高氧化反應(yīng)的選擇性，對于降低吸收塔水體發(fā)泡的幾率非常有效。

2.2消泡劑

在環(huán)氧乙烷工業(yè)生產(chǎn)中，為了避免吸收塔內(nèi)水體發(fā)泡的現(xiàn)象發(fā)生，一般采用在吸收水中添加消泡劑的方法。不同的專利技術(shù)采用不同形式的消泡劑，消泡機(jī)理不同：

DOW專利技術(shù)采用硅基消泡劑，即聚二甲基硅氧烷。此種消泡劑本身也是一種消泡劑，利用降低液膜表面張力，使氣泡破裂，使較大的氣泡分裂成小氣泡，從而達(dá)到消泡的效果。

此種消泡劑按照比例配置成溶液連續(xù)添加到吸收水系統(tǒng)中，維持吸收水中消泡劑的濃度，即可保持消泡和抑泡的效果。但是此種消泡劑有一個缺點，大分子鏈的聚二甲基硅氧烷雖然在化學(xué)結(jié)構(gòu)上非常穩(wěn)定，但是它不溶于水，在水體中以乳濁液的形式存在，部分消泡劑會以膠質(zhì)狀態(tài)沉積出來，沉降在管線死角、填料等流速慢的地方。

SHELL專利技術(shù)采用的是聚烯烴乙二醇丁基醚消泡劑，利用此種消泡劑在水體中溫度與濁度的變化，不斷的溶解和析出，達(dá)到破壞氣泡穩(wěn)定性的作用從而消除氣泡。

此種消泡劑一般間歇性加入純劑，根據(jù)吸收塔填料壓差的變化確定消泡劑的添加量。但是此種消泡劑也有缺點。首先，此種消泡劑與亞硫酸氫鈉發(fā)生劇烈反應(yīng)，所以此類消泡劑不能應(yīng)用于同時添加亞硫酸氫鈉的吸收水系統(tǒng)中；其次，此類消泡劑會隨溫度升高而析出，析出的消泡劑具有很高的粘性和附著性，會附著在管壁上，尤其會附著在換熱器的管壁上，大大降低了換熱器的傳熱系數(shù)，影響換熱器的換熱。

3　填料堵塞

自從規(guī)整填料塔代替了板式塔用于環(huán)氧乙烷的吸收，填料的堵塞問題成為一個難以解決的問題。規(guī)整填料的空隙很小，如果有雜質(zhì)堵塞在填料內(nèi)，氣速就會增大，液相下降的阻力也大大升高，液泛的可能性當(dāng)然大幅升高。那么堵塞填料的物質(zhì)是什么呢？通過研究筆者發(fā)現(xiàn)是以下兩種物質(zhì)。

3.1消泡劑堵塞

2015年裝置檢修期間，在清理吸收塔填料過程中發(fā)現(xiàn)在表層規(guī)整填料的孔隙中堵塞著很多粘稠狀乳白色半透明物質(zhì)，經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)，這些物質(zhì)中含有硅基消泡劑的成分。這是硅基消泡劑的一大缺陷。

3.2細(xì)菌堵塞

2016年裝置環(huán)氧乙烷吸收塔發(fā)生了填料壓差急劇升高的現(xiàn)象，吸收水輸送泵的過濾網(wǎng)也經(jīng)常被一些粘稠狀物質(zhì)堵塞，經(jīng)過堵塞物質(zhì)取樣分析和水質(zhì)取樣分析，我們發(fā)現(xiàn)這些粘稠狀物質(zhì)是混合物，其中乳白色非透明物質(zhì)是聚二甲基硅氧烷醇（消泡劑），透明灰色膠狀物質(zhì)經(jīng)分析確定與細(xì)菌類微生物活動有關(guān)。

那么為什么近期在吸收水系統(tǒng)中會發(fā)生細(xì)菌大規(guī)模繁殖呢？經(jīng)分析我們認(rèn)為與細(xì)菌的繁殖條件有關(guān)。

在環(huán)氧乙烷吸收循環(huán)流程內(nèi)，在從吸收水冷卻器出口到吸收塔入口這一段的條件非常適宜細(xì)菌繁殖：

（1）此段流程水體溫度在32～37℃。

（2）吸收水的pH值在7～8之間。

（3）水體中含有乙二醇、環(huán)氧乙烷（環(huán)氧乙烷濃度低于4 000×10-6）等有機(jī)類物質(zhì)，為細(xì)菌繁殖提供了碳源。

（4）水體中含有有機(jī)胺類物質(zhì)，為細(xì)菌繁殖提供了氮源。

在此等環(huán)境下，只要有菌種帶入的系統(tǒng)，細(xì)菌便有可能大量繁殖，生成粘稠狀物質(zhì)。這些細(xì)菌除了在管線、設(shè)備的死角處生長外，還會在流動的水體內(nèi)生成絮狀物質(zhì)，這些絮狀物質(zhì)會被硅氧烷消泡劑不斷包裹、不斷增大，最終這些物質(zhì)堵塞在填料內(nèi)，造成填料壓差過大，而且降低了水體中消泡劑的濃度，所以液泛的幾率會大大增加。

4　建議

綜上所述，對于控制環(huán)氧乙烷吸收塔的液泛的控制，我們提出以下建議：

1）選用高選擇性、產(chǎn)醛量低的催化劑。降低了醛的生成量也就相應(yīng)可以降低吸收水系統(tǒng)中亞硫酸氫鈉的加入量，羥基磺酸鈉的濃度也就大大降低，降低了發(fā)泡的可能。

2）消泡劑的選擇是根據(jù)工藝特點及要求，從消耗量和消泡效果來看，聚二甲基硅氧烷更適合于工藝更復(fù)雜、規(guī)模更大的裝置使用。

3）吸收水系統(tǒng)中可能出現(xiàn)細(xì)菌繁殖，控制細(xì)菌繁殖應(yīng)從截斷微生物氮源的方向出發(fā)（尤其針對硝化細(xì)菌），可以收到很好的效果。

The Research of EO Absorber Flooding

Zhang Lin

Flooding is a mainly issue in absorber operation.liquid load and fluid load higher，absorber foamingand internals jamming are the mainly reason of flooding.Mainly discussed the reason of foaming and packing jamming，and give the suggestion to avoid flooding.

absorber；flooding；foaming；anti-foam；packing

TQ205

B

1003-6490（2016）05-0152-02

2016-05-12

張林（1983—），男，天津人，工藝工程師，主要從事EO/ EG裝置操作程序的編制及審核、裝置技術(shù)管理、生產(chǎn)運(yùn)行管理等工作。