急冷水乳化原因淺析及技術改造

孫青先 竇珍（中國石油蘭州石化公司石油化工廠，甘肅 蘭州 730060）

急冷水乳化原因淺析及技術改造

孫青先 竇珍（中國石油蘭州石化公司石油化工廠，甘肅 蘭州 730060）

中國石油蘭州石化分公司石油化工廠乙烯聯合車間的裂解原料輕質化后，裂解氣中的重組分產量大幅減少，對油洗塔、水洗塔操作帶來難度，特別是水洗塔超負荷運行，頂溫經常超指標，極易發生急冷水乳化現象。

急冷水乳化；原因；措施

1 工藝流程簡介

從油洗塔出來的裂解氣和水蒸氣進入水洗塔中部，在塔內逆流與急冷水接觸，塔頂經循環急冷水冷卻至38℃左右進入裂解氣壓縮機一段吸入罐，塔釜冷凝的油水混合物經重力（靜止）分離為急冷水和裂解汽油，裂解汽油作為油洗塔頂部回流，多余部分作為產品送出界外，水相作為急冷水回收熱量后，經冷卻水進一步冷卻分為兩股分別返回水洗塔中部和頂部作為回流，在塔釜的另一部分水經擋板再次靜止分離后送入工藝水汽提塔，將工藝水中的油類和酸性進一步汽提出去，作為合格的工藝水進入稀釋蒸汽汽包，通過稀釋蒸汽發生器和重油換熱發生稀釋蒸汽。

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溫和PH值過高及不當操作原因引起的，其表現形式就是油水相混。

2.1 汽油分餾塔塔頂溫度過高

汽油分餾塔是乙烯裝置急冷系統的第一個塔，用循環急冷油和裂解汽油回收裂解氣中的重柴油組分。如果汽油分餾塔塔頂溫度過高，會將裂解柴油組分帶入水洗塔中，造成裂解汽油干點升高，油水密度差減小，油水分離效果差，易引起急冷水乳化。

2.2 水洗塔塔釜溫度過高

水洗塔塔釜溫度取決于全塔的熱平衡，一般控制在76～80℃。提高水洗塔塔釜溫度有利于急冷水的熱量回收，但不利于油水分離；反之，降低塔釜溫度，有利于油水分離，但影響工藝系統的加熱，特別是丙烯精餾塔塔釜再沸器的加熱，將耗費較多的低壓蒸汽，不利于節能。

2.3 急冷水PH值過高

由于裂解氣中含有硫化氫、有機硫、二氧化碳等酸性氣體，在循環的急冷水中溶解上述酸性氣體而呈酸性，通常采用注入堿或氨的方法來控制急冷水和工藝水中PH值，防止急冷水對設備和管道的腐蝕。

2.4 急冷水循環量過大

裂解汽油和急冷水的分離是在水洗塔底部的油水分離罐中實現的。裂解汽油和急冷水的分離需要足夠的停留時間，如果急冷水的循環量增大，急冷水在油水分離罐中的停留時間將縮短，由原設計的15分鐘縮短至9分鐘，影響了裂解汽油和急冷水的分離效果，部分裂解汽油帶入急冷水中，裂解汽油和急冷水的分離效果變差，時間長會導致急冷水乳化。

2.5 油水界面指示不準

水洗塔塔釜油水界面控制不當或儀表指示不準，若實際界面過高,大量的水帶入輕油中,造成輕油帶水嚴重，返回油洗塔塔頂,使塔頂溫度過低,水汽化后所帶熱量進入水洗塔，造成水洗塔負荷增大，引起塔釜塔頂同時超溫,易造成急冷水乳化。

2.6 裂解原料性質的變化

乙烯裂解爐實現裂解原料100%輕質化后，裂解氣中重組分產量大幅減少，對油洗塔操作帶來難度；同時在裂解爐切換引起的系統波動，蒸汽在塔內停留時間較長，頂溫經常超指標，特別是水洗塔超負荷運行，極易發生急冷水乳化現象。

3 調整優化操作的具體措施

3.1 改造措施

根據以上原因和現象分析，蘭州石化24萬噸/年乙烯裝置水洗塔經常發生乳化的原因主要是：一方面，原料輕質化率提高后，裂解汽油和急冷水循環量增加，由于急冷水冷卻器的換熱面積不夠，使得急冷水返塔溫度高于設計值，導致水洗塔溫度升高。另一方面，由于裂解汽油和急冷水循環量增加，急冷水在水洗塔塔釜的停留時間的縮短，影響了裂解汽油和急冷水的分離效果。這兩方面是導致水洗塔乳化現象的發生的主因。

3.1.1急冷水冷卻器改造

裝置設計時，中段急冷水通過103-CA和103-CB冷卻至53℃返回水洗塔中部。頂段急冷水繼續通過103-CC和103-CD冷卻至37℃返回水洗塔頂部。由于急冷水循環量增大后，急冷水冷卻器換熱面積不夠，急冷水返塔溫度均高于設計值。因此，改造時將返中段急冷水由在103-CC前返塔改為在103-CC后返塔。

3.1.2工藝凝液汽提塔再沸器更新

由于急冷水和裂解汽油循環量均高于設計值，急冷水在水洗塔塔釜的停留時間縮短，裂解汽油和急冷水的分離效果變差，急冷水中的裂解汽油含量升高。當裂解爐進行投油和清焦操作切換時，進入工藝水汽提塔的工藝水量比正常生產時多8～10t/h。工藝水汽提塔再沸器不能滿足現有工況的要求；同時檢查再沸器有內漏，將工藝水汽提塔再沸器的進行了更新。

3.1.3改造效果

從改造后裝置的近半年運行情況來看，此次改造有效的降低了急冷水返塔溫度和循環量，使得水洗塔塔釜溫度得到有效控制；工藝凝液汽提塔再沸器更新后，裂解爐進行投油和清焦切換操作時，工藝凝液汽提塔的處理能力也能達到要求。半年來，該裝置沒有發生過急冷水乳化現象。

3.2 工藝操作的規范和優化

（1）加強對急冷水、工藝水、稀釋蒸汽排污的監控，及時調整化學品的注入量；同時要詢問壓縮崗位堿洗塔的操作，防止堿液通過壓縮機段間吸入罐返至水洗塔；

（2）控制好急冷水的循環量，調整兩股循環量的分配，保證水洗塔的熱量分布和塔釜溫度；對工藝水汽提塔的操作，在保證汽提效果的前提下，盡量少使用直接汽提蒸汽，多使用再沸器的加熱蒸汽，減少汽提蒸汽量進入水洗塔的量；加強對裂解汽油的排水，定時定點，防止裂解汽油帶水；

（3）在裂解爐進行切換時，要提前調整適當降低油水界面，同時盡量減少裂解爐在塔內的停留時間；定期對裂解爐的保護、防焦蒸汽孔板、保護蒸汽調節閥進行檢查更換維修。

（4）定期對儀表界面計通過現場液面計進行校對，減少儀表指示失誤；控制油水界面在15-20%左右；

4 結語

分析了原料輕質化率提高對蘭州石化24萬噸/年乙烯裝置急冷系統的影響，在裝置大檢修期間，對該裝置急冷系統進行了改造。改造后，急冷水回水溫度有所降低，循環量明顯下降，從而使水洗塔的溫度能有效地控制在指標范圍內。