李小亮

（中安聯(lián)合煤化有限責(zé)任公司，安徽淮南 232000）

中安聯(lián)合煤化有限責(zé)任公司S-MTO裝置采用中國石化自行開發(fā)的甲醇制烯烴(S-MTO)技術(shù)，借助于流化催化裂化工藝，采用流化床的連續(xù)反應(yīng)-再生方式，對甲醇進行轉(zhuǎn)化，生產(chǎn)乙烯和丙烯等基本有機化工原料。甲醇制烯烴(MTO)會生成二氧化碳等副產(chǎn)物，酸性二氧化碳氣體的存在不僅容易造成設(shè)備和管道腐蝕，還會影響乙烯產(chǎn)品的質(zhì)量。因此，S-MTO裝置輕烯烴回收單元在產(chǎn)品氣壓縮機K-3001三、四段之間設(shè)置堿洗塔（C-3002），采用氫氧化鈉堿洗的方法，目的是脫除工藝氣中的酸性氣體（二氧化碳、甲/乙酸等）。

1 堿洗塔系統(tǒng)介紹

1.1 堿洗塔工藝流程

S-MTO裝置采用堿洗塔系統(tǒng)脫除二氧化碳等酸性氣體。堿洗塔（C-3002）設(shè)計有三個堿洗段和一個水洗段，堿洗段用氫氧化鈉溶液循環(huán)吸收工藝氣體中的二氧化碳。堿洗工藝的具體流程如下:來自氧化物水洗塔頂出來的工藝氣與來自O(shè)CC裝置的粗丙烯一起被急冷水加熱器（E-3006）加熱至45℃后進入堿洗塔下部堿洗段底部，在塔的中部和底部分別用強堿、中堿和弱堿的循環(huán)堿液洗滌工藝氣。堿洗塔頂部為水洗段，使用冷卻后的鍋爐給水以洗去夾帶的堿沫，水洗還可以將工藝氣冷卻至接近烴的露點，以使離開堿洗塔前將過量的水汽除去。工藝氣進入堿洗塔的底部，與循環(huán)的弱堿溶液逆向接觸，在氣體向上流動時，工藝氣直接被循環(huán)的弱堿洗滌，二氧化碳與氫氧化鈉接觸而發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，除去其中的部分酸性氣體。堿洗塔工藝流程見圖1。

圖1 堿洗塔流程圖

堿洗塔設(shè)計為三段堿洗和一段水洗，從上至下依次為3層泡罩塔板（水洗段），強堿段、中堿段及弱堿段，均為15層浮閥塔板。工藝氣依次經(jīng)弱堿段、中堿段、強堿段和水洗段后從塔頂進入下游設(shè)備。

1.2 堿洗塔設(shè)計及運行操作參數(shù)

堿洗塔設(shè)計操作參數(shù)見表1、表2。堿洗塔實際運行部分參數(shù)見表3（取1、2月份平均值）。

表1 堿洗塔設(shè)計操作參數(shù)

表2 堿洗塔各段堿濃度

表3 堿洗塔實際運行參數(shù)

2 堿洗塔堵塞現(xiàn)象及原因分析

2.1 堵塞現(xiàn)象

2021年3月初，堿洗塔（C-3002）壓差及中堿循環(huán)量開始出現(xiàn)規(guī)律性波動（見圖2），每隔3.5 h波動一次，堿洗塔壓差由最高37.78 kPa降至31.65 kPa，中堿段循環(huán)量突然降至零，堿洗塔釜液位瞬間滿塔，廢堿及黃油排放液位不易建立，如此周而復(fù)始。判斷是中堿段塔盤降液管可能堵塞，當(dāng)中堿段塔釜液抽空時，循環(huán)量瞬時降至為零，此時降液管堿液積累到一定程度在重力作用下沖破阻塞后下落，隨后堿洗塔運行恢復(fù)正常。

圖2 堿洗塔壓差及中堿循環(huán)量趨勢圖

2.2 原因分析

堿洗塔會產(chǎn)生少量深褐色的半凝狀物質(zhì)(俗稱“黃油”)，其主要成分為二烯烴聚合物以及醛類的縮聚物[1]，同時還有油-乳化物和析出的碳酸氫鈉晶體組成的混合物。該類物質(zhì)流動性較差，易聚合結(jié)垢堵塔，影響堿洗系統(tǒng)的正常操作。

一般認為，堿洗系統(tǒng)中黃油的生成主要有兩個原因：一是工藝氣在堿洗過程中冷凝或溶解在堿液中的二烯烴或其他不飽和烴在痕量氧氣、金屬離子的作用下，易形成自由基，為交聯(lián)聚合物的形成提供引發(fā)條件；另一個原因是醛或酮在堿的作用下，易引起Aldol縮合反應(yīng)，即兩個分子α-位碳原子上有活潑氫原子的醛或酮，在氫氧化鈉的作用下，反應(yīng)生成β-羥基醛，然后進一步加成至一定分子量的聚合物[2]。S-MTO裝置工藝氣生成黃油的機理主要為：原料甲醇在催化劑作用下反應(yīng)生成少量甲酸、乙酸、二甲醚、醛/酮/酯類等氧化物，醛/酮類含氧化合物在堿液作用下的縮合反應(yīng)。

3 事故處理

3.1 增加黃油抑制劑注入量

根據(jù)實際運行情況，正常生產(chǎn)時控制堿洗塔黃油抑制劑注入量為320 kg/d。此次堿洗塔運行出現(xiàn)異常，經(jīng)過優(yōu)化后，將黃油抑制劑注入量調(diào)整為370 kg/d，抑制黃油的生成。

3.2 降低新鮮堿注入量

堿洗塔循環(huán)堿的濃度并非越高越好，隨著堿液濃度的提高，工藝氣中二烯烴的聚合速度也會加快，增加黃油的生成。經(jīng)過優(yōu)化后，弱堿段堿液濃度由2%以上降至1%左右，減少黃油產(chǎn)生。

3.3 降低中堿段循環(huán)量

根據(jù)堿洗塔中堿段規(guī)律性波動，判斷為中堿段塔盤降液管存在堵塞，導(dǎo)致液體下降不暢，因中堿段循環(huán)量相對于塔盤間下降液體流量偏大，故出現(xiàn)中堿段釜液規(guī)律性抽空現(xiàn)象。根據(jù)堿洗塔壓差變化，經(jīng)過優(yōu)化后中堿段循環(huán)量由65 000 kg/h降低至56 000 kg/h，見表4。

表4 堿洗塔各段堿循環(huán)量

3.4 增加黃油及廢堿排放頻次

堿洗塔正常運行時，運行班組3次/周進行堿洗塔排黃油操作。此次堿洗塔運行異常期間，要求運行班組2次/天堿洗塔排黃油操作，減少黃油塔內(nèi)聚積，防止堵塞現(xiàn)象加劇。

通過以上工藝措施處理，2021年3月7日，堿洗塔中堿段堵塞開始出現(xiàn)好轉(zhuǎn)（見圖2）。維持上述處理措施至3月16日，堿洗塔中堿段堵塞現(xiàn)象消除，恢復(fù)正常運行（見圖3）。

圖3 堿洗塔壓差及中堿循環(huán)量趨勢圖

4 結(jié)束語

S-MTO裝置的堿洗塔產(chǎn)生的黃油主要來自工藝氣中醛/酮類含氧化合物在堿液作用下的縮合反應(yīng)。本文通過對堿洗塔堵塞現(xiàn)象及黃油生成機理進行綜合分析，針對性地提出解決問題的具體措施，通過增加黃油抑制劑注入量，降低堿洗液濃度，控制適宜的堿洗循環(huán)量以及增加堿洗塔排黃油頻次，可有效控制黃油的生成，解決堿洗塔堵塞現(xiàn)象，有利于裝置的長周期運行。