浅析磁翻板液位计聚堵的原因分析及应对措施

 

8万t/a苯乙烯装置采用中国石化乙苯绝热负压脱氢与传统苯乙烯分离技术，工艺流程包括乙苯脱氢、油水分离、工艺凝液处理、脱氢尾气压缩和吸收以及苯乙烯精馏五个部分。在乙苯脱氢过程中，需要配比适量的210KPa蒸汽，主要目的是为乙苯脱氢吸热反应提供热量，同时可以有效地降低烃分压，提高乙苯转化率，降低催化剂表面积碳，保持催化剂活性。该部分蒸汽冷凝后变成水，再加上乙苯脱氢产物的急冷水以及压缩机体注入的急冷水，这三部分水zui终汇集在油水分离器形成了工艺凝液。这些凝液成分复杂，不仅含有少量的铁离子，还含有苯、乙苯、甲苯、苯乙烯等有机成分，由于在油水分离器没有足够长的停留时间，很难在油水分离器中完全分离，加上苯乙烯本身容易聚合，因此乙苯脱氢单元工艺凝液必须经过汽提塔将凝液中的有机物进行回收，并经过进一步净化处理，使工艺凝液达到回用的要求。

 

1磁翻板液位计系统流程简介

如图1所示(不含虚线部分)。乙苯脱氢单元的乙苯脱氢产物通过主冷凝器A301冷却，液相进入油水分离器D305，气相去脱氢尾气压缩机。油水分离器D305的油相通过脱氢液泵P301送至界外，水相通过工艺凝液泵P302送入聚结器D312，聚结器D312分离的油相部分返回油水分离器D305，水相经过工艺凝液过滤器SＲ301再通过汽提塔冷凝器E307管程进入汽提塔C301。汽提塔塔底采用40KPaG蒸汽加热，塔顶气相经过汽提塔冷凝器E307壳程返回油水分离器D305。汽提塔C301塔底凝液经过汽提塔凝液泵P303送入工艺水处理系统PA31，zui后处理完毕送至海南炼化凝液管网。

 

2磁翻板液位计系统存在的问题

2．1聚结器D312出现大量苯乙烯聚合物

油水分离器D305水相室工艺凝液中存在一定量的脱氢液，脱氢液中含有60%左右的苯乙烯。聚结器作用就是将工艺凝液中的油相小液滴通过物理吸附作用，聚集成大的油相液滴，从而达到进一步分离的作用。聚结器D312分离的油相部分返回油水分离器D305。由于聚结器D312出口调节阀处管线变径，管线内的聚合物挂壁，长时间积累易造成堵塞，导致聚结器D312内苯乙烯等有机物无法回收，进一步造成内部聚合。

 

2．2工艺凝液过滤器SＲ301堵塞

工艺凝液过滤器SＲ301有A、B两台，一开一备。由于工艺凝液中带油，同时D312出料中携带了大量聚合物，导致工艺凝液过滤器SＲ301经常堵塞，SＲ301A/B两台频繁切换。SＲ301使用棉芯过滤，更换滤芯后效果不明显，再加上滤芯价格较高且无法重复利用，造成极大的浪费。

 

2．3汽提塔冷凝器E307频繁切换

脱氢装置汽提塔冷凝器E307分为A、B两台，一开一备，定期切换防止聚合物积累。汽提塔C301塔顶压力控制在

40KPaA，气相温度控制在80℃，从汽提塔塔顶出来的含有苯乙烯的热气流在汽提塔冷凝器E307内与含有苯乙烯等有机物的工艺凝液换热，在换热器的管程和壳程内形成苯乙烯聚合物，随着运行时间的推移，苯乙烯聚合物不断积累。当聚合物的量增加达到一定程度时，换热器的流通量受到影响，换热面积减小，凝液流量降低，导致汽提塔冷凝器E307频繁切换。

 

2．4磁翻板液位计堵塞

2018年8月10日，汽提塔C301塔釜压力PI3093突然升高，塔顶压力未有较大改变，如图2所示。塔釜液位快速降低，进出料不平衡。经分析判断为汽提塔C301中下部塔盘堵塞，导致气液两相在塔盘上无法正常分离。经过降低脱氢负荷，减少C301凝液进料量后逐步恢复正常。

2018年8月18日，脱氢系统工艺凝液量达不到工艺需求量，造成D305油水分离器界位持续上涨，油水分离不完全，脱氢液内水含量过多。班组对工艺凝液泵P302A/B和工艺凝液过滤器SＲ301A/B切换并清理滤网和滤芯后，工艺凝液量仍未增加，随后将P302A/B和SＲ301A/B双台投用，虽然工艺凝液量有所提高，但始终无法达到正常量。后经分析判断为汽提塔C301进料分布器堵塞所致。

2018年8月28日2时，汽提塔C301再次出现堵塞现象，经过关闭塔釜汽提蒸汽操作，使塔内聚合物落至塔釜，多次淸理汽提塔凝液泵P303入口过滤网后恢复正常。后经分析判断为汽提塔C301塔盘堵塞所致。为保证装置平稳运行，2018年9月7日对汽提塔C301进行停工吹扫，对汽提塔C301进料分布器、塔盘及降液槽进行检查、清理。在拆检过程中发现汽提塔C301进料管线、进料分布器、塔盘均堵塞严重(如图3、图4、图5所示)。塔内聚合物清理完毕后，汽提塔C301重新开工后运行正常。但不排除今后会继续出现塔内聚合的可能。

3原因分析

3．1苯乙烯易自聚

苯乙烯性质很活泼，因其分子中的乙烯基和苯环之间处于共轭关系，电子云在乙烯基上的流动性较大，所以它能以多种机理进行聚合，再无引发剂存在时受热也能发生热聚合反应，反应机理［1］如下:

苯乙烯+热量→聚苯乙烯(线)+2．8MJ/kg

苯乙烯+助催化剂→聚苯乙烯(交联)+苯基乙烯

苯乙烯+氧气→苯乙烯－氧共聚物

苯乙烯在环境温度下就可以发生缓慢的热激发的聚合反应，但由于聚合过程是一个放热反应，如果反应热不能及时移走，反应速度将会随温度升高而加快，温度升高到65℃左右时苯乙烯聚合反应急剧进行，形成爆聚［2］。磁翻板液位计C301内聚合物过多主要原因是工艺凝液携带的苯乙烯进入C301，由于C301操作温度80℃左右，正好处于苯乙烯爆聚范围内，导致C301进料分布器及塔盘、降液管内苯乙烯聚合物过多，进而影响C301的正常操作。

 

3．2油水分离不彻底

由于油水分离器D305内存在聚合物，聚合物在进入液位计后导致油水分离器D305水相界位显示不准确，以至于D305水相严重带油，从而将苯乙烯带到磁翻板液位计系统。

 

3．3聚结器油相回收管路不畅

聚结器D312至油水分离器D305返回线管径较小，当管线堵塞时未及时发现并疏通，就会导致凝液中的苯乙烯无法返回至D305重新分离，从而导致苯乙烯在磁翻板液位计系统聚合。

 

3．4操作原因

在工艺凝液泵P302流量降低的情况下，未及时清理P302泵滤网和凝液过滤器SＲ303滤芯，只是通过打开SＲ303旁路来增加凝液量。为不增加系统压降，凝液过滤器SＲ301只有一台有滤芯，导致工艺凝液未经过过滤直接进入汽提塔C301。凝液进入汽提塔C301前使用350kPa蒸汽加热至75℃左右，在此温度下凝液中的苯乙烯会快速聚合，导致进料管线、分布器堵塞。

 

4改进措施

4．1油水分离器D305界位的控制

油水分离器D305水相界位按照工艺指标严格控制在80%～85%，例行巡检中操作人员应及时观察现场界位计中有无乳化物存在(颜色是否乳白)，与远传液位计校对，是否一致，并且定期清理界位计浮筒，调校仪表，确保D305水相室界位的准确性。

 

4．2工艺凝液过滤器改造

在凝液过滤器SＲ301前再加装一台金属烧结网过滤器SＲ303(如图6、图7所示)，让工艺凝液xianjin入SＲ303，等到SＲ303堵塞时，将SＲ303切换至旁路并清理滤芯。由于SＲ303使用的是金属烧结网滤芯，可以重复使用，这种滤芯可及时清理再投入使用，从而有效地减少了SＲ301棉滤芯更换，不仅增强了过滤效果，而且降低了运行成本。

4．3聚结器出口调节阀改造

将聚结器D312出口调节阀拆除，改为短管连接，消除管线变径。经过改造后，管线不再堵塞，保持很好的畅通，油相顺利返回油水分离器D305，从而降低了苯乙烯及聚合物进入汽提凝液系统的可能性。

 

4．4严格过滤器切换操作规程

制定严格的过滤器切换操作流程，加强现场巡查，在凝液过滤器SＲ303更换清理滤芯时，SＲ303开旁路，SＲ301切至有滤芯的过滤器，保证凝液始终经过过滤再进入汽提塔C301。加大班组考核力度，发现班组违反操作纪律或不及时发现问题，及时予以考核。

 

4．5严格控制汽提塔C301操作参数

维持汽提塔C301合适的操作温度、压力，并控制好液位，控制好凝液进料温度，防止产生聚合物。

 

5改造效果

积极落实改造聚结器D312油回收管线、增加工艺凝液过滤器SＲ303，同时严格执行工艺指令，2018年9月8日，磁翻板液位计C301重新开工，目前已平稳运行8个月，汽提塔压差稳定在17～20kPa之间(如图8所示)，没有明显的上升趋势，充分说明进入汽提塔C301内的苯乙烯聚合物减少，改造效果明显。

6结论

通过增加一台金属烧结网滤芯、聚结器出口调节阀改造和严格控制油水分离器界位等措施，磁翻板液位计C301的处理能力和汽提效果以及平稳运行得到大幅提升，尤其是增加一台凝液过滤器等手段，减少了苯乙烯进入凝液汽提系统的可能，从根本上改善了汽提塔C301内堵塞的问题。