影响废碱液湿式氧化装置长周期运行的因素
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[摘 要]通过对废碱液湿式氧化装置运行状况的分析，认为黄油含量高造成反应器超温、关键仪表故障、换热器积垢等是影响废碱液湿式氧化装置运行周期的主要因素。针对这些因素，提出改进或解决措施，延长装置运行周期。
[关键词]废碱液湿式氧化；长周期；黄油含量高；关键仪表故障；换热器积垢
中图分类号：X783 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）15-0010-02
废碱液湿式氧化装置作为大庆石化公司120万吨/年乙烯改扩建工程的配套项目，主要作用是处理乙烯碱洗塔排出的废碱液，设计处理能力为16万吨/年。装置采用西门子公司废碱液湿式氧化处理工艺，利用空气中的氧作为氧化剂，在一定的反应温度和压力下，将废碱液中的硫化物氧化为硫代硫酸盐、硫酸盐，同时大幅度降低碱液的COD。
废碱液湿式氧化装置自2012年7月开工运行以来，装置不断暴露出许多问题，尤其是黄油含量高、关键仪表故障、换热器积垢等问题比较突出。本文针对废碱液湿式氧化装置存在的问题进行分析、探讨，提出相应的应对措施，延长装置的运行周期。
1 废碱液湿式氧化工艺概况
1.1 工艺原理
湿式氧化反应工艺，是利用空气中的氧作为氧化剂，在一定反应温度（100～200℃），和保持反应器内水在液相的反应压力下（0.2-3.5MPa），把废碱液中的硫化物氧化为硫酸盐及硫代硫酸盐，其主要反应方程式如下。
2Na2S+2O2+H2O-->Na2S2O3+2NaOH
Na2S2O3+2NaOH+2O2-->2Na2SO4+H2O
1.2 工艺流程
废碱液从废碱液缓冲罐经高压泵加压到反应器进口压力，与压缩机提供的压缩空气混合，形成一股两相的液流。两相的液流经进出料换热器预热后，进入一座直立式的反应器底部。湿式氧化工艺为了保持反应器反应温度，须引入高压蒸汽作额外的热源。两股物流在反应器底部向上流动的同时，形成了气相往上提升的混合物，当气相往上提升与液相混合时，氧气迅速溶入液相产生氧化反应。放热反应提升了反应器的温度来达到工艺的操作温度。
氧化后的液体、气体及残余空气经进出料换热器预热废碱液与空气的混合物后而工艺冷却器降温。冷却后，反应器的氧化物经主压力控制阀减压进入气液分离器，气液分离后，气体去CPI尾气处理设施，液相进入废碱液产品缓冲罐。
1.3 工艺指标
1.3.1 原料指标
装置的原料为废碱液和含硫污水，废碱液来源于现有乙烯装置、新建乙烯装置，含硫污水来源于新建汽油加氢装置。
混合后的原料组成见表1。
1.3.2 操作参数
2.1 废碱液中黄油含量高
废碱液湿式氧化装置自运行以来，多次出现来料废碱液中黄油含量高的问题。虽然装置设有废碱液缓冲罐用于除黄油，但由于乙烯来废碱液中黄油密度大，且有乳化现象，造成除黄油效果不理想，致使黄油进入反应器，引起反应器飞温，造成装置联锁停车。
应对措施：
（1）降低反应温度，反应温度由200℃降至190℃。由于废碱液中的S2-的氧化相对容易，其去除率随反应温度的升高而升高，反应温度达到150℃后，温度的影响趋缓，在反应温度为180℃时，S2-的去除率接近100%[1]。而废碱液中油份的反应速率随温度的增加而增加。实践证明，通过降低反应温度，在废碱液中油含量略微超标时，可以维持装置的运行，而且反应器出水指标依然能达到设计指标（S2-
但是，这一措施具有局限性，当废碱液中黄油含量特别高时，即使S40蒸气全停，废碱液依靠油份反应放热依然会致使反应器温度逐渐上升，最终触发联锁停车。
（2）废碱液缓冲罐中注洗油。此方法针对废碱液中黄油含量特别高且不易分层的情况。组织废碱液缓冲罐的自循环流程，在废碱液倒罐泵入口注入少量加氢汽油，用加氢汽油溶解废碱液中黄油，然后通过废碱液缓冲罐上的溢油口撇除。此方法对去除废碱液中的黄油特别有效，但是，需消耗加氢汽油，影响收益，只能作为应急处理措施使用。
（3）加强对废碱液来料的监控，废碱液样品异常时，及时联系上游装置调整，控制废碱液质量。
经过使用上述措施，在最近的几次废碱液来料异常状况下，废碱液湿式氧化装置依然稳定运行，没有因为反应器超温而联锁停车，且出水指标合格。但是以上措施并不能根本解决问题，最根本的方法是上游装置减少黄油的产生及采用黄油回收措施[2]。
2.2 关键仪表故障
废碱装置联锁较多且相互关联，各参与联锁的仪表单点故障最终都有可能导致跳车。装置因压缩风流量FSLL80303假指示跳车2次（在FSLL80303联锁摘除期间，流量表FSLL80303亦发生多次假指示的状况），因MLDL80401 OOP引发调节阀LV80401关闭，造成分离器液位高高联锁跳车1次。
应对措施：（1）加强对关键仪表、控制阀等的定期检查及维护，以降低仪表故障跳车几率；（2）FSLL80303压缩风流量联锁建议改为2取2（FSLL80303与FIC80303流量表现场位置相同），以减少装置因仪表假指示跳车几率。
2.3 换热器积垢
工艺冷却器积垢，造成冷却后废碱液温度高，影响装置的长周期运行，装置自2012年7月运行以来，总计对工艺冷却器高压水清洗三次。通过对采集的垢样进行分析，结果显示垢样中含有较多碳酸钙、碳酸镁。因装置在开停工时或废碱液缓冲罐罐位低时，均引入新鲜水（对新鲜水采样分析，化验结果新鲜水总硬度为1.5mmol/l），新鲜水中的钙、镁离子在高温下与酸根结合，生成碳酸钙、碳酸镁、硫酸钙等析出沉淀，从而形成水垢。
应对措施：（1）合理平衡废碱液缓冲罐罐位，及时调整负荷，尽量不向废碱液缓冲罐中补充新鲜水。（2）研究论证将开停工以及罐补水所使用的新鲜水改为脱盐水的可行性，从根本上避免水垢的生成，增加换热器的运行周期。
3 结语
通过对影响废碱液湿式氧化装置长周期运行的因素进行分析，找出以上问题出现的原因及应对措施，延长装置的运行周期。
参考文献
[1] 樊小辉.湿式氧化处理乙烯裂解废碱液.水处理技术，2006（6）.52-54.
[2] 黄杰.茂名乙烯装置废碱液处理.乙烯工业，2010，22（1）.39-42.