0 引言

某乙烯装置的生产能力达到了72万t/a，该乙烯装置的急冷冻油塔在工作一段时间后，在塔顶填料以后会出现明显的结垢现象，造成乙烯装置急冷动油塔内的压力和工作温度增加，热量回收效率下降，重组分物质从塔顶进入到后系统，引起塔顶运行负荷增加、结焦加重，极大的影响了乙烯生产的安全性和经济性。

文章通过对乙烯装置急冷动油系统工艺流程的分析，确定急冷冻油中含有的双烯烃、苯乙烯、芳香类烯烃是导致塔顶结构的主要原因，因此针对性的提出了CH6621A型阻聚剂应用方案，对该阻聚剂原理及应用情况进行了分析。根据实际应用表明，在采用阻聚剂后能够彻底解决急冷冻油系统塔顶堵塞情况，降低了塔内工作温度和工作压力，提升了乙烯生产效率和安全性。

1 反应装置分析

1.1 急冷冻油塔进料

急冷冻油塔进料主要是裂解原理经过裂解炉充分裂解后的产品^[1]。裂解原料在最初设计的时候共设置了3组工况，而急冷冻油塔原料的设计则是以裂解原料的3种工况为基础进行的。不同工况下设计值和实际值的对比情况如表1所示。

表1 裂解原料不同工况下构成汇总表

由表1分析可知，在裂解原料中，石脑油和加氢尾油的用量较大，在实际生产过程中随着原料库存量的变化，也可以对各类裂解原料的比例进行调整。在不同工况下系统的设计值和实际值存在着较大的偏差，而且在尽量的过程中丁二烯、苯乙烯等原料溶液产生自由基，使其裂变组分发生变化，因此会导致急冷油塔内结垢情况加剧。

1.2 工艺流程分析

乙烯装置急冷油系统的工艺流程如图1所示。

图1 乙烯装置急冷油系统工艺流程

由图1分析可知，裂解气在经过急冷油塔的冷却以后，可以将重介质燃料油和轻介质燃料油分离出来并对裂解气进行循环冷却。在塔顶能够采出裂解汽油和轻组分，在塔釜中分离出来的重介质燃料油能够快速进入到减黏塔内^[2]，在进行处理后的一部分产品和轻介质燃料油进行混合，作为系统中的循环介质使用，另一部分则会成为副产物被排出。

2 塔灯结垢原因

目前多数石化乙烯装置中的急冷冻油塔塔顶都使用了填料工艺，和传统的板式塔工艺对比，急冷冻油塔填料工艺具有更高的分离效率。但填料工艺在使用过程中也存在着分离介质中不饱和烃含量大的问题，这些不饱和烃在塔内的填料层会发生聚合反应，生成大量的聚合物，这些聚合物会逐渐沉淀并结垢，使塔内的填料缝隙慢慢被堵塞，进而造成急冷冻油塔内的塔压升高、温度增加，使急冷冻油塔的分离效率显著降低。

进一步对不饱和烃聚合反应进行分析，发现这些不饱和烃的聚合反应主要是和塔内热解生成的自由基、过氧化物等共同反应而形成聚合物^[3]。而这些自由基和过氧化物的来源主要是塔内汽油组分中的双烯烃、苯乙烯等物质，这些物质在高温下容易产生高活性组分物质，而且这些物质的相对质量分数较高，这些自由组分在高温下和不饱和烃相结合，形成了聚合反应并产生了污垢。

3 阻聚剂应用分析

3.1 阻聚剂工作原理

阻聚剂的核心意义是用于阻断自由基进而阻断聚合物的产生，同时能够通过分散法来脱除已经生成的聚合物，保证乙烯生产的顺利进行。CH6621A型阻聚剂具备很强的阻聚和分散功能，在反应的过程中能够破坏自由基，使其发生不可逆的反应，避免了活性自由基和不饱和烃的聚合，同时该阻聚剂还能够对已经形成的聚合物进行分解^[4]。

3.2 增加阻聚剂后反应条件

为了保证加入阻聚剂以后得反应效果，对反应时的反应条件进行了调整，优化前后急冷油塔的操作条件汇总如表1所示。

表1 优化前后及冷冻油塔操作条件汇总表

3.3 阻聚剂应用效果分析

在2022年10月份开始在系统中加入CH6621A型阻聚剂，注入阻聚剂的位置位于急冷油塔塔顶汽油回流管线处^[5]。在阻聚剂加入初期，加注时以急冷油塔塔顶汽油的单位小时回流量为基准^[6]，注入时以质量分数为5×10^-6为单位量进行连续加注。在加注的后期，结合反应塔内的压差变化和裂解原料变化情况可以对CH6621A型阻聚剂的加注量进行灵活调整，保证反应效果。

在加入阻聚剂前后急冷油塔的压差变化情况如图2所示。

图2 加入阻聚剂前后急冷油塔的压差变化示意图

由图2可知，在加入CH6621A型阻聚剂之前，急冷冻油塔在反应时内部的压差在0.78~0.84kPa之间，平均压差为0.81kPa。在加入阻聚剂后，反应时系统内部的压差在0.58~0.63kPa之间，平均压差为0.605kPa。由此可知，在加入阻聚剂以后，急冷冻油塔在反应时内部的平均压差降低了25.3%。由此表明在加入阻聚剂以后可以显著的降低在反应过程中的压力，提升系统运行的稳定性和可靠性。

在加入阻聚剂前后急冷油塔的反应温度变化情况如图3所示。

图3 加入阻聚剂前后急冷油塔的温度变化示意图

由实际分析可知，在加入CH6621A型阻聚剂之前，急冷冻油塔塔顶的平均温度为104.1℃，塔釜的平均反应温度为187.3℃。在加入阻聚剂以后，急冷冻油塔塔顶的平均温度为103.2℃，比优化前降低了0.9℃；塔釜的平均反应温度为186.3℃，比优化前降低了1℃。由此表明在加入阻聚剂以后系统的反应温度和优化前相差不大，不会对系统的运行安全产生影响。

4 结论

针对乙烯装置急冷油系统的聚合物结垢堵塞问题，在对急冷冻油循环工艺流程进行分析的基础上，找出了导致出现结垢的具体原因，并针对性的提出了阻聚剂应用方案。根据对阻聚剂应用情况的反应情况进行分析，结果表明：

(1) 急冷冻油塔塔顶使用了填料工艺，虽然分离效率高，但会产生大量的不饱和烃，导致填料层会发生聚合反应，生成大量的聚合物，这些聚合物会逐渐沉淀并结垢。

(2) 阻聚剂具备很强的阻聚和分散功能，在反应的过程中能够破坏自由基，避免了活性自由基和不饱和烃的聚合，同时阻聚剂还能够对已经形成的聚合物进行分解。

(3) 优化后冷冻油塔在反应时内部的平均压差降低了25.3%，平均工作温度降低1°，能够满足反应稳定性和可靠性的需求。

参考文献

[1] 李勇,杨帆,俞燕龙,等 . 复合阻聚剂的动态评价[ J]. 甘肃科技, 2021,26(22):28-31.

[2] 邵英杰,李翠清,陈思凝,等 . 丙烯酸热稳定性及三种阻聚剂的影 响[J]. 当代化工,2021,50(12):2844-2848。

[3] 宋如，杨静．复配阻聚剂对异戊二烯阻聚效果研究[J]. 能源化工， 2018（3）：23-26．

[4] 赵甲，徐彬，宋滔，等．新型苯乙烯精馏阻聚剂性能研究[J]. 化 学世界，2020，61（6）：454-456.

[5] 周永敏，黄贵洪．影响丙烯酸分离装置长周期运行的因素及对策 [J]. 化工管理，2020（13）：179-180．

[6] 阚昊，于宸，金熙俊．苯乙烯装置产生聚合物的预防和解决办法 [J]. 当代化工，2020，49（7）：1488-1491