HK1412 急冷水破乳剂在乙烯装置的应用 - 新闻资讯 - 破乳剂|COD去除剂|乳化液|含油|煤化工废水处理|济南乾来环保

摘要:

结合中国石化上海石油化工股份有限公司乙烯装置急冷水系统的实际情况，分析了急冷水乳化的原因及危害，介绍了破乳剂作用机理、实验室评价及工业应用情况。

关键词:

乙烯装置急冷水乳化破乳剂应用

乙烯装置的裂解气自油洗塔出来进入水洗塔，直接冷却至 40 ℃ 左右，塔釜分离出蒸汽和重汽油组分，塔顶馏出碳五以下轻组分，这些轻组分进入裂解气压缩单元。塔釜蒸汽凝液和重汽油组分经油水沉降槽分离后，凝液一部分送入稀释蒸汽发生器，大部分循环运行，在循环中被各急冷水用户冷却，然后又作为裂解气急冷水返回水洗塔。

急冷水常常由于原料或工艺条件的变化而出现乳化现象，给生产带来危害。中国石化上海石油化工股份有限公司(以下简称上海石化) 通过对急冷水系统乳化形成机理分析以及破乳剂作用机理的研究，决定使用急冷水破乳剂减轻急冷水系统乳化现象。

1 急冷水乳化原因及 K1412 破乳剂的作用机理

1. 1 急冷水乳化原因

在急冷水塔中，裂解汽油含有重汽油组分，该组分和急冷水在高速流动的裂解气作用下形成粒度为 1 ～ 5 μm 的不稳定乳状液。乳状液是多相分散物系，也是热力学不稳定物系，当系统内含有乳化剂(表面活性剂) 时，乳化剂能降低界面张力，使乳状液稳定。在碱性溶液中，乳状液的稳定性可进一步提高。由乳化机理可以看出急冷水之所以乳化是由于系统内存在乳化剂，乳化剂产生的主要原因是由于裂解反应为复杂反应，产物除了氢气、甲烷、乙烯、乙烷、丙烯、丙烷、C4、C5、汽油、柴油、燃料油外，还有其他一些物质，如硫化氢、一氧化碳、氨、有机酸、醇、芳香族化合物等。

有机酸容易与 NaOH 发生反应生成脂肪酸钠，这是一种比较强的乳化剂，所以 pH 高时生成的脂肪酸钠多，乳化就严重。裂解产物中还存在含有—COOH、—OH、—NH2 的有机物，这些物质与脂肪酸形成复合乳化剂，使急冷水更易乳化，所形成的乳状液更加稳定。工艺条件对急冷水乳化的影响主要表现在以下几方面。

(1)裂解汽油组分过重。油洗塔塔顶温度过高，造成裂解汽油组分过重，是急冷水发生乳化的重要原因之一。在实际生产中，裂解汽油干点高于 230 ℃ (裂解汽油设计干点为 200 ～ 210 ℃ )时，就容易造成大量重组分进入到裂解汽油中，导致急冷水乳化，油水分离困难。急冷水塔上部相当于一个分离罐，在油水分离器的作用下，油水靠彼此密度不同在重力的作用下发生分层，当油滴过重，密度接近水时，就容易形成悬浮液从而影响油水分离效果。

(2)急冷水温度过高。装置高负荷运行，水洗塔热负荷增加，如果水洗塔散热不及时，急冷水极易发生乳化，这在夏季尤为明显。另外在裂解投料操作过程中，由于生产负荷突然增加，也极易使水洗塔塔釜温度升高，出现乳化现象。从乳化机理知道，温度高、急冷水黏度小，有利于乳化。乳化液液滴的表面是一层液态膜，由于温度升高，界面膜的状态由无序变为有序，界面压增加，膜的强度增大，从而使得乳化液状态的稳定性增加。

(3)急冷水 pH 控制不稳定。正常生产时，为防止裂解气中的酸性气体腐蚀设备，需要向急冷水中注入 NaOH 溶液，以保证急冷水的 pH 为 8 ～9。但是，在实际操作过程中，当装置负荷发生变化时，操作人员不能根据变化及时调整注碱量，故易导致急冷水 pH 过高，这是造成急冷水乳化的另一主要原因。随着 pH 的提高，碱性增强，就容易发生皂化反应，生成环烷酸和脂肪酸的盐，这类物质是较强的表面活性剂，由于这类表面活性剂的存在，生成的乳化液比较稳定。

1. 2 急冷水乳化的主要危害

(1)急冷水乳化使乳化液夹带油分，易造成换热设备结垢，影响设备的传热效果。

(2)乳化液夹带油分，易造成裂解汽油损失。

(3)急冷水乳化会造成工艺水中含油量过高，油分进入稀释蒸汽发生器后会随稀释蒸汽再返回裂解炉，这些油分经高温裂解，易产生焦质，导致裂解炉切换周期缩短。

(4)急冷水发生乳化，急冷水系统就要进行水置换，以减轻其乳化状况，不仅消耗大量锅炉给水，还要排出大量的含油污水，增加了污水处理系统的负荷，加重了装置物料和能源的消耗。

1. 3 HK1412 破乳剂的作用机理

经过调研分析，决定使用杭州化工研究所生产的 HK1412 破乳剂。破乳就是破坏原有乳化液的稳定性，HK1412 破乳剂以阳离子表面活性剂为主要成分，同时加入其他协同成分进行复配。

其作用原理是该类物质表面活性大、碳氢链短，把这类物质加入乳状液中，能吸附到油水界面上面，将原来的乳化剂顶走，但其本身由于碳氢链短，不能形成坚固的膜，从而达到破乳目的。另外HK1412 破乳剂剂只含 C、H、O、N、S、P 等元素，不含卤素和重金属元素，不会对后续工序造成负面影响，能有效破除水包油型乳化液，缩短油水分离时间，降低急冷水中油含量，防止溶于或冷凝在急冷水中的不饱和化合物的聚合结垢，且能清除已经生成的垢物。

裂解汽油中含有重汽油组分，它能与急冷水形成油滴直径为 0. 1 ～ 2 μm 的水包油型乳化液，含油量高达 1 000 μg /g。这类乳化液能稳定存在的主要原因是油珠表面带电荷，电荷紧密吸附在油珠上，电荷相反的电荷就在附近形成一个双电层，即 Stern 层。双电层越厚，Zeta 电位越高，油珠排斥力越大，油珠越不易聚结，就形成稳定的乳化液，加入阳离子表面活性剂后，可以中和油滴表面电荷，使得扩散层变薄，排斥力变小，Zeta 电位降低，甚至可以降到 0。Zeta 电位为 0 时，急冷水中的含油量为最低，脱油率最高。

2 HK1412 破乳剂添加量、添加条件的实验室评价

在工业应用前通过实验室试验研究 HK1412破乳剂添加量与脱油率的关系，以及添加时 pH的控制条件。

原料:裂解汽油(2#乙烯)、蒸馏水、NaOH。

试验方法:参照 SY5218—1991 标准。

实验步骤:在各 120 mL 试验瓶中分别装入设定 pH 的 100 mL 含水裂解汽油样品(油水体积比为 1∶ 1)，预热至设定温度，在试验介质中分别加入稀释的 HK1412 至设定的添加量，左右各摇 100次，静置于恒温水浴中，沉降分离 10 min 后，分析水相中的含油量。表 1 和表 2 分别为 HK1412 在80 ℃、pH 为 7. 5 以及 85 ℃、pH 为 9 的条件下添加量(相对于水相)与脱油率的关系。

由表 1 和表 2 可以看出:在一定的温度和 pH范围内，HK1412 具有良好的破乳效果。随着HK1412 的用量增加，脱油率也随之提高，当脱油率达到较大值后，再增加 HK1412 的用量，脱油率反而下降。添加量为 4 ～ 6 μg /g 比较适宜，增加用量反而导致脱油率下降，这是由于 Zeta 电位降到 0，再增加 HK1412 后，油珠表面又带正电荷，油珠排斥力反而又增大，油珠又不易聚结，导致脱油更加困难。另外对 pH 为 7. 5 和 9. 0 两组数据进行对比，pH 为 7. 5 时的数据明显优于 pH 为 9. 0时的数据。

3 HK1412 破乳剂的工业应用

在确认 HK1412 能有效破除水包油型乳化液，降低急冷水中的油含量及化学耗氧量(COD)指标的基础上，根据装置急冷水系统工艺流程及HK 破乳剂功能，确定以下使用方法。

3. 1 添加点

选择在急冷水循环泵入口处和急冷水沉降槽入口处，因为助剂添加在此处可以流经各个急冷水子系统，达到整个急冷水系统破乳的效果。本装置选择在急冷水循环泵入口处添加。

3. 2 添加量

急冷水循环泵入口处，HK 破乳剂的添加量以急冷水循环量为基准，添加量一般为1 ～ 5 μg /g，初始投加 5 μg /g，一周后降到 3 μg /g;然后根据实际效果决定增减。目前装置的实际添加量为 1. 5 ～ 3 μg /g。对于急冷水沉降槽入口处，添加量以急冷水沉降槽入口流量为基准，一般为 3 ～ 5 μg /g。

3. 3 使用效果

判断 HK1412 应用好坏的方法有两种:定性观察和定量分析。定性观察为观察添加 HK1412后急冷水的清晰度;定量分析为测定急冷水中的含油量和 COD 指标。一般以添加 HK1412 后数周平均数据为基准，对急冷水含油量进行对比，判断应用效果好坏。表 3 为 HK1412 使用前后急冷水、工艺水的油、COD 分析对比。目前添加量维持在 1. 5 ～ 3 μg /g，急冷水含油量维持在40 ～ 60 mg /L。表 4 为 HK1412 使用前后急冷水、工艺水系统操作运行情况对比，从表 4 对比情况可以看出:使用助剂后工艺参数变化明显。急冷水温度在使用前为 87 ～ 92 ℃，投用后控制在 80～ 85℃，水洗塔顶温原来为 38 ～ 50 ℃，投用后控制在 32 ～ 35 ℃，急冷水和工艺水明显变清，工艺水排放量减少，稀释蒸汽发生器结垢情况大大改善。

4 结语

上海石化 2#乙烯装置在急冷水破乳剂使用前急冷水多次出现乳化现象，急冷水、工艺水油和COD 超标，稀释蒸汽发生器结垢严重。使用HK1412 破乳剂后急冷水几乎未发生乳化现象，稀释蒸汽发生器也未出现因结垢而停车检修的情况，传热效果明显改善，为装置长周期运行提供了保障。破乳剂使用后工艺水排放减少，减轻了含油污水处理装置负荷，实践了绿色化工的生产理念。

原标题：HK1412 急冷水破乳剂在乙烯装置的应用

原作者：吴卫

上一篇：油田污水中硫酸盐还原菌的变化规律及其控制技术

下一篇：风城油田超稠油污油处理技术 (上）

咨询服务电话：13793114545

咨询服务电话：
13793114545