环氧乙烷吸收塔液泛原因分析

张 林（中沙（天津）石化有限公司，天津 300271）

环氧乙烷吸收塔液泛原因分析

张 林
（中沙（天津）石化有限公司，天津 300271）

液泛是填料式吸收塔常见的问题，吸收塔汽液相负荷过大，系统发泡和塔内件堵塞而引起液泛的现象最常见。重点论述造成环氧乙烷吸收塔发泡和塔内件堵塞的原因及影响因素，并根据实际生产情况提出避免吸收塔液泛的建议。

吸收塔；液泛；发泡；消泡剂；填料

随着现代化工行业的发展，对于环氧乙烷、乙二醇等化工产品的需求量日渐增大，近年来国内不断有新建的环氧乙烷装置投产，而且装置设计也不断向大型化发展。EO吸收塔的吸收能力成为限制装置规模的一大瓶颈。因此，在大型EOEG装置的设计上，填料塔代替了板式塔成为了EO吸收塔的主流选择，但也带来了容易引起液泛这一难以解决的问题。而想有效控制液泛就要从引发液泛几大类因素分别进行研究。

1　工艺参数与液泛的关系

1.1吸收水流量

从液泛的机理来看，在填料内所持的液量越大就越容易引起液泛。从工艺操作上来看，吸收水流量过大是引起液泛的直接原因，当然“流量过大”是相对的，在不同的气相流速、气相温度、填料通量的状态下，填料塔所能承受的最大流量是不同的，但能肯定的是，无论在任何工艺条件下，一旦液泛发生，降低吸收水流量是最直接有效的处理方法。

1.2气相流速

根据液泛发生的原理，气相流速越大，越容易引发液泛。所以在液泛发生后，除了采取降低吸收水流量，降低气相流速也是行之有效的措施之一。

2　发泡引发液泛

水体发泡一直是引发吸收塔液泛的主要原因，填料内的液相物料在流动过程中由于含有杂质降低了表面张力，产生了大量的气泡，大大增加了液体通过填料的阻力，非常容易导致液泛的发生。这一直是环氧乙烷行业中难以解决的问题。经过研究我们发现导致水体发泡的是一种特殊物质。

2.1发泡物质

导致水体发泡的物质很多，经笔者研究，发现其中导致发泡能力最强的物质是羟基磺酸钠。羟基磺酸钠是表面活性剂，可以大幅降低水体表面张力，而且此物质浓度达到临界胶团浓度后还会在水体内产生胶团，使液体在流动撞击过程中会产生大量气泡，从而导致吸收塔液泛。

那么羟基磺酸钠来源于哪里呢？根源是“醛”。醛来自于环氧乙烷的异构化和乙烯氧化的副反应，主要是甲醛和乙醛，在吸收塔内被吸收水溶解在液相系统内，为了除去这些醛类以保证产品质量，在吸收水系统中添加了亚硫酸氢钠。醛类与亚硫酸氢钠反应生成了羟基磺酸钠。

所以降低吸收塔发生水体发泡的几率，从根源上降低反应生成的醛类物质是非常有效的，所以选用产醛量低的固相催化剂和提高氧化反应的选择性，对于降低吸收塔水体发泡的几率非常有效。

2.2消泡剂

在环氧乙烷工业生产中，为了避免吸收塔内水体发泡的现象发生，一般采用在吸收水中添加消泡剂的方法。不同的专利技术采用不同形式的消泡剂，消泡机理不同：

DOW专利技术采用硅基消泡剂，即聚二甲基硅氧烷。此种消泡剂本身也是一种消泡剂，利用降低液膜表面张力，使气泡破裂，使较大的气泡分裂成小气泡，从而达到消泡的效果。

此种消泡剂按照比例配置成溶液连续添加到吸收水系统中，维持吸收水中消泡剂的浓度，即可保持消泡和抑泡的效果。但是此种消泡剂有一个缺点，大分子链的聚二甲基硅氧烷虽然在化学结构上非常稳定，但是它不溶于水，在水体中以乳浊液的形式存在，部分消泡剂会以胶质状态沉积出来，沉降在管线死角、填料等流速慢的地方。

SHELL专利技术采用的是聚烯烃乙二醇丁基醚消泡剂，利用此种消泡剂在水体中温度与浊度的变化，不断的溶解和析出，达到破坏气泡稳定性的作用从而消除气泡。

此种消泡剂一般间歇性加入纯剂，根据吸收塔填料压差的变化确定消泡剂的添加量。但是此种消泡剂也有缺点。首先，此种消泡剂与亚硫酸氢钠发生剧烈反应，所以此类消泡剂不能应用于同时添加亚硫酸氢钠的吸收水系统中；其次，此类消泡剂会随温度升高而析出，析出的消泡剂具有很高的粘性和附着性，会附着在管壁上，尤其会附着在换热器的管壁上，大大降低了换热器的传热系数，影响换热器的换热。

3　填料堵塞

自从规整填料塔代替了板式塔用于环氧乙烷的吸收，填料的堵塞问题成为一个难以解决的问题。规整填料的空隙很小，如果有杂质堵塞在填料内，气速就会增大，液相下降的阻力也大大升高，液泛的可能性当然大幅升高。那么堵塞填料的物质是什么呢？通过研究笔者发现是以下两种物质。

3.1消泡剂堵塞

2015年装置检修期间，在清理吸收塔填料过程中发现在表层规整填料的孔隙中堵塞着很多粘稠状乳白色半透明物质，经过分析发现，这些物质中含有硅基消泡剂的成分。这是硅基消泡剂的一大缺陷。

3.2细菌堵塞

2016年装置环氧乙烷吸收塔发生了填料压差急剧升高的现象，吸收水输送泵的过滤网也经常被一些粘稠状物质堵塞，经过堵塞物质取样分析和水质取样分析，我们发现这些粘稠状物质是混合物，其中乳白色非透明物质是聚二甲基硅氧烷醇（消泡剂），透明灰色胶状物质经分析确定与细菌类微生物活动有关。

那么为什么近期在吸收水系统中会发生细菌大规模繁殖呢？经分析我们认为与细菌的繁殖条件有关。

在环氧乙烷吸收循环流程内，在从吸收水冷却器出口到吸收塔入口这一段的条件非常适宜细菌繁殖：

（1）此段流程水体温度在32～37℃。

（2）吸收水的pH值在7～8之间。

（3）水体中含有乙二醇、环氧乙烷（环氧乙烷浓度低于4 000×10-6）等有机类物质，为细菌繁殖提供了碳源。

（4）水体中含有有机胺类物质，为细菌繁殖提供了氮源。

在此等环境下，只要有菌种带入的系统，细菌便有可能大量繁殖，生成粘稠状物质。这些细菌除了在管线、设备的死角处生长外，还会在流动的水体内生成絮状物质，这些絮状物质会被硅氧烷消泡剂不断包裹、不断增大，最终这些物质堵塞在填料内，造成填料压差过大，而且降低了水体中消泡剂的浓度，所以液泛的几率会大大增加。

4　建议

综上所述，对于控制环氧乙烷吸收塔的液泛的控制，我们提出以下建议：

1）选用高选择性、产醛量低的催化剂。降低了醛的生成量也就相应可以降低吸收水系统中亚硫酸氢钠的加入量，羟基磺酸钠的浓度也就大大降低，降低了发泡的可能。

2）消泡剂的选择是根据工艺特点及要求，从消耗量和消泡效果来看，聚二甲基硅氧烷更适合于工艺更复杂、规模更大的装置使用。

3）吸收水系统中可能出现细菌繁殖，控制细菌繁殖应从截断微生物氮源的方向出发（尤其针对硝化细菌），可以收到很好的效果。

The Research of EO Absorber Flooding

Zhang Lin

Flooding is a mainly issue in absorber operation.liquid load and fluid load higher，absorber foamingand internals jamming are the mainly reason of flooding.Mainly discussed the reason of foaming and packing jamming，and give the suggestion to avoid flooding.

absorber；flooding；foaming；anti-foam；packing

TQ205

B

1003-6490（2016）05-0152-02

2016-05-12

张林（1983—），男，天津人，工艺工程师，主要从事EO/ EG装置操作程序的编制及审核、装置技术管理、生产运行管理等工作。