延長重催脫硫脫硝裝置運行周期

姜維波

(中國石油化工股份有限公司勝利油田分公司石油化工總廠，山東 東營 257000)

1 概述

勝利油田分公司石油化工總廠110萬t/a重油催化裂化裝置煙氣脫硝除塵脫硫項目自2013年10月份開始建造，2014年4月初投用。由中石化寧波工程有限公司設計，浙江雙嶼實業(yè)有限公司制造，山東勝越石化建設有限公司安裝。本項目包括煙氣脫硝單元(SNCR+SCR)、除塵脫硫單元、脫硫廢水處理單元和硫銨制備單元。煙氣脫硝單元采用選擇性非催化還原反應(SNCR)和選擇性催化還原反應(SCR)組合技術，其中SCR工藝為撫順技術研究院和寧波工程公司共同開發(fā)的高溫 SCR 煙氣脫硝工藝；煙氣除塵脫硫單元采用濕式氨法湍沖除塵脫硫技術，此工藝 為中石化寧波工程有限公司自主研發(fā)的濕式氨法湍沖除塵脫硫工藝；脫硫廢水處理技術則采用中石化寧波技術研究院開發(fā)的中石化自有技術。

本套裝置為中石化第一套采用濕式氨法脫硫技術的裝置，故在投用后的實際操作中，出現(xiàn)一系列問題，導致裝置經歷多次停工，裝置長周期運行無法得到滿足。隨著環(huán)保要求日益嚴格，環(huán)保裝置能否長周期運行，直接影響到企業(yè)的長遠發(fā)展。

2 生產工藝狀況

本工藝技術利用湍沖原理，使煙氣與循環(huán)漿液逆流接觸，利用湍沖形成的水柱阻力除塵，在綜合塔中設置阻件脫除亞微粒；在一級、二級脫硫塔利用平面水膜噴嘴及填料接觸吸收SO2，氨氣加在塔底，通過塔底循環(huán)泵將漿液(含氨)打入湍沖逆噴噴嘴和填料的流體分布器來保證吸收劑的供應。

2.1 除塵原理

湍沖洗滌工藝技術其主要原理是根據(jù)撞擊學理論。其基本構思是使兩股氣體或氣液--顆料或滴粒兩相沿著同軸相向流動撞沖，由于慣性顆粒穿過撞擊面滲向反向流，并來回做減幅振蕩運動。其結果，顆粒經歷相向相對速度極高的條件并延長了在氣流中停留的時間，這種方法對強化熱、質傳遞過程非常有效。技術關鍵是利用設計獨特的噴頭和合理的裝置，從噴嘴口向上噴出的液體，由于在截面上不同位置而不同的自身旋轉離心力的作用下，均勻呈輻射狀擴散，由中向外封住逆噴塔筒體，并且使液體在微觀上旋轉翻騰，提高表面更新能力，同時與向下流動的氣體強烈湍沖接觸，充分分散、乳化在合理的裝置中和一定的工作參數(shù)下，有效地利用液相能量和氣相能量，建立動態(tài)平衡的泡沫區(qū)(圖1)。在泡沫區(qū)上游只有氣體，沒有液體；在泡沫區(qū)內，氣體被分散在液體之中；在泡沫區(qū)下游，液體分散在氣體之中。在泡沫區(qū)，由于氣體與極大的且迅速更新的液體表面湍沖接觸，便產生顆粒捕集和氣體急冷等作用，達到氣體凈化/處理的目的，能同時完成幾項任務，并且節(jié)能、高效和可靠。

圖1 泡沫區(qū)的形成

2.2 工藝技術路線

圖2 除塵脫硫單元工藝流程簡圖

3 影響長周期運行的原因分析

經過了一系列的分析排查，并先后從設備狀況及各項工藝參數(shù)的優(yōu)化上做了大量的工作，確定設備腐蝕是影響長周期運行的關鍵。

經過認真分析和討論，認為以下原因造成了設備腐蝕，給長周期生產帶來了較大隱患。

3.1 漿液pH低

通過分析發(fā)現(xiàn)，綜合塔內漿液在除塵的同時，也吸收了大量的SO2,造成塔底漿液酸性增強，pH降低。

3.2 漿液固含量高

綜合塔內所除掉的塵為重催反應來的微小耐磨顆粒，在高流速狀態(tài)下，沖蝕設備及各管件，加速了腐蝕情況的發(fā)生。

3.3 漿液鹽濃度高

漿液中主要富含銨鹽類，在低溫下易局部結晶，形成局部電解質電池，加速金屬設備的腐蝕

3.4 材質不達標

在高酸性環(huán)境下，對設備材質耐酸性腐蝕的要求較高，不達標很容易腐蝕破壞。

4 采取的措施

4.1 漿液pH低

通過控制SCR注氨量來間接調節(jié)綜合塔底漿液pH值在3.0～3.8范圍內，通過與設計院結合，并實際測量提高漿液pH，達到設備耐酸性腐蝕的上限，大大降低腐蝕速率。

4.2 漿液固含量高

通過增加廢水單元制餅頻次，提高脹鼓過濾器的使用效果，強制將漿液中的粉塵過濾出，降低固體含量使脹鼓上清液固含量保持在350 mg/L以下。嚴格控制制餅機開設頻率，每天8 h。

4.3 漿液鹽濃度高

通過實際測算，銨類鹽在pH值為4以上容易結晶成團，在保證漿液不腐蝕設備的前提下，應盡量降低pH，使鹽類不易結晶，故將pH值控制在3.0～3.8使?jié){液中的總固溶保持在2500 mg/L以下。

4.4 材質不達標

將綜合塔底泵葉輪及出口管線材質升級，葉輪由2205改為316L，出口管線材質由304改為2205,葉輪及出口管線在正常使用周期內不發(fā)生腐蝕現(xiàn)象。

5 結論

通過采取以上措施，脫硫脫硝裝置平穩(wěn)率明顯提升，因設備問題造成的非計劃緊急停工天數(shù)大幅度下降，基本實現(xiàn)了與上游裝置同步驟開、停的要求。

5.1 漿液固含量前后對比

從圖3可看出，整改前漿液固含量一直處于高水平，且持續(xù)上漲的趨勢，目前固含量保持低位，且趨緩下降。

圖3 漿液平均固含量統(tǒng)計表(mg/L)

5.2 綜合塔內漿液鹽濃度得到有效控制

通過控制漿液內的酸度以及SCR注氨量(注氨調節(jié)閥開度在3%以下，流量300 L/h左右)，漿液銨鹽得到有效抑制，銨鹽生成和長大的幾率明顯下降，設備內堵塞和腐蝕情況得到明顯改善，如圖4。

圖4 漿液內鹽濃度變化(mg/L)

5.3 設備腐蝕情況

嚴格控制漿液pH，調整相關操作，更換P-82101基本葉輪及出口管線材質后，未出現(xiàn)一次腐蝕泄露情況，設備長周期運行得到了強有力保證。