接液取樣槽對堿液吸收裝置的影響

李鵬　毛昕煒

摘 要：丙烷脫氫裝置催化劑連續(xù)再生過程中，會產(chǎn)生高溫、低壓力的酸性尾氣。尾氣含有氯化氫、氯氣、二氧化硫酸性氣體。這些酸性氣體需用堿液吸收塔吸收處理達(dá)標(biāo)后排放。堿洗中和過程中pH值、氧化還原性、電導(dǎo)率是關(guān)鍵控制指標(biāo)。接液取樣槽的合理設(shè)置對取樣準(zhǔn)確性至關(guān)重要，最終影響堿液和亞硫酸氫鈉溶液加入量及裝置運(yùn)行的穩(wěn)定。

關(guān)鍵詞：堿洗吸收;氧化電位;電導(dǎo)率;pH值

1 前言

丙烯是石油化工基本原料之一，可用以生產(chǎn)多種重要有機(jī)化工原料，還可以生成合成樹脂、合成纖維、合成橡膠及多種精細(xì)化學(xué)品等。近年來，丙烷脫氫裝置因?yàn)榱鞒潭蹋?jīng)濟(jì)效應(yīng)好受到諸多關(guān)注。其中Oleflex工藝采用鉑系催化劑脫氫反應(yīng)將丙烷轉(zhuǎn)化為丙烯。該工藝的特點(diǎn)是催化劑在移動床反應(yīng)器中循環(huán)，催化劑連續(xù)再生系統(tǒng)使催化劑時(shí)刻進(jìn)行燒焦還原，重新分布鉑，保證其活性。

催化劑連續(xù)再生過程中，會產(chǎn)生532℃高溫尾氣，其中含有約0.32Vol.%氯化氫、氯氣、二氧化硫酸性氣體。該尾氣需通過放空氣處理系統(tǒng)，降溫并脫除有害成分達(dá)到環(huán)保要求后，直接對大氣排放。

放空氣處理系統(tǒng)為重要環(huán)保裝置，反向制約催化劑連續(xù)再生系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。酸性氣體完全達(dá)標(biāo)吸收和含鹽污水排放量是該裝置評定的重要效能指標(biāo)。

2 工藝特點(diǎn)

放空氣堿洗吸收裝置的功能是將氯化氫、氯氣、二氧化硫從連續(xù)再生裝置出來的工藝氣中去除。采用濕法堿洗，稀釋的亞硫酸氫鈉和氫氧化鈉溶液作為洗滌液來吸收廢棄中的有害成分，從而使廢氣處理系統(tǒng)中處理過的氣體從頂部直排大氣，完全滿足潔凈空氣法規(guī)氣體排放要求。

其工藝流程通常如下：高溫再生廢氣經(jīng)過循環(huán)堿液噴淋急冷，增壓引流，填料吸收，氣液分離后最終對空排放。為保證該裝置的本質(zhì)安全，在事故緊急停車時(shí)，有一套應(yīng)急水系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過高位水槽貯水提供停車過程中的降溫和尾氣處理。在正常開車時(shí)，高位水槽溢流操作。合理設(shè)置高位水槽的容積可以為緊急停車提供安全時(shí)間。急冷前高溫設(shè)備通常采用哈式合金類耐高溫、酸及氯離子腐蝕材料。急冷后常溫設(shè)備通常采用耐腐蝕襯塑、襯膠、塑料或FRP等非金屬及其復(fù)合材料。循環(huán)洗滌液形成水膜保護(hù)非金屬材料不被高溫?fù)p壞。堿液的加入主要為了脫除酸性氣體。亞硫酸氫鈉的加入控制脫除氯氣的效率，還原氯氣水解產(chǎn)物次氯酸根，避免非金屬設(shè)備及工藝管線被次氯酸氧化腐蝕。洗滌液需通過測定溶液pH值和氧化電位，控制氫氧化鈉溶液和亞硫酸氫鈉溶液的加入量，以保證放空氣所含氯化氫、氯氣和二氧化硫的脫除效率達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)。為控制循環(huán)洗滌液中鹽濃度，防止在塔壁及填料層等處結(jié)晶，洗滌液循環(huán)系統(tǒng)通過電導(dǎo)率測定，控制循環(huán)洗滌液外排液量，以保證循環(huán)洗滌液中鹽含量。該關(guān)鍵控制測點(diǎn)為冗余設(shè)計(jì)，一般設(shè)置兩組，取平均值作為最終控制指標(biāo)。

3 問題綜述

我廠在開車后使用一套進(jìn)口放空氣處理系統(tǒng)，在運(yùn)行三年時(shí)間內(nèi)，一直出現(xiàn)各種問題，整個(gè)控制系統(tǒng)無法投入自動運(yùn)行，給我方造成較大困擾。最終由于該系統(tǒng)內(nèi)部腐蝕嚴(yán)重，泵及管道儀表系統(tǒng)故障頻繁，在分析原因后，整體更換一套國產(chǎn)系統(tǒng)后，該系統(tǒng)得以良好運(yùn)行。

原系統(tǒng)碰到的主要問題有：塑料管道開裂，泵入口過濾器抽空變形，泵非金屬涂層磨損脫落，動靜密封點(diǎn)泄漏，循環(huán)液噴嘴磨損，填料脆裂，系統(tǒng)無法投自動運(yùn)行，液位計(jì)起泡嚴(yán)重，pH計(jì)和氧化還原電位電極接液效果不良，亞硫酸氫鈉加藥效果不明顯，部分管道振動明顯，含鹽廢水排放量大，鹽濃度高易阻塞管道等。

4 原因分析

原取樣槽為管道內(nèi)部溢流堰設(shè)置（如圖1）。液體量少，無液封，停留時(shí)間短且中和效果并不穩(wěn)定。因此導(dǎo)致pH 值和氧化電位測量值波動。系統(tǒng)投自動后，泵流量波動很大。為保證放空氣指標(biāo)的合格，只能采用手動控制頻繁調(diào)整堿液加入量，加入量往往過量，因此亞硫酸氫鈉加入作用不明顯，最終導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)結(jié)晶，特別是高溫部位發(fā)生局部阻塞，影響了高溫尾氣的降溫。從而引發(fā)常溫區(qū)的非金屬襯里發(fā)生高溫、氧化脫落，填料碎裂，噴嘴腐蝕，泵密封泄漏等一系列問題。

更換國產(chǎn)系統(tǒng)后，取樣點(diǎn)為密閉槽式設(shè)計(jì)（如圖2，圖3），中和液停留時(shí)間長，儀表探頭為完全浸潤式測量，測量結(jié)果精確，穩(wěn)定且取樣方式為抽取增壓引流洗滌器出口兩相流體為檢測液，實(shí)現(xiàn)指標(biāo)的有效性，并降低氫氧化鈉的消耗量。為保證對循環(huán)洗滌液中相關(guān)分析數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，尾氣處理系統(tǒng)設(shè)置有兩套在線分析儀表，包括pH值分析儀、氧化還原電位分析儀和電導(dǎo)率儀，分別對應(yīng)控制氫氧化鈉溶液添加量、亞硫酸溶液添加量和洗滌液排放量。為保證在線分析儀分析值得可靠性，在檢修改造中，一組在線分析儀用于自動調(diào)節(jié)回路控制，另一組在線分析值作為人工檢測用，當(dāng)兩組分析值偏差較大時(shí)報(bào)警。該系統(tǒng)僅在投用初期檢查清理過兩次填料，后續(xù)一直穩(wěn)定運(yùn)行至今。

5 結(jié)論

易結(jié)晶和腐蝕性是堿液吸收裝置共有的問題。除了合理選材，工藝控制的設(shè)計(jì)優(yōu)化也起到至關(guān)重要的作用。本文中，高溫的廢氣與堿洗溶液的傳質(zhì)傳熱伴隨著水分的蒸發(fā)，并不是一個(gè)持續(xù)穩(wěn)定的過程。pH 值和氧化電位的準(zhǔn)確測量要考慮接液取樣槽布置在常溫洗滌液過流區(qū)。適當(dāng)增大取樣槽的容積能夠保證儀表電極能夠完全浸潤，并且溶液中離子濃度穩(wěn)定，最終使得測量誤差小。抓住了這個(gè)重點(diǎn)，才能實(shí)現(xiàn)工藝操作的穩(wěn)定和設(shè)備的良好運(yùn)行。

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