146-焦化装置尾气PSA变压吸附制氢入口原丝网分离器采用诺卫能源羽叶分离内件改造升级

       本篇主要针对焦化装置尾气PSA变压吸附制氢单元入口管线原有丝网分离器采用诺卫能源技术公司（NOVEL公司）羽叶分离专利技术内件组进行技术升级改造方案分析讨论。

       焦化装置，无论是延迟焦化还是冶金焦化装置，其尾气含有丰富的氢气、低碳气以及少量硫化氢等酸性气体和粉尘。焦化尾气所含氢气，往往采用PSA即变压吸附技术进行分离制氢，制备的纯氢送往加氢装置加以利用。而焦化尾气在进入PSA变压吸附单元前，需要采用湿法脱硫装置对焦化尾气进行初级脱硫。

       焦炉尾气经过湿法脱硫塔净化处理后，其硫残留量往往只能稳定在ppm级别，还需要进一步通过干法脱硫塔将残硫降至0.1ppm以下，才能保证PSA变压吸附装置吸附剂尤其是含钯深度脱氧催化剂不中毒而保持高活性和长寿命。其实，在不少PSA制氢工艺中，已经把干法脱硫塔作为PSA变压吸附塔系的保护装置而纳入PSA系统。干法脱硫塔，不仅承担着深度脱除进气残硫的任务，还承担着分离脱除来自湿法脱硫塔气流携带的轻烃和水蒸汽及液滴液沫的重大任务。
      

      正如大家所知，焦化尾气干法脱硫塔内装填着数十甚至上百立方的脱硫吸附剂，不仅对含硫气体有饱和吸附极限，进气中的轻烃和水蒸汽，也会占据干法脱硫吸附剂的吸附表面而降低其对含硫气体的最大吸附量。
       而来自湿法脱硫塔的来气携带的脱硫液、轻烃液滴液沫，则必须通过设置在干法脱硫塔入口管线的气液分离器来完成对来气挟带的多变工况下液滴液沫的高效分离。否则，大量气流携带的脱硫液和轻烃液滴液沫进入干法脱硫塔而不断积聚，不仅会快速饱和干法脱硫剂，而且会造成积液泡塔，干法脱硫塔难以达到其高效脱硫需要的温度，且积液浸泡而**降低脱硫吸附剂强度和寿命。浸泡或快速饱和后的脱硫吸附剂的再生，要求设置双塔在线一开一备轮流切换再生，再生能耗高，运行维护成本和工作强度很大，为装置稳定运行操作带来难题。

       在以往的PSA变压吸附装置干法脱硫塔前置气液分离器，往往采用传统简易的丝网分离器。主要原因，一是受限于技术设备升级更新不及时，二是有的业主和设计方也不重视这个工艺节点的分离设备且不了解新的动力学分离技术应用情况，三是当初项目可研报告和项目投资预算偏低，只能按传统简易的丝网分离器设置，待实际运行出现明显问题、影响装置正常经济运行，再来进行技术升级改造。

       这里以某企业焦化尾气PSA制氢单元入口管线丝网分离器V-02301采用NOVEL公司羽叶分离专利技术内件组进行升级改造设计为例，进行细致探讨。

       该分离器的实际工况运行参数如下：

1、焦化尾气流量：31700 m^3/h；

2、工况温度：50℃；

3、工况压力：0.85MPaG；

4、气相密度：0.4kg/m^3;

5、气相粘度：0.025cp；

6、特殊说明：进气气流挟带以水为主的脱硫液、轻烃液沫、粉尘颗粒物，有泡沫。

     该分离器V-02301，采用传统的丝网分离器，遇到的问题是：

1、分离效率不稳定，出气带液明显，导致干法脱硫塔再生周期从2周一次缩短到甚至3-4天一次，脱硫剂运行寿命从6个月下降到2个月左右；

2、运行压降上升快，1个季度左右需要维护更换一次丝网内件；

3、维护工作量大，运行成本高。

       请结合这套分离器的结构尺寸图进行分离讨论：

       从上图看，该丝网分离器内径尺寸为2000mm，而出口管内径不到350mm，且丝网内件上表面距离气流出口管垂直距离仅有537mm。
       经NOVEL精准动力学计算和组态设计系统平台诊断发现，前述在内径2000mm分离器横截面设置的丝网内件，由于出口气流收缩效应，导致较大比例的部分丝网内件处于非正常工作甚至不工作状态，气流在通过原有丝网内件时的动能动量和流型流态差异过大。这是导致该丝网分离器运行不正常的主要原因之一。

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       再从原丝网分离器V-02301的气流入口管设置图看，设计方采用旋流入口管；但是从旋流管布置图上看，旋流管却布设在1/2半径处，导致气流并不能以切向进入分离器壳体，加之该分离器壳体内径过大，难以起到旋流分离效果。何况，旋流流型流态的气流，难以满足丝网内件对进气气流流型流态的技术要求。由此可见，关于气液分离器这类动力学分离器，须由专业的动力学分离技术公司来完成，并非任何设计单位都可以完成这样的专业性工作。否则，南辕北辙。

      业主强调，由于前述这套丝网分离器壳体尺寸ID2000mm*SM/SM6000mm，且原有配管和布置空间十分受限，希望对该分离器壳体利旧而要求NOVEL贵司利用该壳体植入羽叶分离专利技术内件组。

       从专业动力学分离技术角度讲，针对前述这台丝网分离器壳体利旧进行改造的主要难点如下：

1、必须对原有旋流入口增加整流内件，使进入分离器壳体的气流流体流型流态和动能动量满足动力学气液分离技术要求；

2、原有丝网分离器设计处理气量为16000m^3/h, 内件布置空间十分受限；现在要求设计处理气量增加到31700m^3/h, 而原有丝网上表面距气流出口垂直距离原本就过小。必须先通过NOVEL精准动力学分离计算和组态设计系统平台完成精准技术方案以采用特殊组态结构的羽叶内件组，才能满足实际工况下的高效稳定运行；

3、由于处理气量为原设计处理量近200%，而壳体高度受限，降液静压头不能满足实际多工况弹性操作要求，必须采用“抗虹吸”降液系统以避免分离下来的液体被虹吸效应重新分散进入气流出口管线。

       NOVEL公司针对业主实际工况参数，通过NOVEL精准动力学分离计算和组态设计系统平台完成的焦化尾气变压吸附制氢单元入口羽叶分离器内件配置信息如下：

一、羽叶分离总成：G50S型；

二、一级预聚结分配内件组：G50D2000型；

三、羽叶分离内件组：G50 D-BANK 52/700型；

四、抗“虹吸”降液内件组：G50DL4型；

五、分离效率：4N级分离脱除4.97微米及以上尺寸的液滴液沫和固体颗粒物；

六、运行压降：0.002MPa；

七、操作弹性：15-130%。

      关于羽叶分离器与传统丝网分离器比较，请参见下图：

       附图是NOVEL公司针对业主实际工况参数通过NOVEL精准动力学分离计算和组态设计系统平台输出的焦化尾气变压吸附制氢单元入口羽叶分离器数图汇表，供大家参考：

       更多关于诺卫能源技术公司羽叶分离技术升级改造焦化装置尾气PSA变压吸附制氢入口原丝网分离器技术信息，请登录诺卫能源技术公司分离技术专网进行了解。