169-关于珠海宝塔石化催化裂化装置和硫回收装置烟气尾气脱硫洗涤塔气液分离除沫器剖析

       最近，珠海宝塔石化业主针对其一年多以前对其催化裂化装置烟气脱硫和硫磺回收装置尾气脱硫改造项目中采用的气液分离除沫器运行稳定性不好、除沫效果不佳的情况，向我方咨询求证问题所在并打算再次对症下药。业主说，他们当初对气液分离除沫器不太了解也不够重视，全权委托总包设计单位，导致技改效果不理想。这种情形也是国内外不少炼化企业业主共性苦恼。咱们在此针对该装置气液分离除沫器进行深入剖析，让包括国内外不少炼化企业业主在内的同行们都能得以分享提升。

      确实，在十余年前上马重油催化裂化装置烟气脱硫系统、硫磺回收装置尾气脱硫系统的企业业主，对这类装置系统所采用的国外工艺包了解不多。不少设计单位也趁此机会揽得项目EPC合同。这原本是予各方都便利的事情。奈何有不少摆不正位置的设计方，却蒙着业主选择一些国内企业低成本却没有烟脱系统气液分离足够技术经验的除沫器。设计方倒是借此EPC合同低成本的除沫器赚得盆满钵满，却苦了业主。业主不得不进行一而再技术改造，但设计方已然不是原来者，不得不更换，于人于己不利，须得引以为戒。

       这次珠海宝塔石化咨询反馈的催化裂化装置烟气脱硫和硫磺回收装置尾气脱硫洗涤系统烟囱排放烟气所用气液分离除沫器，是2018年进行技改项目新上的设备系统。主要针对80万吨/年催化裂化装置烟气脱硫脱硝除尘和9000吨/年硫磺回收装置尾气脱硫，二装置共用氨法烟气脱硫洗涤除沫和排烟系统。该烟脱系统技改项目，由上海某环保公司负责EPC。而技改后系统运行中，烟囱所排烟气指标不稳定，出现晴天烟气带液雨霏飘落地面出现铵盐白色结晶情况。而2018年技改项目洗涤塔气液分离除沫设备则是该上海环保公司2018年从上海本地采购的除沫器。

      请大家先来看看业主提供的负责这次EPC工程的上海某环保公司编制的该项目脱硫塔工艺设计数据表，看看起源问题：

      从EPC项目设计方的编制的该项目脱硫塔工艺设计数据表看，该烟脱工艺采用氨法脱硫工艺，相对于国内外催化裂化装置通常采用的液碱法工艺而言，工艺脱硫效率及精度已有不足，且氨逃逸是主要隐患问题。
      在烟气进塔技术要求中，要求进塔烟尘含量最大不超过30mg/Nm^3，这个苛刻性的技术要求往往是不少催化裂化装置烟气难以达到的要求。可见，设计方借业主对该技术参数不了解不重视而编制一个技术陷阱为将来技改装置运行不达标而提前埋设“技术性免责条款”。
       其次，对于直径4300mm的脱硫塔而言，脱硫塔平均补水量7.9吨/小时？这个参数看起来倒是十分十分节水的数据。其实际运行起来能实现其所宣传的“超低排放”目的吗，更何况是氨法脱硫？建议设计者去了解一下喷淋洗涤强度密度的国际规范惯例指标，不能蒙业主而胡编一个极低的水耗指标。何况，即便在这样低得离谱的喷淋洗涤强度条件下，其所选用的气液分离除沫器出气还会带液就是笑话吧。
      其三，烟气排放要求中，偏偏缺少氨法烟气脱硫最重要的指标，烟气中氨氮指标？？？

      洗涤塔对烟气粉尘的洗脱效果，以及气液分离除沫器对烟尘的难受能力，很大程度上取决于烟气中粉尘的尺寸分布和烟尘物化特性参数。
       大家再来看看设计方进塔烟尘粒径分布数据如下：

       从设计方进塔烟尘粒径分布数据来看，烟气粉尘粒径都在40微米以下。并且，主要分布在1微米至20微米之间，3微米以下尺寸的烟尘，占比近2/5，这个数据提醒设计方需要采用液体较高喷淋洗涤强度去润湿洗涤微小尺寸的烟尘，而不应是相反去降低液体喷淋洗涤强度。不管是否会导致除沫器烟气带液逃逸，而首先得保证足够润湿降尘和吸收烟气中的SO2，再去考虑选择高操作弹性和稳定分离运行效率的烟脱洗涤专用高效除雾器。不能因为先已经订购了低效率的除沫器，而去降低脱硫塔补水量和喷淋洗涤强度，本末倒置。

      业主也对烟气主要携带的催化剂粉尘进行粒径分布和物化特性测定，提供如下数据给设计方。大家来看看业主对烟气主要携带的催化剂粉尘进行粒径分布和物化特性测定数据情况：

      业主对烟气主要携带的催化剂粉尘进行粒径分布和物化特性测定数据，这是十分珍贵的数据分享。国内外不少催化裂化装置没有烟尘粒径分布和物化特性数据，可以作为重要参考。
      大家对比两套烟尘数据，会发现两者的分布数据差异巨大。到底哪张表更有参考价值呢？我们认为，两套表都具有重要参考价值，只是两张表取样的条件不一样。业主提供的催化剂粉尘粒径分布和物化特性数据所涉及的催化剂粉尘，多采自烟道沉降处集聚的催化剂粉尘样。而设计方提供的进塔烟尘粒径分布数据，多采自脱硫塔入口气流携带的催化剂粉尘样。

      大家再回过头来看看除沫器厂家的除沫器技术方案如下：

      通过向业主了解得知，上述除沫器是由EPC方从华东另一家除沫器厂家购买提供。但从除沫器厂家的技术方案及技改项目EPC方对除沫器厂家技术方案认可和购买情况预测，技改项目EPC方对其除沫器技术也不够了解，对除沫器厂家技术方案存在的技术问题没有及时指正。

     10楼除沫器厂家技术方案存在的技术问题如下：
1、对氨法脱硫塔内气液两相物性把握不准。正如大家所知，气液分离技术属于纯粹动力学分离技术，气液两相物流的物化特性数据，很自然对气液分离效率有影响。氨法脱硫塔内对烟气进行喷淋润湿洗涤的液体有氨、铵和水，在对应工况温度57℃下的气液两相物化数据，专业的动力学分离技术公司精准动力学分离技术系统平台中的数据显然与该项目除沫器厂家技术方案数据不同。EPC方竟然默认该套数据。
2、液体流量2%？这个数据显然过低，更何况其技术方案中在除沫器正面还设置有冲洗系统，这与实际工况显然不符，也是除沫器实际运行发生烟囱排放气流带液的原因。如果大家翻看4楼、5楼EPC方在烟气进塔技术要求中设定的“进塔烟尘含量”和“补液量”等不少催化裂化装置烟气难以达到的苛刻性技术要求，是否会觉得除沫器厂家学着EPC方为业主编制又一个技术陷阱为将来除沫器运行不达标而提前埋设“技术性免责条款”？
3、关于分离内件，既没有明确叶片专利号、图片，何为“高效”？“叶片可拆设计”，实际上是叶片在项目现场散件组装和拆卸方式，而无论散件拆卸后重新组装还是第一次散件现场组装，组装后的内件组都因现场根本不具备检验测试条件而埋下安装过程存在的结构性隐患及后期运行隐患而无法发现，业主在后期实际运行发现烟气带液就是很好的例证。真正的烟脱洗涤系统专用分离除雾内件组，是采用分离元件模块化设计制造，安装现场只需要花很少的安装时间将数量不多的集成化模块用螺栓紧固即完成安装，而不是如该除沫器厂家技术方案所说“叶片可拆设计”是需要花费数天时间将成百上千甚至更多数量的元件一件件散装成型而都因现场根本不具备检验测试条件而埋下安装过程存在的结构性隐患及后期运行隐患而无法发现。这一点需要业主和EPC方尤为注意区别！

     10楼除沫器厂家技术方案存在的技术问题还有：
4、降液管是“标准件”，“降液管底端需要完全浸没于最低控制液面的下方以保证正液位”？从除沫器厂家技术方案中的这种表述推断，其提供的降液管一定是上世纪40年代以来最简单原始的“降液管”液封方式。正如大家所熟知和常见，当上下游工况发生明显波动，比如催化裂化装置“跑剂”突发而来不及切换，会导致系统温度、压力、气相流量飙升而导致除沫器运行压降飙升；当除沫器飙升的压降高于现有固定长度的降液管满液形成的液柱压强时，液封区的液体会瞬间通过降液管倒吸进入除沫器重新分散到出口气流中而导致出口气流带液。这在不少企业的压缩机采用降液管液封的入口分离器、段间分离器和排放端分离器运行中带液而损坏压缩机就是例证。下图是传统简易分离器降液管产生“虹吸短路”瞬间导致出气带液的示意图：

      从除沫器厂家技术方案附图中，也可以看出：该除沫器厂家的降液管是传统简易结构，并且附图提供的是立式分离器简图（立式容器带小尺寸出口管），不是专业动力学分离技术公司为烟脱洗涤塔专用气液分离除沫器结构图，由此也表明该除沫器厂家没有烟脱洗涤塔专用气液分离除沫器设计和运行经验，难免在其除沫器实际运行中出现技术问题。

     从14楼除沫器厂家的技术方案附图右侧小图可以看到，除沫器厂家把其叶片满布置在壳体最大直径径向，也表明该除沫器厂家是非专业动力学分离公司。分离内件的布设位置，由精准动力学分离技术计算和组态设计系统平台完成，通常不会布置在壳体最大直径径向上；并且，由于容器内壁附近气流动能动量低、动量分布梯度和动能分布梯度过大，分离内件应该通过精准动力学分离计算和组态系统平台最终确定远离该区域的距离数据，靠近壁面满布则表明其非专业动力学分离技术公司技术方案。

     从10楼贴出的除沫器厂家技术方案中陈述，其提供“冲洗区域尺寸，由买方购买喷头”、“制作冲洗水管”等陈述可以进一步表明，该除沫器厂家在烟脱洗涤塔气液分离方案设计的非专业性。除沫器喷淋洗涤技术方案，是一项十分专业性的技术活，不仅需要计算确定“冲洗区域尺寸”，还应该依据规范计算喷淋角度、喷淋洗涤强度密度、喷射程、喷射压力以及十分关键的旋喷类型。只有这些参数全部确定下来，才可以获得对除沫器工作面均匀的喷淋洗涤效果。否则，则是照猫画虎类犬。

      关于除沫器分离效率，从10楼贴出的除沫器厂家技术方案中陈述“100%移除直径5微米及其以上尺寸液滴”、“可以在正常工况、最大工况负荷范围内正常运行”，有伪嫌疑。对于专业动力学分离技术公司而言，必须将工况下物流系统工艺参数和物流物性参数输入精准动力学分离技术计算和组态系统，才能得出指定分离粒径下所对应的分离效率，其分离粒径和对应分离效率都不恰好是整数，需要依据正常工况、最大工况工艺参数和物相物化数据通过精准动力学分离技术计算和组态系统，获得《组态数图汇表》、《分离工程工艺计算书》、《分离效率曲线》、《运行压降曲线》等四大核心技术支撑和证明文件作为技术方案设计和验收文件依据。否则，必伪。

     下面，贴出专业动力学分离技术公司向业主提供的催化裂化装置烟气脱硫洗涤系统专用羽叶分离除雾器图片供分享：

      关于催化裂化装置和硫磺装置烟脱洗涤系统专用气液分离除沫器除雾器更多技术问题，欢迎大家深入讨论。