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[讨论帖] 180-羽叶分离除雾器用于丁辛醇项目硫磺回收装置尾气脱硫塔波形板除沫器技术升级改造

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       本技术贴主要针对石化企业丁辛醇项目硫磺回收联合装置尾气脱硫洗涤塔原有波形板除沫器,采用羽叶分离除雾器技术升级改造项目与大家进行剖析讨论。

 

发表于 2021-3-17 12:28:35

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       某东北石化企业好几年前上马一套20万吨丁辛醇项目,其硫磺回收联合装置尾气洗涤脱硫工程由安徽的某环保企业工艺EPC承建。这套硫磺尾气脱硫装置实际运行情况很不好,烟囱排放的白烟下沉,气味呛人,对企业内外影响很大。业主了解到羽叶分离除雾器对中石油乌石化、独山子石化类似装置烟气洗涤塔隐患治理项目技改后的装置长周期稳定运行情况很不错,联系我方采用羽叶分离除雾器专利技术针对其面临的问题进行技改。

 

发表于 2021-3-17 12:39:42

 

 

 

Peterpaul彼得保罗
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      业主告知,他们的硫磺装置尾气脱硫采用安徽这家公司的氨法脱硫工艺。在这几年实际运行过程存在:1、烟气排放严重超标。烟囱排气SO2、氨氮和颗粒物显示在其CEMS中超标约20倍,有的指标甚至导致CEMS爆表。2、排烟带液明显,湿含量高,白烟下沉,氨气味呛人。3、安徽EPC方整改后,将循环浆液PH值下调到4.5-5.5,排放烟气氨味降低了,但脱硫效果更差,无能为力。

 

发表于 2021-3-17 12:48:57

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本帖最后由 luoli519 于 2021-3-17 13:50 编辑

      在与业主脱硫装置现场摸排和沟通中还了解到,为了降低烟囱排放烟气带液和氨味,环保公司和装置领导还让现场操作人员降低浆液循环喷淋强度,避免烟囱跑液出来把烟囱外壁、塔架、周边地面结成一层微黄铵盐粉末,又出现视觉麻烦。低头看到地上的麻烦小了,但抬头发现天上的麻烦又来了。烟囱排出的烟气发黄。究其原因是,循环浆液PH值控制低则氨含量不足,对烟气酸性气体吸收中和不到位;再加之脱硫塔内循环浆液喷淋强度低则循环浆液与烟气接触效率又进一步下降,其结果是烟气中的硫氧化物酸性气体、粉尘颗粒物指标又爆表。
      下图是我们在现场装置工况摸排对照使用的脱硫装置基础层工艺管道布置图:

 

发表于 2021-3-17 13:46:59

1-原脱硫区0.200平面配管图.jpg (16.43 MB, 下载次数: 8)

1-原脱硫区0.200平面配管图.jpg
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      硫磺尾气在焚烧炉产生的烟气,经过废热锅炉回收部分烟气热量后,再经GGH换热送到脱硫系统前的温度大概在200℃左右。在脱硫塔入口管线设置了激冷喷头降温。烟气进入脱硫塔,又在中段分别设置了4层循环浆液喷淋洗涤吸收设施。
      下图是该脱硫塔T-6501入口段和循环浆液喷淋段示意图:

 

发表于 2021-3-17 14:01:27

3-原脱硫塔浆液循环喷淋段.jpg (2.4 MB, 下载次数: 8)

3-原脱硫塔浆液循环喷淋段.jpg
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      从该脱硫塔T-6501入口及循环浆液喷淋段图可以看到,其与常规脱硫塔设置基本一样。设备硬件基本一样,而区别就在于其操作非理性了。
      正如大家所知,与钠碱法脱硫工艺相比而言,氨法脱硫工艺在相同工况下对烟气酸性气体的吸收中和反应速度、深度都有所欠缺和不足。而操作上降低循环浆液PH值以及降低循环浆液喷淋洗涤强度,就反而恶化循环浆液对烟气酸性气体的洗涤、吸收和中和反应效果,导致烟囱排放烟气SO2超标。并且降低循环浆液对烟气喷淋洗涤强度,烟气中携带的粉尘颗粒物得不到有效洗脱,是导致烟囱排放烟气颗粒物含量超标的原因。
       工艺的问题,只能借助装备技术加以解决。以工艺要求的循环浆液氨浓度和PH值以必要的循环浆液喷淋强度为脱硫反应提供反应条件,这是工艺问题。至于循环浆液及其溶解氨,随着烟气在烟囱跑损,那是对气液分离装备提出要求解决的问题。工装水平,就是工艺和装备的协同能力。切不可因为装备低效的问题而非理性违反工艺反应原理和机制进行违规操作。

 

发表于 2021-3-17 14:22:46

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本帖最后由 luoli519 于 2021-3-17 14:32 编辑

      原有脱硫装置核心设备脱硫塔T-6501运行中存在的烟气跑液、溶解氨逃逸问题所对应的气液分离设施气液分离效率低的症结是什么?
      业主装置技术人员告诉我们,其脱硫塔T-6501中安装的气液分离内件就是目前国内不少中小型化工企业分离装置所安装的简易波形板除沫器。确实,我们在不少化工、造纸、环保装置的分离器中就看到这种分离内件。
       请大家看看该脱硫塔T-6501气液分离段示意图:

 

发表于 2021-3-17 14:30:43

4-原脱硫塔PLAIN平铺雪弗龙波形板除沫器.jpg (571.79 KB, 下载次数: 10)

4-原脱硫塔PLAIN平铺雪弗龙波形板除沫器.jpg
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本帖最后由 luoli519 于 2021-3-17 14:53 编辑

      从脱硫塔T-6501设置的除沫器图片可以看到:
1、这种简易结构的雪弗龙波形板除沫器,确实是国内不少企业使用的结构。
2、这种雪弗龙波形板除沫器,其分离单元少,多逃逸的液滴缺少足够的捕集弥补设施和手段,其本身的分离精度不高,只能用于初级预分离,不能用于采用CEMS严苛监控的烟气处理系统。
3、这种雪弗龙波形板除沫器,其预分离下来的液滴,如下暴雨一般,哗哗落入即将进入除沫器的上升气流中,形成气液反复携带,增加除沫器分离负荷,使原本分离精度就不高的雪弗龙波形板除沫器实际运行雪上加霜。
4、雪弗龙波形板除沫器,也属于初级气液分离器,也必须将工况对应的温度、压力、气相组成、气相密度、气相粘度、气相偏心因子、液滴组成、液滴密度、液滴粘度、液滴表面张力等参数通过动力学分离精准计算和组态设计系统平台获得完整准确技术方案,而不是如国内外绝大多数环保公司凭经验、靠“大概加估计”进行应付性提供方案和分离设备。像脱硫塔T-6501平铺的波形板除沫器,由于脱硫塔中心1/3区域气流流速很大,而靠近塔壁附近区域的气流速度很低,气动流体会导致靠近塔壁附近区域布设的除沫器处于不工作状态,而靠近脱硫塔中心1/3区域布设的除沫器处于过载状态。因此,在塔内横截面上满铺除沫器,必然导致不同区域的除沫器运行状态、运行效率产生很大差别,从而导致整体分离效率不佳。

 

发表于 2021-3-17 14:52:01

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本帖最后由 luoli519 于 2021-3-17 15:00 编辑

      大家可能会问,这种雪弗龙波形板除沫器只能作为初级分离内件而不能用于CEMS严格监控的烟气处理系统,那其分离精度到底如何呢?
      其实,国内企业使用雪弗龙波形板除沫器也是学着国外,但对国外企业对其实际应用局限工况并不了解,对其分离精度也不了解,从而有些“照猫画虎”反类犬。
     下图是国外对该型式的雪弗龙波形板除沫器分离精度研究结果,供大家参考:

 

发表于 2021-3-17 14:59:40

5-雪弗龙光板折流板除沫器应用效率曲线.jpg (53.37 KB, 下载次数: 10)

5-雪弗龙光板折流板除沫器应用效率曲线.jpg
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      从这张图标可以看到,当气流流速达到5-6m/s时其液滴分离精度约在35微米,这种流速对应的区域就脱硫塔而言是中心1/3区域范围;当气流流速在1m/s时其液滴分离精度约在80微米,这种流速对应的区域就脱硫塔而言是内壁区域范围,越靠近内壁面其气流速度越小,液滴分离精度尺寸超过100微米。
      采用这种除沫器,其出气带液飘雨是肯定的。

 

发表于 2021-3-17 15:07:53

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      正如大家所经常会看到的洗涤塔直径要比烟囱直径大得多,气流在洗涤塔内的流场和流型,与在烟囱是差别很大的。气流从大直径的洗涤塔进入小直径的烟囱,往往需要一个变径段。
       烟气从烟囱口排放时,烟气带液、飘水、含氨液增加氨氮含量,其流场和流态更接近于烟囱里而非洗涤塔里的流场流型。而循环浆液喷淋洗涤形成的液滴夹带,则源于洗涤塔中上部。因此,气流从大直径的洗涤塔过度到小直径的烟囱往往需要的这个变径段,则成为气液分离器建模和构建约束条件的难得节点,必须在这个节点位置通过良好设计运行的分离器在烟囱进入烟囱底部之前,将烟气携带的、溶解有氨、铵盐甚至粉尘颗粒物浆液一并脱除,以绝后患。
      当然,专业的动力学分离技术公司在此设计的高效羽叶分离除雾器,也必须遵循以烟囱中心为基准按照气动流场流型在变径锥的特定区域设置羽叶分离除雾器。注意:遵循以烟囱中心为基准按照气动流场流型在变径锥的特定区域,特定区域,而并非如传统除沫器在横截面的全部区域!

 

发表于 2021-3-17 15:26:23

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本帖最后由 luoli519 于 2021-3-17 15:34 编辑

      请大家来看看脱硫塔T-6501变径锥及烟囱的图片:      这套脱硫塔变径锥,底部接脱硫塔顶部,变径锥底部尺寸为DN2800mm;变径锥顶部接烟囱底座,变径锥顶部尺寸为DN1500mm;变径锥高度2000mm。对壳体利旧,就是针对变径锥现有空间尺寸和烟气完整工况条件作为两类约束条件,通过诺卫能源技术公司精准动力学分离技术计算和组态设计系统平台,完成准确技术方案。

 

发表于 2021-3-17 15:27:22

6-原脱硫塔变径段及烟囱.jpg (1.52 MB, 下载次数: 9)

6-原脱硫塔变径段及烟囱.jpg
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      从该脱硫塔T-6501变径锥及烟囱接脱硫塔示意图可以看到,该变径锥底端与脱硫塔上部连接,变径锥底部尺寸为DN2800mm;该变径锥顶端与烟囱底部连接,变径锥顶部尺寸为DN1500mm;变径锥高度2000mm。
       针对该套脱硫塔核心点气液分离器的技术改造,作为专业动力学分离技术公司,必须对变径锥利旧使用,以变径锥现有内部空间尺寸和烟气完整工况参数作为两大约束条件,通过诺卫能源技术公司精准动力学分离技术计算和组态设计系统平台,获得准确羽叶分离除雾器技术方案。

 

发表于 2021-3-17 15:42:50

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该脱硫塔T-6501工况参数如下:
1、烟气组成:
N2(kmol/h)        429.018
O2(kmol/h)        20.095
H2O(kmol/h)        164.387
SO2(kmol/h)        3.754
CO2(kmol/h)        47.408
H2(kmol/h)        0.039
Ar(kmol/h)                5.113
CO(kmol/h)        0.224

2、烟气流量 (kg/h)        18162
3、工况温度 (℃)        45
4、工况压力(Kpa(G))        22.76
气相和滴液其它物化数据,由专业动力学分离技术公司通过其数据库和精准动力学分离计算平台进行补充。

 

发表于 2021-3-17 15:48:46

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      诺卫能源技术公司针对业主脱硫塔结构数据和工况数据,通过精准动力学分离技术计算和组态设计系统平台获得的羽叶分离除雾器核心技术信息如下:
一、羽叶分离除雾器型号:NOVEL D-BANK G50P6  -110-43.5。
二、核心部件名称及型号:精密羽叶分离内件组,G50P6;在线旋喷洗涤清理内件组,NOVEL-16-120/4; 抗虹吸降液系统内件组,NOVEL-G50LD;材质均为SS316L。
三、分离效率:3N级脱除9.83微米及以上尺寸液滴液沫和颗粒物,出口气体重相携带质残留量低于0.1G/MMSCF。
四、运行压降:额定工况下,运行压降不超过0.053psi。

 

发表于 2021-3-17 15:58:04

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本帖最后由 luoli519 于 2023-3-23 13:10 编辑

      这里提供诺卫能源技术公司针对业主脱硫塔结构数据和工况数据通过精准动力学分离技术计算和组态设计系统平台输出的羽叶分离除雾器《数图汇表》,供大家参考和讨论:

 

发表于 2021-3-17 15:59:51

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      为了让大家直观了解羽叶分离器在脱硫塔和烟囱变径锥安装情况,这里提供一张现场图片供大家参考和讨论:

 

发表于 2021-3-17 16:02:10

8# 洗涤塔·专用P型羽叶分离除雾器.jpg (64.33 KB, 下载次数: 9)

8# 洗涤塔·专用P型羽叶分离除雾器.jpg
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本帖最后由 luoli519 于 2021-3-17 16:10 编辑

      还值得一提的是,羽叶分离除雾器配置有专门抗虹吸短路降液内件组,已升级取代传统的“降液管+液封筒”结构产品,以解决工况变化往往导致已经分离出来的液体在高压差导致的“虹吸效应”作用下,瞬间从液封筒和降液管被倒吸进入出口气流造成的分离失败及对下游管线设备损坏及安全事故。
      这里提供一张羽叶分离除雾器配置有专门抗虹吸短路降液内件组现场图片,供大家参考和讨论:

 

发表于 2021-3-17 16:08:01

9# 抗虹吸降液组件.jpg (187.53 KB, 下载次数: 10)

9# 抗虹吸降液组件.jpg
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     关于羽叶分离除雾器在硫磺回收装置尾气洗涤塔应用更多技术上信息,请大家搜索羽叶分离关键词查找。也可以直接向诺卫能源技术公司寻求技术支持帮助。

 

发表于 2021-3-17 16:13:10

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