183-羽叶分离除雾器用于烷基化装置废酸再生尾气双氧水回酸二次尾气除雾升级改造

      本帖主要针对炼化企业烷基化装置废酸再生单元尾气采用双氧水脱硫回酸释出二次尾气丝网除雾进行技术升级改造案例，与同行们一起进行深入探讨分析。

      在不少炼化企业，都建设有烷基化装置。烷基化反应产生的混合废酸，需要通过浓缩蒸发再生处理进行回用。对于废酸再生浓缩蒸发，不少企业对此技术很重视，在废酸再生浓缩蒸发单元尾气处理上采用羽叶分离器。而还有不少传统企业对此不够重视，凑合采用的丝网除沫器短时间就腐蚀穿孔，需要频繁维护更换，维护工作繁琐，运维费用高，技术管理人员和操作人员也就不再及时维护更换丝网内件，对尾气中跑损的含酸液滴液沫和SO2听之任之。但最近些年，环保部门对此盯得严，企业不得不重新重视并加以技术改造。

      附图即是某烷基化装置废酸再生单元最常见的尾气组成情况，有时其硫酸及SO2折酸超过600mg/Nm^3.

      结合烷基化装置本身使用硫酸这一特点，对其废酸再生尾气所含SO2采用双氧水洗脱吸收转换为硫酸与尾气所含酸沫一并回收利用，是一种不错的工艺选择。该工艺采用向废酸再生尾气循环喷淋双氧水，去吸收洗脱尾气中的SO2并转化为硫酸。该工艺的难点，就是如何捕集分离二次尾气中携带的含量更高的液滴液沫问题。

      国内外不少大学和企业，往往采用尾气过滤器去捕集分离二次尾气中的液滴液沫。如图所示。

      但是，实际运行情况表明，二次尾气经过酸雾过滤器（A-6702）处理后，仍有大量液滴和过量酸性物质存在于尾气中，致排放不达标。业主反复折腾，甚至用上了国际上最好也最昂贵的聚结滤芯，也不能达到环保要求排放硫酸雾折标浓度小于30mg/m3。
       下图是检测报告摘录：

      大家会很纳闷：为何业主甚至用上了国际上最好也最昂贵的聚结滤芯，也不能达到满意的分离效果呢？这也是很多同行问我的问题。这里向大家仔细剖析回复如下：
       这与滤芯内件的结构直接相关。即，结构决定功能！
       首先，滤芯是通过滤芯纤维之间相互架桥形成的物理“孔格”进行拦截分离，其单位面积的内件处理量很小，只能做适应特定工况的“细活”，不能胜任大负荷的“粗活”。否则，不仅运行成本高昂，而且连自身“细活”也无法完成。
       第二，滤芯分离内件是通过其纤维丝相互“架桥”形成的“孔格”，其“孔格”大小尺寸是不均一的，尺寸往往在几微米至几百微米之间，按高斯分布。一股气流中如果有几微米小尺寸携带质，在遇到更小尺寸的“孔格”时可以被拦截；但同时，这几微米的小尺寸携带质也会遇到尺寸高达上百微米大尺寸的“孔格”，会直接穿过大尺寸的“孔格”发生逃逸后窜。因此，选用滤芯过滤器前，必须准确了解气流中重相携带质的尺寸分布数据，并与滤芯孔径分布进行对应确认是否满足上述的“适应特定工况”。
       第三，特别要审慎选择滤芯用于“气液分离”工况场合！气流中携带的液滴液沫，其外形尺寸可随环境而变化（不同于固体颗粒物），犹如一条狡猾的“鱼”，液滴液沫在进入“孔格”时，其水滴形外形尺寸会随孔格大小而发生“哑铃”形变，有助于其逃逸穿过“孔格”后窜，液滴液沫在穿过“孔格”后的表面张力作用下，又会复原长大变回水滴形状出现在下游管线设备气流中。而气流中携带的固体颗粒物，其外形尺寸不会随环境而变化，则犹如一条愚蠢的“鱼”，气流携带颗粒物在穿越“孔格”时，其外形尺寸不会发生明显变化，故易于被拦截。这就是通常会发现，用滤芯或丝网去拦截分离气流携带的固体颗粒物更有效，却发现用滤芯和丝网去拦截分离气流携带的液滴液沫效果差的原因所在！

       还需要明白，滤芯和丝网分离内件，属于传统简易结构分离内件，其内在结构单一，只有1个理论分离单元，在波动工况下发生逃逸液滴无法实现进行补救捕集，导致过量液滴后窜到下游系统带来运行故障甚至运行环保安全风险。滤芯和丝网分离内件其内在结构单一，还表现在其缺少独立的气液两相流独立流道，分离前后产生的气相和液相，仍然处于同一流道内，极易导致气液两相 “返混” 、“挟带”甚至“液泛液涌”现象明显带液，这在滤芯过滤器和丝网分离器运行中是常见问题。

      不少业主不了解滤芯和丝网分离内件本质上属于同一方式的拦截分离技术设备内件，同时对气液分离特性了解不够深入。不少大学里的老师也一样了解不深。
      于是，上述业主又在华东某大学老师引导下，在上述过滤器的二次尾气管线上增加丝网除沫器，造成管线压降大于2KPa，拆除部分丝网减小填料厚度后满足管线压降，但带液量又恢复到原状态。
      

     下图便是业主提供的其装置现场在过滤器的二次尾气管线上增加丝网除沫器的流程图。

      上面丝网分离器图中，大家会清楚看到：
       1、丝网分离器中只简单布置一层丝网分离内件，其内在结构单一，缺少独立的气液两相流独立流道和降液系统，分离前后产生的气相和液相，仍然处于同一流道内，极易导致气液两相 “返混” 、“挟带”甚至“液泛液涌”现象明显带液。
       2、丝网分离内件，在分离器壳体横截面上满布；而气流由小尺寸入口管进入分离器壳体后先发生一次流型膨胀，然后再发生一次流型收缩从小尺寸出口管流出分离器壳体。在气流流型膨胀和收缩过程中，气流只能够穿过一部分面积的丝网除沫器，而其它部分面积的丝网除沫器是没有处于正常工作状态的，其分离效率也是不同步的。
      加装丝网分离器后，分离效果改善不明显反而增加2000Pa压降。

      客户辗转找到诺卫能源技术公司要求采用羽叶分离除雾器为其二次尾气丝网除沫器进行技术升级改造。我方通过精准动力学分离技术计算和组态设计系统平台，针对其上述丝网分离器技术升级改造完成的羽叶分离除雾器，其技术信息如下：
一、分离器名称：羽叶分离除雾器；
二、分离器型号：NOVEL P4E-47-72.5；
三、分离器核心技术内件组组成：G50D型预分配聚结内件组+P4E型精密羽叶分离内件组+G50W型在线旋喷内件组+G50LD抗虹吸降液内件组；
四、羽叶分离除雾器性能：
气相流量，4992m^3/h；
设计压力，0.5MPaG；
设计温度，120℃；
额定运行压降，0.488kPa；
额定分离效率：99.9%脱除7.53微米以上液滴，出口气相带液量<0.1G/MMSCF；
额定运行工噪：40.95dB；
操作弹性空间15%~130%；
五、其它：
分离器整体工程技术设计和把关：NOVEL总部；
分离器内件：材质，SS316L或等同。

      下图直观展示NOVEL P4E-47-72.5羽叶分离除雾器外形结构图：

     下图是其G50D型预分配聚结内件组直观图片，其作用有二：其一，对混合流体动能动量进行分配，使混合流体进入后续精密羽叶分离内件组前，具备其动力学分离运行条件，确保后续精密羽叶分离内件组处于稳定高效分离性能区间。其二，在混合流体进入后续精密羽叶分离内件组之前，对混合流体携带的小微尺寸重相携带质实施预聚结长大，然后在后续精密羽叶分离内件组深度脱除，保证分离器产气质量更高。（NOVEL专利技术。国内外绝大多数供应方没有配备此预分配聚结内件组，导致分离器产气质量不稳定。）

     最后，再汇总一下羽叶分离器的技术性能特征：
     羽叶分离器，作为对传统简易分离设备不可多得的技术升级换代专利技术设备，针对波动工况下的高带液气流净化分离情形，已在石油化工、煤焦化工、油气开采处理与输送、精细化工、制药、造纸、冶金、制盐、环保及新能源领域类似工况中广泛应用。其具有如下性能特点和比较优势：
      1、羽叶分离器，以NOVEL精准动力学分离技术设计系统平台为基础技术支撑，完成可靠精准技术方案设计，其针对气流中液滴液沫的分离脱除效率高，通常能实现以99.9%以上高分离效率、定量精准脱除3-10微米及以上尺寸的液滴液沫。针对具体工况不同，羽叶分离器定量精准分离效率由NOVEL公司精准动力学分离技术水力学计算书提供。  
       2、羽叶分离器，分离操作弹性更大，工况适应性强，即便在工况大幅波动情形和高带液量情形下也具有优异的分离效率稳定性。
       3、羽叶分离器，在相同工况和分离效率要求下，其分离器尺寸和占地更小。在相同工况和分离效率要求以及相同设备尺寸前提下，羽叶分离器处理能力又比传统分离器显著提高至少30%。
       4、羽叶分离器，还配置气流预分配聚结内件组、在线旋喷洗涤内件组、抗“虹吸”新型降液系统，为装置超长周期保驾护航。  
       5、从羽叶分离器运行工作曲线上看，其长寿命周期内运行压降稳定，分离效率稳定，是满足质量管理体系要求的理想之选。而传统分离器运行工作曲线，明显存在大幅波动，在技术选型上与质量管理体系要求背道而驰。

      关于羽叶分离除雾器在烷基化装置废酸再生尾气净化处理上的详细技术信息，请登录诺卫能源技术公司分离技术专网进行了解，或直接向诺卫北京公司寻求技术支持帮助。