231-加氢催化裂解装置脱硫洗涤系统节水及烟气脱水专用羽叶分离技术探讨-NOVEL TECH

      本技术贴主要针对石油炼化企业关于催化加氢裂解装置再生烟气脱硫洗涤系统节水措施及再生烟气除雾脱水回用技术措施进行分析讨论。

       现在已是十二月上旬，国内不少炼化企业FCCU再生烟气甚至于动力站锅炉烟气脱硫洗涤系统排放烟气“飘水”、塔架“挂冰凌”及装置周边场地厚冰对人员运维安全以及设备仪表安全稳定运行隐患问题又提上日程。最近，又陆续接到炼化企业向我司咨询关于FCCU再生烟气脱硫洗涤系统节水提标项目也包含着一并解决排放烟气“飘水”、塔架“挂冰凌”及装置周边场地厚冰对人员运维安全以及设备仪表安全隐患问题。

         企业单位产出品水耗是当地政府和上级部门对企业考核指标之一，各家炼化企业抓FCCU节水是必然的。而解决FCCU再生烟气甚至于动力站锅炉烟气脱硫洗涤系统排放烟气“飘水”、塔架“挂冰凌”及装置周边场地厚冰对人员运维安全以及设备仪表安全稳定运行隐患问题，其实也是企业安全运营更重要考核指标，起到一石多鸟作用，不仅保障安全运营，还节水降本增效。

       有客户企业技术技术管理部门人员问，如何判断烟气脱硫洗涤系统需要进行节水提标技术改造？
       关于炼化企业FCCU烟气脱硫洗涤系统需要进行节水提标技术改造，或者动力站锅炉烟气脱硫洗涤系统需要进行节水提标技术改造，可以从两个角度去分析。其一，从装置系统水平衡上分析判断。其二，从排放烟气是否存在明显“飘雨”、“飘水”、冬季烟囱设备塔架“挂冰”及地面结冰现象进行分析判断。

       以FCCU烟气脱硫洗涤塔系统为例，从装置系统水平衡上进行分析判断。如附图所示即为FCCU烟气脱硫洗涤塔系统。
       系统补水途径主要有这几处：其一、通过外源性管线管网向洗涤塔底注入的新鲜水（除盐水、自来水）或者化水系统浓盐水。其二、通过计量泵向洗涤塔底注入的新鲜碱液。其三、通过增压泵向洗涤塔中上部补加的喷淋洗涤水。
       系统失水途径主要有这几处：其一、通过废水管线管网向污水处理厂外排的废水。其二、通过烟气向环境排放的湿气和液滴液沫。

       系统补水的主要途径，是通过外源性管线管网向洗涤塔底注入的新鲜水（除盐水、自来水）或者化水系统浓盐水，以弥补系统失水，确保系统液位稳定。
        节省外源性管线管网补水量，不仅节约装置补水成本，还可以藉此有效提升装置技术管理运行水平。一般而言，对于200000Nm^3/h单位处理规模的烟气钠碱法脱硫工艺装置而言，通常外源性补水量在16-18T/h，参见附图。装置规模越大，外源性补水量同比略有下降。

        客户曾咨询一套设计处理能力390000Nm^3/h的加氢催化裂解装置烟气钠碱法脱硫洗涤系统，按照设计规模估算其外源性补水量应该不到36T/h。由于种种原因，该装置目前运行负荷不到设计能力75%即实际烟气处理量不到300000 Nm3/h，但其目前实际补水在38-58T/h之间，远远超过正常外源性补水量，造成外源性补水成本很高。参见下附图。

       按照客户实际烟气处理量不到300000 Nm3/h的加氢催化裂解装置烟气钠碱法脱硫洗涤系统，估算其外排废水量应该不到12T/h。但从其DCS相应截图可知，该装置目前往污水处理单元外排污水量在22T/h左右，远远超过正常外排废水量，必然会对污水处理单元造成过大冲击，超量废水经验累月运行费用不可小觑。

       从其装置系统实际外源性补水38-58T/h以及外排污水量在22T/h数据，二者差值16-36T/h则包含在烟气携带失水量，这还不包含碱液补量和喷淋洗涤水补量。可见，排放烟气失水量巨大，远超装置正常运行状态。

        附图是该FCCU烟气钠碱法脱硫洗涤塔系DCS截图。
        由图可知，设计处理烟气量390000Nm^3/h的FCCU烟气钠碱法脱硫洗涤塔系，并联配置4组文丘里旋流洗涤预分离器，然后再经洗涤塔内喷淋洗涤和除沫分离后从塔顶排放；并且，气体入塔表压为0.456kPa，流经塔内填料产生压损导致塔中上部表压降为0.016kPa，再穿过除沫内件组出口时的表压又变为0.051kPa。
        根据前述烟气在洗涤塔内表压数据变化可知：1、塔内填料产生压降0.44kPa，是压损主要因素。2、烟气在穿过除沫内件组前后表压“先低（0.016kPa）后高（0.051kPa）”，表明该除沫内件组表现出显著的“节流”结构特征，即采用过流通道“先收缩提速减压，后膨胀减速升压”的旋流管除沫器。

       具有显著的“节流”结构特征即采用过流通道“先收缩提速减压，后膨胀减速升压”的旋流管除沫器，其布设方式为沿洗涤塔径向横截面布设，旋流管除沫器下侧设有收水装置，而旋流管除沫器上侧则设有喷淋洗涤装置，向下喷射的液体在旋流管内与上旋烟气逆向接触，形成“喷淋洗涤-脱液分离-二次带液”过程在同一旋流管流道内同时混合发生。
       也可参见如下截图示意性帮助理解在洗涤塔内径向横截面布设方式以及过流通道“先收缩提速减压，后膨胀减速升压”情形。

       从上述截图数据和信息可知，该FCCU烟气钠碱法脱硫洗涤系统，两次采用旋流方式，即塔外4组文丘里旋流洗涤预分离器、塔内沿径向布设的数量众多的旋流管除沫器。大家知道，旋流分离设备是利用各相异性流体旋转产生的离心差完成分离，各相异性流体切向速度与设计值的趋近稳定性决定分离效果。因此，旋流分离技术应用对系统工艺稳定性要求苛刻。
       但该装置上述信息表明，设计烟气处理量390000Nm^3/h而实际处理量不到设计值75%，也即气流切向进气口气速不到设计值75%，而离心力大小正比于切向速度二次方，也即离心力下降至不足60%。此情此景，已经不能奢望分离效率了。

       最新版的关于炼化企业烟气排放国家标准中，已经把排放烟气携带的液滴液沫溶解盐并入排放烟气残留颗粒物累计限量值。原本由于烟气工况波动导致固态颗粒物分离效率不济，如今又把烟气携带的液滴液沫溶解盐并入排放烟气残留颗粒物累计值，致使不少烟气排放企业难以真正达到最新版烟气排放标准。这才是不少企业着手针对烟气钠碱法脱硫洗涤系统进行节水提标改造的真正动因。

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