連續(xù)重整裝置再生煙氣堿洗脫氯系統(tǒng)腐蝕及應(yīng)對措施

(中石化洛陽工程有限公司，河南 洛陽 471003)

連續(xù)重整技術(shù)相對于固定床重整技術(shù)的標志性進步和技術(shù)核心在于前者設(shè)置催化劑連續(xù)再生單元，利用高溫循環(huán)再生煙氣低氧可控燃燒技術(shù)將待生催化劑表面上的“焦”(碳-氫聚合物)燒掉。在燒焦過程中，不僅生成COx，SOx和H2S，同時還產(chǎn)生一定量的水，使得重整催化劑上附著的氯遇水而部分流失。后續(xù)的氯化過程中，重整催化劑對補充氯的有效利用率通常為60%，其余補充氯也逸散入再生循環(huán)煙氣中，使得再生循環(huán)煙氣中氯質(zhì)量分數(shù)高達2 000 μg/g。

在工程設(shè)計中，為脫除再生循環(huán)煙氣中的上述酸性介質(zhì)特別是氯，往往根據(jù)業(yè)主操作習慣或?qū)嶋H要求選用適當?shù)拿撀燃夹g(shù)進行再生循環(huán)煙氣脫氯處理。常用的3種再生循環(huán)煙氣脫氯技術(shù)是多級堿洗脫氯技術(shù)、催化劑低溫吸附(Chlorsorb)技術(shù)和高溫固態(tài)吸附脫氯技術(shù)[1-3]。目前，國內(nèi)煉化企業(yè)應(yīng)用較多的仍然是傳統(tǒng)多級堿洗工藝技術(shù)和高溫固態(tài)吸附脫氯技術(shù)。

1 再生循環(huán)煙氣脫氯工藝技術(shù)

1.1 多級堿洗脫氯工藝技術(shù)

多級堿洗脫氯工藝技術(shù)是再生循環(huán)煙氣脫氯的傳統(tǒng)工藝，具有技術(shù)成熟、投資少及含堿含鹽廢水可直接排至水處理系統(tǒng)等優(yōu)點。典型的重整再生循環(huán)煙氣多級堿洗工藝系統(tǒng)主要包括氣液兩相混合器、再生冷卻器、洗滌塔及配套的循環(huán)泵、注堿泵和注水泵等。其典型工藝流程如圖1所示。

圖1 多級堿洗脫氯工藝流程示意

高溫再生煙氣經(jīng)與堿洗后的低溫煙氣深度換熱后，溫度降至150 ℃，進入氣液兩相混合器進行一級堿洗；來自洗滌塔底部的循環(huán)堿液，經(jīng)循環(huán)泵升壓后，由高效霧化噴嘴均勻噴射入混合器腔體中，并進一步通過多通道SV型靜態(tài)混合段，使氣液兩相充分接觸，進行酸堿反應(yīng)，從而脫除再生煙氣中絕大部分的HCl，SOx和H2S；再生循環(huán)煙氣和含鹽堿液出氣液兩相混合器后，進入再生冷卻器殼程并冷卻至40 ℃，最后進入洗滌塔底部。在洗滌塔底部，再生循環(huán)煙氣以鼓泡的形式自堿液中分離出來，完成二次堿洗，并進入惰性填料層(如石墨拉西環(huán))，逆流與除鹽水接觸，進行一次洗滌，然后向上通過洗滌塔噴淋區(qū)進行二次洗滌,使再生循環(huán)煙氣中的氯質(zhì)量分數(shù)小于0.5 μg/g，最終經(jīng)由塔頂破沫網(wǎng)(或聚結(jié)器)脫除游離水后，進入再生干燥系統(tǒng)進行干燥，從而循環(huán)使用。

1.2 高溫固態(tài)吸附脫氯技術(shù)

由于多級堿洗工藝系統(tǒng)內(nèi)的酸堿腐蝕環(huán)境嚴苛，操作不當時容易造成堿洗系統(tǒng)嚴重堵塞及內(nèi)件腐蝕?？顾刍墓虘B(tài)氯吸附劑工業(yè)試驗成功后[3]，高溫固態(tài)吸附脫氯技術(shù)逐漸成為重整再生循環(huán)煙氣脫氯工藝的首選。該工藝技術(shù)具有流程簡單、脫氯罐切換便利和無廢堿液外排等優(yōu)點。該系統(tǒng)包含一、二級共2個高溫脫氯罐，既可單罐運行，也可根據(jù)實際生產(chǎn)要求串、并聯(lián)運行。其典型工藝流程如圖2所示。

圖2 高溫固態(tài)吸附脫氯流程示意

來自再生器的高溫再生煙氣直接進入高溫脫氯罐內(nèi)，經(jīng)入口分布器分散后，再經(jīng)級配劑進一步分散，并過濾附帶的微量催化劑粉塵顆粒，與罐體內(nèi)的高溫氯吸附劑均勻接觸，再生煙氣內(nèi)的氯及酸性介質(zhì)被吸附在氯吸附劑上，經(jīng)吸附后的再生循環(huán)煙氣經(jīng)由罐底出口收集器排出罐體。該系統(tǒng)運行1個周期后，經(jīng)檢測罐出口再生煙氣中氯含量，判定一級高溫脫氯罐快達到穿透吸附值時，在下游串聯(lián)接入二級高溫脫氯罐，繼續(xù)運行0.5個周期后，將一級高溫脫氯罐切出換劑后備用；然后繼續(xù)運行約0.5個周期，待二級高溫脫氯罐出口煙氣中氯含量接近穿透吸附值時，切入一級高溫脫氯罐，使其位于二級高溫脫氯罐的下游，從而完成一、二級罐之間的切換。

1.3 脫氯工藝技術(shù)應(yīng)用趨勢

近年來，面對固體危廢處理標準的日趨嚴格，以及裝置大型化使得脫氯劑裝填量大增等新問題，固體廢脫氯劑的填埋和處理成本越來越高，高溫固態(tài)吸附脫氯技術(shù)的應(yīng)用受到限制；而催化劑低溫吸附技術(shù)則需額外多裝昂貴的重整催化劑，一次投資成本高，循環(huán)煙氣中水含量高，系統(tǒng)材質(zhì)要求高。因此，當前重整再生循環(huán)煙氣脫氯工藝設(shè)計時，多級堿洗脫氯工藝被業(yè)界重新重視和關(guān)注。

2 多級堿洗系統(tǒng)運行問題分析

表1 多級堿洗工藝系統(tǒng)運行問題及原因

3 多級堿洗系統(tǒng)運行優(yōu)化措施和對策

再生循環(huán)煙氣堿洗系統(tǒng)的工程設(shè)計和運行經(jīng)驗表明，采取適當措施可有效防止系統(tǒng)堵塞、緩解腐蝕現(xiàn)象，降低故障率。

3.1 工程設(shè)計改進

(1)工程設(shè)計上，氣液混合器采用高效防結(jié)垢霧化噴嘴，提高氣液接觸效率，混合內(nèi)件宜采用波紋板多通道SV型混合內(nèi)件，增大兩相接觸面積，延長有效接觸時間。

(2)洗滌塔頂部增設(shè)高效聚結(jié)器，進一步除去再生循環(huán)氣中的游離水，防止過量水進入再生干燥系統(tǒng)。

3.2 加大除鹽水注入量

適當加大除鹽水的注入量，使循環(huán)堿液中Na+質(zhì)量分數(shù)控制在3%左右，防止鹽析出結(jié)晶，保證系統(tǒng)通暢。含堿含鹽廢水中無堿渣或結(jié)晶，COD不大于1 000 mg/L,有利于下游污水處理系統(tǒng)對該污水的有效調(diào)節(jié)、緩沖和處理。

3.3 連續(xù)注堿

3.4 沖洗氣液兩相混合器

定期用除鹽水沖洗氣液兩相混合器，避免或延緩局部氯腐蝕或酸腐蝕，同時防止高溫堿液的濃縮沉積和鹽的析出堵塞。

4 結(jié) 語