2萬(wàn)t/a廢酸再生裝置正壓運(yùn)行研究

常 劍，吳龍輝，張維兵

（陜西延長(zhǎng)石油（集團(tuán)）有限責(zé)任公司延安石油化工廠輕烴中心，陜西延安 727406）

1 裝置概述

延安石油化工廠輕烴中心2萬(wàn)t/a廢酸再生裝置是烷基化裝置的輔助單元，采用濕法制硫酸技術(shù)，使用三級(jí)反應(yīng)工藝，使含硫組分轉(zhuǎn)化為硫酸達(dá)到最大轉(zhuǎn)化率。主要由焚燒爐、一二級(jí)反應(yīng)、活性炭反應(yīng)、一二級(jí)冷卻、一二級(jí)靜電除霧及熔鹽熱平衡組成，硫酸的總轉(zhuǎn)化率超過(guò)99.9%。裝置于2019年2月首次開(kāi)工，由于烷基化鈍化后硫酸作為進(jìn)料使用，造成整個(gè)系統(tǒng)壓差過(guò)高，導(dǎo)致裝置正壓運(yùn)行。

2 裝置正壓表現(xiàn)

2.1 焚燒爐正壓

2萬(wàn)t/a廢酸再生裝置焚燒爐型式為立式，正常運(yùn)行時(shí)壓力通過(guò)一級(jí)反應(yīng)器風(fēng)機(jī)（C-820）控制為-2~-4kPa，異常狀況下焚燒爐壓力為4~6kPa，觀火孔出現(xiàn)竄火和腐蝕、酸液泄漏現(xiàn)象。焚燒爐使用燃?xì)饷}沖吹灰器，脈沖罐彎頭處堵塞（圖1），嚴(yán)重腐蝕穿孔（圖2），工藝氣泄漏。

圖1 脈沖罐彎頭堵塞

圖2 脈沖罐彎頭腐蝕穿孔

2.2 高溫除塵器正壓

裝置共有4臺(tái)高溫除塵器，正常操作壓力在-0.3~-0.1kPa之間，通過(guò)一級(jí)反應(yīng)器風(fēng)機(jī)（C-820）控制，當(dāng)焚燒爐正壓操作時(shí)，高溫除塵器的操作壓力在1.0~2.0kPa（圖3），導(dǎo)致高溫除塵器反吹風(fēng)膨脹管腐蝕破裂（圖4），工藝氣泄漏。

圖3 高溫除塵器正壓操作壓力

圖4 高溫除塵器反吹風(fēng)膨脹管斷

2.3 一級(jí)反應(yīng)器正壓

一級(jí)反應(yīng)器正常操作壓力在-0.1~0.2kPa，鉑基、釩基催化劑床層及熔鹽翅片換熱器表面灰分較少，一級(jí)反應(yīng)器從進(jìn)口至出口，工藝氣通過(guò)阻力小，系統(tǒng)壓差較小。當(dāng)催化劑床層和翅片換熱器表面積聚大量灰分時(shí)，一級(jí)反應(yīng)器進(jìn)口壓力升高至4kPa，一級(jí)反應(yīng)器風(fēng)機(jī)（C-820）變頻自動(dòng)提升至100%，機(jī)封出現(xiàn)泄漏。系統(tǒng)中焚燒爐預(yù)熱風(fēng)、一級(jí)反應(yīng)器釩基催化劑床層氧化風(fēng)等均由風(fēng)機(jī)（C-853）提供，因該風(fēng)機(jī)出口壓力設(shè)置為2.5kPa，所以導(dǎo)致工藝氣倒竄至一級(jí)反應(yīng)器催化劑床層氧化風(fēng)管線，造成嚴(yán)重腐蝕而泄漏，并產(chǎn)生大量酸泥堵塞管道。

3 問(wèn)題產(chǎn)生的原因、解決措施及效果

3.1 焚燒爐正壓的原因、解決措施及效果

原因：2019年8月，一級(jí)反應(yīng)器催化劑床層和熔鹽換熱器翅片堵塞，分別于2019年9月、12月停工處理，未能取得良好的效果，工藝氣仍無(wú)法通過(guò)，導(dǎo)致高溫除塵器和焚燒爐正壓運(yùn)行。

解決措施：①2020年5月裝置停工，一級(jí)反應(yīng)器釩基催化劑過(guò)篩，更換鉑基催化劑，抽出熔鹽翅片換熱器進(jìn)行清洗。②更換焚燒爐吹灰器彎頭，清理風(fēng)線和乙炔管線內(nèi)於堵的酸性固體。增設(shè)20kPa風(fēng)線對(duì)吹灰器系統(tǒng)進(jìn)行時(shí)時(shí)置換（圖5、圖6），防止酸性物質(zhì)在吹灰器管道內(nèi)堵塞。

圖5 吹灰器改造前流程

圖6 吹灰器改造后流程

效果：裝置開(kāi)工后焚燒爐運(yùn)行平穩(wěn)，壓力維持在-0.3~-0.1kPa，無(wú)躥火現(xiàn)象。吹灰器彎頭無(wú)腐蝕和泄漏現(xiàn)象，吹灰正常運(yùn)行。

3.2 高溫除塵器正壓的原因、解決措施及效果

原因：2019年12月，烷基化裝置開(kāi)工時(shí)鈍化后的廢酸用作廢酸再生裝置的進(jìn)料使用，導(dǎo)致原料成分復(fù)雜（如表1所示），高溫除塵器濾棒表面黏4~5mm致密灰分層，工藝氣無(wú)法穿透通過(guò)，提高一級(jí)反應(yīng)器風(fēng)機(jī)（C-820）的變頻，仍無(wú)法改變高溫除塵器正壓操作的現(xiàn)狀。

表1 濾棒表面黏黏物組成分析結(jié)果

解決措施：濾棒材質(zhì)為陶瓷纖維，切出高溫除塵器，取出濾棒人工對(duì)其表面進(jìn)行機(jī)械清灰，然后重新安裝繼續(xù)使用。

效果：重新投用后，效果良好，高溫除塵器壓力正常。但為裝置后續(xù)運(yùn)行帶來(lái)巨大隱患，導(dǎo)致問(wèn)題更加惡化。

3.3 一級(jí)反應(yīng)器正壓的原因、解決措施及效果

原因：自2019年7月至10月，高溫除塵器使用人工機(jī)械清灰后的濾棒，破壞了其表面結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致大量灰分進(jìn)入反應(yīng)系統(tǒng)，堵塞催化劑床層及熔鹽換熱器翅片。

解決措施：①2019年10月更換高溫除塵器濾棒；②2020年5月裝置停工，更換鉑基催化劑，釩基催化劑過(guò)篩，熔鹽翅片換熱器清洗；③清除一級(jí)反應(yīng)器風(fēng)機(jī)葉輪表面結(jié)垢物； ④更換一反氧化風(fēng)管線。

效果：2020年5月裝置開(kāi)工后，反應(yīng)器系統(tǒng)壓力運(yùn)行良好。一級(jí)反應(yīng)器催化劑床層氧化風(fēng)管線腐蝕現(xiàn)象再未發(fā)生，也未有大量酸泥堵塞管道。

4 結(jié)論

廢酸再生裝置正常運(yùn)行的條件比較苛刻，整個(gè)工藝氣系統(tǒng)必須在負(fù)壓狀況下才能確保裝置的平穩(wěn)、安全運(yùn)行，否則就會(huì)產(chǎn)生各種腐蝕和泄漏，對(duì)人員造成傷害的同時(shí)，更會(huì)造成環(huán)境污染事件。因此確保工藝氣系統(tǒng)在正常壓力下運(yùn)行顯得尤為重要，措施是盡可能地除去廢酸進(jìn)料中夾帶的灰分，具體做法有：①4臺(tái)高溫除塵器頂部濾布增設(shè)過(guò)濾設(shè)施；②一級(jí)反應(yīng)器鉑基上層再增加釩基催化劑床層。通過(guò)上述措施，工藝氣系統(tǒng)內(nèi)大部分的灰分會(huì)被截止于一級(jí)反應(yīng)器前，留存至高溫除塵器內(nèi)，既確保了系統(tǒng)壓力又保護(hù)了鉑基催化劑。