洗滌塔入口管道優化改造

杜學敏，祿軍讓

（中國石油慶陽石化公司，甘肅 慶陽 745000）

隨著國家安全、環保法律法規的頒布實施，國家對環保要求更加嚴厲苛刻，尤其對大氣污染治理提出了更高的要求。石油化工行業大氣污染物排放總量在涉及工業生產的各行各業中位列第2，自2012年以來，國內各地區石化公司先后增上催化裝置煙氣脫硫脫硝項目。煙氣脫硫技術路線可以分為3類：濕法脫硫、半干法脫硫、干法脫硫；煙氣脫硝技術路線可分為4類：潔凈燃燒技術、吸收法、固體吸附法、催化還原法［1~3］。

目前國內催化裂化裝置煙氣脫硫系統主要采用WGS濕法脫硫工藝［4］，隨著煙氣脫硫系統的投用運行，發現國內多套WGS洗滌塔入口處非金屬膨脹節開工時有漏液現象，嚴重者投用仍存在漏液現象，液體含堿液等腐蝕性成分，泄漏對設備、裝置構架、地面腐蝕嚴重，且不滿足環保及安全生產要求，存在嚴重的安全和環保隱患［5］。國內多套WGS洗滌塔入口文丘里管處正常運行時有振動現象，設備管口及支架易疲勞受損，存在安全隱患。

1 運行問題

某石化公司催化裂化裝置煙氣脫硫系統于2014年12月投用，2018年9停工檢修。煙氣脫硫系統采用噴射文丘里（JEV）型濕氣洗滌技術（WGS），煙氣管道設計5個膨脹節吸收熱膨脹。文丘里管入口處存在振動現象，在開停工及正常生產中有漿液飛濺至DN2400/500非金屬膨脹節，從膨脹節密封處滲漏，導致膨脹節低點密封處堿液結晶，部分掉落造成地面腐蝕，如與雨水混合將流入雨水系統，存在安全、環境風險。通過調查，同類裝置中多家石化公司WGS洗滌塔入口文丘里管處非金屬膨脹節普遍存在漏液現象，嚴重者開工后期有漏液現象，且入口處文丘里管有振動現象。

2 原因分析

2.1 非金屬膨脹節泄漏原因分析

（1）膨脹節安裝位置不合理，距文丘里口噴射堿液的位置太近，使堿液噴入膨脹節處，導至膨脹節處漏液。

（2）現場工況與膨脹節設計工況不符，開工時煙氣管道壓力為負壓，引起堿液倒流至膨脹節，引起膨脹節泄漏。開工時，通過先通液體至文丘里管產生微負壓，進而使煙氣由鍋爐出口通過文丘里管進入洗滌塔，膨脹節工作介質存在液相，引起泄漏，待煙氣流量正常，煙氣管道達到正壓時，液體倒流現象消失，膨脹節處泄漏現象消失。開工時操作壓力與泄漏率變化曲線見圖1。

圖1 開工—運行期間壓力與泄漏率變化曲線

2.2 文丘里管振動原因分析

用于濕法脫硫的文丘里管主要為噴射式，從上至下依次由噴嘴、煙道入口、筒體、喉口、擴散段構成。噴嘴用于噴射循環液，煙氣受到液體的抽吸作用自文丘里管側面進入筒體，在喉口處液體霧化、氣液兩相發生劇烈混合，煙氣中的SO2和顆粒物被液滴吸收、捕捉后混合相共同進入擴徑段液滴由于重力作用落入塔底氣體進入塔頂。經過上述過程脫除煙氣中的SO2和顆粒物。在噴射及劇烈混合過程中，文丘里管存在不同程度的振動現象。支架位置及結構不合理，導致文丘里管支撐不合理，也是振動現象存在的原因之一。

3 優化改造及效果評價

3.1 優化改造

2018年，該公司從裝置本質安全出發，將煙氣脫硫非金屬膨脹節泄漏列為2018年大檢修隱患治理項目，對WGS洗滌塔入口管道升級改造。

（1）洗滌塔入口管道膨脹節位置改造。改變WGS洗滌塔入口管道膨脹節位置，使膨脹節遠離文丘里管入口堿液噴射處。避免因噴濺堿液進入膨脹節及開工時負壓引起的堿液倒流至膨脹節處引起泄漏。

（2）支吊架位置及型式重新設置。根據應力分析計算出各種支撐及約束的設計載荷，對支架進行選型設計。此次改造項目新增彈簧支架，新增承重支架、加固原有支架。

（3）結構框架進行核算并加固改造。計算出各種支撐及約束的設計載荷，對原有結構進行核算，對不能滿足受力要求的進行加固。

（4）管道做坡向設計改造。將管道由膨脹節處以0.1%的坡度坡向文丘里管，避免開車時，洗滌塔循環液先運行引起的負壓導致堿液倒竄至膨脹節引起的泄漏。

3.2 改造后效果評價

通過對煙氣脫硫洗滌塔入口煙氣管道的優化設計改造，對管系重新進行應力分析的核算及非金屬膨脹節的安裝位置及形式進行重新設計，更換2個非金屬膨脹節，對支吊架形式、位置及洗滌塔框架結構進行改造，保證開工及正常運行時，非金屬膨脹節處無泄漏，減小文丘里管振動。

裝置開工煙氣未投用時及此周期運行期間，煙氣脫硫文丘里管入口膨脹節處再無滲漏，管線振動明顯減弱。

4 結束語

洗滌塔入口文丘里管處非金屬膨脹節開工過程中普遍存在漏液問題，嚴重者開工后期也存在漏液，且入口處文丘里管存在振動現象。通過非金屬膨脹節泄漏及文丘里管原因進行分析，對洗滌塔入口管道膨脹節位置改造、支吊架位置及型式重新設置、結構框架進行核算并加固改造及管道做坡向設計改造，徹底解決了洗滌塔入口文丘里管處非金屬膨脹節泄漏問題，管線振動明顯減弱，本質上杜絕了安全隱患，也能夠避免對該區域地面及構架基礎的腐蝕損壞，有效降低了環保風險，同時滿足了環境及生產要求。