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【摘 要】催化裂化裝置的进入烟气脱硫系统处理。烟气脱硫系统需将塔底浆液部分外甩,以维持塔底悬浮物含量。外甩浆液进入PTU废液处理系统。外甩浆液经污水混合罐、澄清器、氧化罐和斜坡沉降器处理后,将外排污水PH值、悬浮物及粉尘含量控制合格,最终通过外排污水泵外排。PTU系统在运行4年后,先后出现了氧化罐工艺管线结垢及污水外送线结垢的问题。
【关键词】催化裂化;PTU;结垢
二套ARGG车间PTU系统于2013年9月正式投产,处理本公司两套催化裂解装置的烟气脱硫塔产生的外甩浆液。两套催化装置的塔底浆液汇合后,经过污水混合罐与絮凝剂混合后进入澄清器,澄清器经过物理沉降后,上层清液流入3台串联的氧化罐,通过鼓入氧化风调节污水中的化学需氧量,通过注入碱液调节PH值,再进入斜坡沉降器进一步降低污水中的悬浮物,进入污水储罐后最终通过外送泵外排。
1、氧化罐系统
1.1现象
2017年10月,PTU系统浆液处理量超过20t/h或滤清池返回清液流量增加时,出现了氧化罐放空冒水,氧化风机出口压力的现象。
2018年1月,氧化罐放空冒水频率逐渐增加,严重影响正常的生产操作。随即对3个氧化罐开人孔进行检查,发现氧化罐内壁结垢较为严重,并对罐内沉积污泥清理。随后发现,斜坡沉降器前絮凝剂混合器结垢严重,流通截面积减小,更换新混合器后,氧化罐放空冒水现象有所缓解,但仍未达到正常生产操作状态。
2018年4月气温上升后,对氧化罐工艺管线逐个拆开检查后发现,第一个氧化罐出口至第二个氧化罐入口的管线内壁结垢并不严重,且为软垢易于清理。第二个氧化罐出口之后的管线结垢现象逐渐严重,拆下管线后发现结垢厚度在5mm-10cm之间,且为硬垢,质地坚硬,不易清理,需用撬棍和大锤敲击才能从管壁脱落。
1.2原因分析
对垢样采样分析后,数据如下:氧元素含量占比51.3%,钙元素占比33.3%,基本可推断出结垢物质主要为钙盐。
将垢皮放入烧杯中,分别加入热水、稀硫酸、碱液及稀盐酸,发现垢皮只在稀盐酸中有明显发泡溶解,且盐酸浓度越高,溶解速度越快。
与设计人员结合后,进一步分析是因为PH值在7时,Ca2+在水中的饱和溶解度为355mg/l,7.5时Ca2+在水中的饱和溶解度55mg/l。在实际生产操作中,本装置3台氧化罐长时间处于PH值逐渐升高的状态,第三个氧化罐出口PH值最高可达8.5。所以,随着氧化罐出口PH值升高,Ca2+在水中的饱和溶解度逐渐下降,析出的钙垢与催化剂颗粒共同沉积在管壁上,随着运行时间而逐渐变厚,污水逐渐流通不畅,最终限制了氧化罐的处理能力。Ca2+来源主要是烟气脱硫塔补入新鲜水中的Ca2+,随塔底外甩浆液进入PTU系统。
从长期操作中观察,当再生器氧含量控制在2%以上时,进入烟气脱硫塔烟气中氧含量过剩,COD较低。烟气脱硫塔外甩浆液进入澄清器,澄清液溢流入氧化罐后,因氧化风机提供风量过剩,澄清液中溶解的CO2被过剩的风量从氧化罐放空带出,进而导致PH值升高。因氧化罐流程为串联,所以出现了氧化罐PH值逐渐升高的现象,在塔底浆液PH至控制在7时,第三个氧化罐出口PH值可达8.5。同时PTU外送污水COD较低,长期维持在20mg/l,与指标60mg/l相差大。当再生器氧含量控制在2%以下时,在塔底浆液PH至控制在7时,第三个氧化罐出口PH值降至7.5以下。同时PTU外送污水COD升高。
1.3处理方法
逐个拆下氧化罐工艺管线,弯头、短接,将管壁内垢皮敲下清理,长管段直接更换,并将氧化罐内壁的结垢敲下清理,防止在检修后的投用过程中,因干湿交替导致罐内垢皮脱落,从而堵塞氧化罐下水斗。
1.4预防措施
一是根据PTU外排污水及澄清器COD化验结果,在保证外排水COD合格的前提下,氧化风机由原来的二开一备改为一开三备,防止过量鼓风,氧化罐出口PH值过高,从而导致Ca2+析出结垢。
二是将投用3台氧化罐改为1开2备或2开1备,减少污水氧化停留时间,防止氧化罐出口PH值过高。另外,从现象看,严重结垢出现在第2台氧化罐之后,减少氧化罐运行台数也可减少拆装清理的工作量。
三是在满足脱硫塔的操作条件下,适当减少注碱量,降低烟气脱硫塔PH值,控制弱酸性,以降低氧化罐出口PH值,从而减少结垢。
以上三条实施后,既达到减缓氧化罐系统的结垢目的,也实现了装置的节能降耗,降低了生产成本。
2、外排水管线
2.1现象
PTU外排水最大流量逐渐由30t/h下降至20t/h,泵出口压力由0.7MPa逐渐上涨至0.8MPa,无法满足正常生产操作要求。将管线切割后,发现管线内壁结垢厚度在5cm到8cm。与氧化罐工艺管线不同的是,管线内壁大部分为软垢,但质地较粘,从外部用大锤锤击无法震下垢皮。
2.2原因分析
外排水管线的结垢机理与氧化罐结垢机理相似,但由于外排水管线由泵将污水打出,氧化罐系统内管线靠静压流通,且外排水管线为DN80管线,氧化罐系统工艺管线为DN100,排外水管线流速较高,管壁内沉积作用没有氧化罐工艺管线严重。
本装置PTU外排水线在2017年与庆化公司、动力厂PTU系统外排水合并后,送至1#岗污水深度处理厂,输送长度增加2公里,管线阻力降变大,外送流量易受另外两家外送流量影响。
2.3处理方法
初期处理过程中,将原管线与庆化公司碰头出截断并加封头,将管线跨至动力厂与DN150主线之后。实施后,短时间内提高了外送污水最大量,但随着时间推移,外送最大量仍在逐渐减小。庆化公司PTU外送污水线停止并入管网后,外送量下降趋势减缓。
充分考虑更换工艺管线的施工难度和施工成本后,车间决定采取高压水通球的方式疏通外排污水线的DN80管段.
将球的尖端由泵出口法兰塞入,将高压水泵与管线法兰连接后,启动高压水泵(最大可达10MPa)。球体上的翅片伞冒结构,在高压水的作用下向前移动,因伞冒两端为较尖锐翅片,在球的移动过程中,会将管线内壁的垢皮整体挂下并随水流带走。在管线弯头或缩径处,伞冒结构又可通过收缩而通过。
在管线另一端,用特制三通法兰短接与外排水管线法兰连接,特制三通法兰一端用于接球,施工人员通过球的撞击声来判断球是否已到达三通处;另外一端,将高压泵打入管线的水及夹带的垢皮回收入施工队伍的回收水车,防止因大量垢皮冲下,影响下游的污水深度处理厂。
疏通后,外排污水线流量由原20t/h提高至30t/h,泵出口压力由0.8MPa下降至0.3MPa。将外排污水改入主线后,泵出口压力上涨至0.7MPa,外送流量为28t/h。
2.4预防措施
一是控制好外排水的PH值,因氧化罐是外排水线的上游,还需通过控制氧化罐系统PH值来实现。所以防止PTU系统结垢,氧化罐系统需将PH至控制在7左右,不宜过高。
二是保持斜坡沉降器的运行效果,将外排水悬浮物控制在控制指标以内,减少管线内壁的粉尘沉积。
三是因本次通球只疏通了DN80管段,DN150主线未疏通,长度约为2公里,因庆化公司PTU系统无斜坡沉降器,在冬防结束后,应将DN150主线进行通球疏通。并在今后的生产中,定期对管线进行疏通作业。
四是通过公司相关部门督促相关公司,在PTU系统在条件具备时,增加斜坡沉降器或其他能够有效降低排外水悬浮物的设备设施。
(作者单位:中国石油天燃气股份有限公司大庆炼化分公司)
【关键词】催化裂化;PTU;结垢
二套ARGG车间PTU系统于2013年9月正式投产,处理本公司两套催化裂解装置的烟气脱硫塔产生的外甩浆液。两套催化装置的塔底浆液汇合后,经过污水混合罐与絮凝剂混合后进入澄清器,澄清器经过物理沉降后,上层清液流入3台串联的氧化罐,通过鼓入氧化风调节污水中的化学需氧量,通过注入碱液调节PH值,再进入斜坡沉降器进一步降低污水中的悬浮物,进入污水储罐后最终通过外送泵外排。
1、氧化罐系统
1.1现象
2017年10月,PTU系统浆液处理量超过20t/h或滤清池返回清液流量增加时,出现了氧化罐放空冒水,氧化风机出口压力的现象。
2018年1月,氧化罐放空冒水频率逐渐增加,严重影响正常的生产操作。随即对3个氧化罐开人孔进行检查,发现氧化罐内壁结垢较为严重,并对罐内沉积污泥清理。随后发现,斜坡沉降器前絮凝剂混合器结垢严重,流通截面积减小,更换新混合器后,氧化罐放空冒水现象有所缓解,但仍未达到正常生产操作状态。
2018年4月气温上升后,对氧化罐工艺管线逐个拆开检查后发现,第一个氧化罐出口至第二个氧化罐入口的管线内壁结垢并不严重,且为软垢易于清理。第二个氧化罐出口之后的管线结垢现象逐渐严重,拆下管线后发现结垢厚度在5mm-10cm之间,且为硬垢,质地坚硬,不易清理,需用撬棍和大锤敲击才能从管壁脱落。
1.2原因分析
对垢样采样分析后,数据如下:氧元素含量占比51.3%,钙元素占比33.3%,基本可推断出结垢物质主要为钙盐。
将垢皮放入烧杯中,分别加入热水、稀硫酸、碱液及稀盐酸,发现垢皮只在稀盐酸中有明显发泡溶解,且盐酸浓度越高,溶解速度越快。
与设计人员结合后,进一步分析是因为PH值在7时,Ca2+在水中的饱和溶解度为355mg/l,7.5时Ca2+在水中的饱和溶解度55mg/l。在实际生产操作中,本装置3台氧化罐长时间处于PH值逐渐升高的状态,第三个氧化罐出口PH值最高可达8.5。所以,随着氧化罐出口PH值升高,Ca2+在水中的饱和溶解度逐渐下降,析出的钙垢与催化剂颗粒共同沉积在管壁上,随着运行时间而逐渐变厚,污水逐渐流通不畅,最终限制了氧化罐的处理能力。Ca2+来源主要是烟气脱硫塔补入新鲜水中的Ca2+,随塔底外甩浆液进入PTU系统。
从长期操作中观察,当再生器氧含量控制在2%以上时,进入烟气脱硫塔烟气中氧含量过剩,COD较低。烟气脱硫塔外甩浆液进入澄清器,澄清液溢流入氧化罐后,因氧化风机提供风量过剩,澄清液中溶解的CO2被过剩的风量从氧化罐放空带出,进而导致PH值升高。因氧化罐流程为串联,所以出现了氧化罐PH值逐渐升高的现象,在塔底浆液PH至控制在7时,第三个氧化罐出口PH值可达8.5。同时PTU外送污水COD较低,长期维持在20mg/l,与指标60mg/l相差大。当再生器氧含量控制在2%以下时,在塔底浆液PH至控制在7时,第三个氧化罐出口PH值降至7.5以下。同时PTU外送污水COD升高。
1.3处理方法
逐个拆下氧化罐工艺管线,弯头、短接,将管壁内垢皮敲下清理,长管段直接更换,并将氧化罐内壁的结垢敲下清理,防止在检修后的投用过程中,因干湿交替导致罐内垢皮脱落,从而堵塞氧化罐下水斗。
1.4预防措施
一是根据PTU外排污水及澄清器COD化验结果,在保证外排水COD合格的前提下,氧化风机由原来的二开一备改为一开三备,防止过量鼓风,氧化罐出口PH值过高,从而导致Ca2+析出结垢。
二是将投用3台氧化罐改为1开2备或2开1备,减少污水氧化停留时间,防止氧化罐出口PH值过高。另外,从现象看,严重结垢出现在第2台氧化罐之后,减少氧化罐运行台数也可减少拆装清理的工作量。
三是在满足脱硫塔的操作条件下,适当减少注碱量,降低烟气脱硫塔PH值,控制弱酸性,以降低氧化罐出口PH值,从而减少结垢。
以上三条实施后,既达到减缓氧化罐系统的结垢目的,也实现了装置的节能降耗,降低了生产成本。
2、外排水管线
2.1现象
PTU外排水最大流量逐渐由30t/h下降至20t/h,泵出口压力由0.7MPa逐渐上涨至0.8MPa,无法满足正常生产操作要求。将管线切割后,发现管线内壁结垢厚度在5cm到8cm。与氧化罐工艺管线不同的是,管线内壁大部分为软垢,但质地较粘,从外部用大锤锤击无法震下垢皮。
2.2原因分析
外排水管线的结垢机理与氧化罐结垢机理相似,但由于外排水管线由泵将污水打出,氧化罐系统内管线靠静压流通,且外排水管线为DN80管线,氧化罐系统工艺管线为DN100,排外水管线流速较高,管壁内沉积作用没有氧化罐工艺管线严重。
本装置PTU外排水线在2017年与庆化公司、动力厂PTU系统外排水合并后,送至1#岗污水深度处理厂,输送长度增加2公里,管线阻力降变大,外送流量易受另外两家外送流量影响。
2.3处理方法
初期处理过程中,将原管线与庆化公司碰头出截断并加封头,将管线跨至动力厂与DN150主线之后。实施后,短时间内提高了外送污水最大量,但随着时间推移,外送最大量仍在逐渐减小。庆化公司PTU外送污水线停止并入管网后,外送量下降趋势减缓。
充分考虑更换工艺管线的施工难度和施工成本后,车间决定采取高压水通球的方式疏通外排污水线的DN80管段.
将球的尖端由泵出口法兰塞入,将高压水泵与管线法兰连接后,启动高压水泵(最大可达10MPa)。球体上的翅片伞冒结构,在高压水的作用下向前移动,因伞冒两端为较尖锐翅片,在球的移动过程中,会将管线内壁的垢皮整体挂下并随水流带走。在管线弯头或缩径处,伞冒结构又可通过收缩而通过。
在管线另一端,用特制三通法兰短接与外排水管线法兰连接,特制三通法兰一端用于接球,施工人员通过球的撞击声来判断球是否已到达三通处;另外一端,将高压泵打入管线的水及夹带的垢皮回收入施工队伍的回收水车,防止因大量垢皮冲下,影响下游的污水深度处理厂。
疏通后,外排污水线流量由原20t/h提高至30t/h,泵出口压力由0.8MPa下降至0.3MPa。将外排污水改入主线后,泵出口压力上涨至0.7MPa,外送流量为28t/h。
2.4预防措施
一是控制好外排水的PH值,因氧化罐是外排水线的上游,还需通过控制氧化罐系统PH值来实现。所以防止PTU系统结垢,氧化罐系统需将PH至控制在7左右,不宜过高。
二是保持斜坡沉降器的运行效果,将外排水悬浮物控制在控制指标以内,减少管线内壁的粉尘沉积。
三是因本次通球只疏通了DN80管段,DN150主线未疏通,长度约为2公里,因庆化公司PTU系统无斜坡沉降器,在冬防结束后,应将DN150主线进行通球疏通。并在今后的生产中,定期对管线进行疏通作业。
四是通过公司相关部门督促相关公司,在PTU系统在条件具备时,增加斜坡沉降器或其他能够有效降低排外水悬浮物的设备设施。
(作者单位:中国石油天燃气股份有限公司大庆炼化分公司)