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        酸性氣火炬筒結(jié)晶堵塞的分析與改進探討

        2016-11-29 05:19:26張世東牛闖周世昌
        中國新技術(shù)新產(chǎn)品 2016年22期
        關(guān)鍵詞:堵塞結(jié)晶探討

        張世東++牛闖++周世昌

        摘 要:本文通過對某石化企業(yè)酸性氣火炬筒體結(jié)晶的原因進行分析,闡明氨鹽結(jié)晶對酸性氣火炬運行的危害,并對此提出改進方法,以避免類似情況再次發(fā)生。

        關(guān)鍵詞:酸性氣火炬筒;結(jié)晶;堵塞;原因;探討

        中圖分類號:TQ519 文獻標識碼:A

        1.概述

        某北方大型煉油廠冬季開工投產(chǎn),但由于硫磺回收裝置沒能同步開工,上游聯(lián)合裝置塔頂產(chǎn)生的酸性氣體無法送至硫磺回收裝置進行處理,只能全部排向酸性氣火炬系統(tǒng)進行無害化燃燒處理。

        該酸性氣火炬選擇DN300,150m可拆卸火炬,距廠區(qū)3km,主要處理工廠開車,停車以及緊急事故情況下排放的酸性氣。開工初期,酸性氣火炬系統(tǒng)運行正常,但3個月后發(fā)現(xiàn)酸性氣火炬排放不暢,管路有憋壓現(xiàn)象。盡管之后使用熱水,蒸汽對酸性氣火炬系統(tǒng)進行加熱、沖洗處理,但最終被迫停用。后對酸性氣火炬拆卸檢查,發(fā)現(xiàn)在該火炬筒3~4節(jié)(約21m~28m)之間,存在大量結(jié)晶物質(zhì),如圖1所示,長度在4m左右。

        2.酸性氣火炬筒結(jié)晶堵塞的分析

        酸性氣成分主要有:硫化氫(H2S)占體積的45%~52%;二氧化碳(CO2)占體積的40%~45%;氨氣(NH3)含量400mg/m3~2000mg/m3;其他的二氧化硫SO2、烴類等占體積的2%~4%。在酸性氣體到達酸性氣水封罐時,遇水發(fā)生如下反應(yīng):

        NH3+H2ONH3·H2ONH4++OH-;NH3+CO2+H2ONH4HCO3

        而硫化氫和氨會直接生成硫氫化氨:NH3+H2SNH4HS

        在以上反應(yīng)中,溫度的高低起著關(guān)鍵作用:溫度升高時,化學平衡向生成游離的氨、硫化氫方向移動,氨和硫化氫的游離的分子增多,并從液相轉(zhuǎn)入氣相析出;而溫度降低時,化學平衡則向生成碳酸氫銨(NH4HCO3)和硫氫化銨(NH4HS)的方向移動,溫度降低,碳酸氫銨和硫氫化銨的溶解度降低,達到過飽和狀態(tài),則以結(jié)晶形式從溶液中析出。

        當酸性氣體到達酸性氣水封罐時,盡管一部分溶于水,形成酸性水,但大部分沿酸性氣火炬筒上升,達到火炬頂部,由于酸性氣火炬筒體無伴熱,在酸性氣沿火炬筒上升的過程中,溫度降低,碳酸氫銨和硫氫化銨結(jié)晶析出,并附著在管道內(nèi)壁,由于沒有有效的增溫分解手段,結(jié)晶析出后不斷積聚,久而久之形成“栓塞”,影響管道正常使用。

        3.酸性氣火炬系統(tǒng)改進探討

        3.1 酸性氣火炬筒增加伴熱及保溫

        碳酸氫銨和硫氫化銨結(jié)晶熱穩(wěn)定性差,當加熱到65℃~80℃以上時,便開始分解,NH3、CO2和H2S。因此,在實際生產(chǎn)中,通常將提高酸性氣管道伴熱效果作為降低管道結(jié)晶影響的關(guān)鍵突破口,并取得了較好的效果。但對于沒有保溫和伴熱的酸性火炬筒而言,情況則發(fā)生了改變:65℃~80℃的酸性氣經(jīng)過管道到達酸性氣火炬分液罐、水封罐,盡管一部分酸性氣溶于水,變?yōu)樗嵝运?,其他則經(jīng)水封罐進入酸性氣火炬,在此過程中,水封罐內(nèi)的水在高溫酸性氣的攜帶下進入火炬筒,并發(fā)生如上述反應(yīng)。由于火炬筒無保溫伴熱,溫度降低時,生成碳酸氫銨(NH4HCO3)和硫氫化銨(NH4HS),并達到過飽和狀態(tài),析出結(jié)晶附著在管壁,并不斷積累,直至徹底堵死。

        但使用恒溫電伴熱在火炬筒體泄漏時危險性很大;而采用蒸汽夾套式伴熱或伴熱線,需要改變火炬的材質(zhì)或結(jié)構(gòu),這需要大量的、甚至對火炬的本體進行改造。而這種改造,對火炬筒體的結(jié)構(gòu)和強度的影響是巨大的。如果在酸性氣火炬建設(shè)之初進行充分考慮,無疑是最好的選擇。

        3.2 堿液吸收法

        3.2.1 化學機理

        通常,硫化氫在水中的溶解度是48∶1,即一體積的水可以溶解48體積的硫化氫,如果在堿液里面,會溶解得更多。而氨氣極易溶于水,溶解度700∶1,即一體積的水可以溶解700體積的氨氣,H2S、硫氫化銨、碳酸氫銨與堿液,如NaOH溶液的反應(yīng)過程:

        由以上的化學反應(yīng)不難看出,酸性氣中的硫化氫以及在排放過程中產(chǎn)生的銨鹽,在堿洗過程中可以得到較好的處置,進而降低了在火炬筒體產(chǎn)生結(jié)晶的可能性。

        3.2.2 酸性氣火炬分液罐、水封罐改造

        考慮將在用的酸性氣火炬分液罐、水封罐進行如下改造:

        (1)將分液罐、水封罐容量增大,利于對酸性氣種成分的處理與吸收。

        (2)將分液罐作為酸性氣堿洗罐,用以處置酸性氣中的硫化氫以及在排放過程中產(chǎn)生的銨鹽;而堿洗過程中溢出的氨氣,可由水封罐進行進一步地吸收處理。

        (3)現(xiàn)場增加一臺臥式儲罐,用以配置堿液,定期向堿洗罐供給堿液。

        (4)保留酸性水工藝,定期對分液罐內(nèi)NaHS含量進行分析,確定堿洗罐堿液置換周期。

        結(jié)語

        本文通過分析酸性氣火炬筒體結(jié)晶的原因,提出酸性氣火炬分液罐、水封罐改造的設(shè)想,不足之處希望業(yè)內(nèi)同仁予以指正。

        參考文獻

        [1]韓大江,王金華,侯芬芬.淺談酸性氣火炬線在系統(tǒng)管廊中的設(shè)計[J].中國石油和化工標題與質(zhì)量,2013(4):28.

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