接液取样槽对碱液吸收装置的影响

李鹏　毛昕炜

摘 要：丙烷脱氢装置催化剂连续再生过程中，会产生高温、低压力的酸性尾气。尾气含有氯化氢、氯气、二氧化硫酸性气体。这些酸性气体需用碱液吸收塔吸收处理达标后排放。碱洗中和过程中pH值、氧化还原性、电导率是关键控制指标。接液取样槽的合理设置对取样准确性至关重要，最终影响碱液和亚硫酸氢钠溶液加入量及装置运行的稳定。

关键词：碱洗吸收;氧化电位;电导率;pH值

1 前言

丙烯是石油化工基本原料之一，可用以生产多种重要有机化工原料，还可以生成合成树脂、合成纤维、合成橡胶及多种精细化学品等。近年来，丙烷脱氢装置因为流程短，经济效应好受到诸多关注。其中Oleflex工艺采用铂系催化剂脱氢反应将丙烷转化为丙烯。该工艺的特点是催化剂在移动床反应器中循环，催化剂连续再生系统使催化剂时刻进行烧焦还原，重新分布铂，保证其活性。

催化剂连续再生过程中，会产生532℃高温尾气，其中含有约0.32Vol.%氯化氢、氯气、二氧化硫酸性气体。该尾气需通过放空气处理系统，降温并脱除有害成分达到环保要求后，直接对大气排放。

放空气处理系统为重要环保装置，反向制约催化剂连续再生系统的稳定运行。酸性气体完全达标吸收和含盐污水排放量是该装置评定的重要效能指标。

2 工艺特点

放空气碱洗吸收装置的功能是将氯化氢、氯气、二氧化硫从连续再生装置出来的工艺气中去除。采用湿法碱洗，稀释的亚硫酸氢钠和氢氧化钠溶液作为洗涤液来吸收废弃中的有害成分，从而使废气处理系统中处理过的气体从顶部直排大气，完全满足洁净空气法规气体排放要求。

其工艺流程通常如下：高温再生废气经过循环碱液喷淋急冷，增压引流，填料吸收，气液分离后最终对空排放。为保证该装置的本质安全，在事故紧急停车时，有一套应急水系统。该系统通过高位水槽贮水提供停车过程中的降温和尾气处理。在正常开车时，高位水槽溢流操作。合理设置高位水槽的容积可以为紧急停车提供安全时间。急冷前高温设备通常采用哈式合金类耐高温、酸及氯离子腐蚀材料。急冷后常温设备通常采用耐腐蚀衬塑、衬胶、塑料或FRP等非金属及其复合材料。循环洗涤液形成水膜保护非金属材料不被高温损坏。碱液的加入主要为了脱除酸性气体。亚硫酸氢钠的加入控制脱除氯气的效率，还原氯气水解产物次氯酸根，避免非金属设备及工艺管线被次氯酸氧化腐蚀。洗涤液需通过测定溶液pH值和氧化电位，控制氢氧化钠溶液和亚硫酸氢钠溶液的加入量，以保证放空气所含氯化氢、氯气和二氧化硫的脱除效率达到设计指标。为控制循环洗涤液中盐浓度，防止在塔壁及填料层等处结晶，洗涤液循环系统通过电导率测定，控制循环洗涤液外排液量，以保证循环洗涤液中盐含量。该关键控制测点为冗余设计，一般设置两组，取平均值作为最终控制指标。

3 问题综述

我厂在开车后使用一套进口放空气处理系统，在运行三年时间内，一直出现各种问题，整个控制系统无法投入自动运行，给我方造成较大困扰。最终由于该系统内部腐蚀严重，泵及管道仪表系统故障频繁，在分析原因后，整体更换一套国产系统后，该系统得以良好运行。

原系统碰到的主要问题有：塑料管道开裂，泵入口过滤器抽空变形，泵非金属涂层磨损脱落，动静密封点泄漏，循环液喷嘴磨损，填料脆裂，系统无法投自动运行，液位计起泡严重，pH计和氧化还原电位电极接液效果不良，亚硫酸氢钠加药效果不明显，部分管道振動明显，含盐废水排放量大，盐浓度高易阻塞管道等。

4 原因分析

原取样槽为管道内部溢流堰设置（如图1）。液体量少，无液封，停留时间短且中和效果并不稳定。因此导致pH 值和氧化电位测量值波动。系统投自动后，泵流量波动很大。为保证放空气指标的合格，只能采用手动控制频繁调整碱液加入量，加入量往往过量，因此亚硫酸氢钠加入作用不明显，最终导致系统内结晶，特别是高温部位发生局部阻塞，影响了高温尾气的降温。从而引发常温区的非金属衬里发生高温、氧化脱落，填料碎裂，喷嘴腐蚀，泵密封泄漏等一系列问题。

更换国产系统后，取样点为密闭槽式设计（如图2，图3），中和液停留时间长，仪表探头为完全浸润式测量，测量结果精确，稳定且取样方式为抽取增压引流洗涤器出口两相流体为检测液，实现指标的有效性，并降低氢氧化钠的消耗量。为保证对循环洗涤液中相关分析数据的准确性，尾气处理系统设置有两套在线分析仪表，包括pH值分析仪、氧化还原电位分析仪和电导率仪，分别对应控制氢氧化钠溶液添加量、亚硫酸溶液添加量和洗涤液排放量。为保证在线分析仪分析值得可靠性，在检修改造中，一组在线分析仪用于自动调节回路控制，另一组在线分析值作为人工检测用，当两组分析值偏差较大时报警。该系统仅在投用初期检查清理过两次填料，后续一直稳定运行至今。

5 结论

易结晶和腐蚀性是碱液吸收装置共有的问题。除了合理选材，工艺控制的设计优化也起到至关重要的作用。本文中，高温的废气与碱洗溶液的传质传热伴随着水分的蒸发，并不是一个持续稳定的过程。pH 值和氧化电位的准确测量要考虑接液取样槽布置在常温洗涤液过流区。适当增大取样槽的容积能够保证仪表电极能够完全浸润，并且溶液中离子浓度稳定，最终使得测量误差小。抓住了这个重点，才能实现工艺操作的稳定和设备的良好运行。

参考文献：

[1]亲文戈，张卫琪.Chlorsorb氯吸附技术与碱洗技术的应用对比[J].广州化工，2011.39（18）：139-141.

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