洗涤塔入口管道优化改造

杜学敏，禄军让

（中国石油庆阳石化公司，甘肃 庆阳 745000）

随着国家安全、环保法律法规的颁布实施，国家对环保要求更加严厉苛刻，尤其对大气污染治理提出了更高的要求。石油化工行业大气污染物排放总量在涉及工业生产的各行各业中位列第2，自2012年以来，国内各地区石化公司先后增上催化装置烟气脱硫脱硝项目。烟气脱硫技术路线可以分为3类：湿法脱硫、半干法脱硫、干法脱硫；烟气脱硝技术路线可分为4类：洁净燃烧技术、吸收法、固体吸附法、催化还原法［1~3］。

目前国内催化裂化装置烟气脱硫系统主要采用WGS湿法脱硫工艺［4］，随着烟气脱硫系统的投用运行，发现国内多套WGS洗涤塔入口处非金属膨胀节开工时有漏液现象，严重者投用仍存在漏液现象，液体含碱液等腐蚀性成分，泄漏对设备、装置构架、地面腐蚀严重，且不满足环保及安全生产要求，存在严重的安全和环保隐患［5］。国内多套WGS洗涤塔入口文丘里管处正常运行时有振动现象，设备管口及支架易疲劳受损，存在安全隐患。

1 运行问题

某石化公司催化裂化装置烟气脱硫系统于2014年12月投用，2018年9停工检修。烟气脱硫系统采用喷射文丘里（JEV）型湿气洗涤技术（WGS），烟气管道设计5个膨胀节吸收热膨胀。文丘里管入口处存在振动现象，在开停工及正常生产中有浆液飞溅至DN2400/500非金属膨胀节，从膨胀节密封处渗漏，导致膨胀节低点密封处碱液结晶，部分掉落造成地面腐蚀，如与雨水混合将流入雨水系统，存在安全、环境风险。通过调查，同类装置中多家石化公司WGS洗涤塔入口文丘里管处非金属膨胀节普遍存在漏液现象，严重者开工后期有漏液现象，且入口处文丘里管有振动现象。

2 原因分析

2.1 非金属膨胀节泄漏原因分析

（1）膨胀节安装位置不合理，距文丘里口喷射碱液的位置太近，使碱液喷入膨胀节处，导至膨胀节处漏液。

（2）现场工况与膨胀节设计工况不符，开工时烟气管道压力为负压，引起碱液倒流至膨胀节，引起膨胀节泄漏。开工时，通过先通液体至文丘里管产生微负压，进而使烟气由锅炉出口通过文丘里管进入洗涤塔，膨胀节工作介质存在液相，引起泄漏，待烟气流量正常，烟气管道达到正压时，液体倒流现象消失，膨胀节处泄漏现象消失。开工时操作压力与泄漏率变化曲线见图1。

图1 开工—运行期间压力与泄漏率变化曲线

2.2 文丘里管振动原因分析

用于湿法脱硫的文丘里管主要为喷射式，从上至下依次由喷嘴、烟道入口、筒体、喉口、扩散段构成。喷嘴用于喷射循环液，烟气受到液体的抽吸作用自文丘里管侧面进入筒体，在喉口处液体雾化、气液两相发生剧烈混合，烟气中的SO2和颗粒物被液滴吸收、捕捉后混合相共同进入扩径段液滴由于重力作用落入塔底气体进入塔顶。经过上述过程脱除烟气中的SO2和颗粒物。在喷射及剧烈混合过程中，文丘里管存在不同程度的振动现象。支架位置及结构不合理，导致文丘里管支撑不合理，也是振动现象存在的原因之一。

3 优化改造及效果评价

3.1 优化改造

2018年，该公司从装置本质安全出发，将烟气脱硫非金属膨胀节泄漏列为2018年大检修隐患治理项目，对WGS洗涤塔入口管道升级改造。

（1）洗涤塔入口管道膨胀节位置改造。改变WGS洗涤塔入口管道膨胀节位置，使膨胀节远离文丘里管入口碱液喷射处。避免因喷溅碱液进入膨胀节及开工时负压引起的碱液倒流至膨胀节处引起泄漏。

（2）支吊架位置及型式重新设置。根据应力分析计算出各种支撑及约束的设计载荷，对支架进行选型设计。此次改造项目新增弹簧支架，新增承重支架、加固原有支架。

（3）结构框架进行核算并加固改造。计算出各种支撑及约束的设计载荷，对原有结构进行核算，对不能满足受力要求的进行加固。

（4）管道做坡向设计改造。将管道由膨胀节处以0.1%的坡度坡向文丘里管，避免开车时，洗涤塔循环液先运行引起的负压导致碱液倒窜至膨胀节引起的泄漏。

3.2 改造后效果评价

通过对烟气脱硫洗涤塔入口烟气管道的优化设计改造，对管系重新进行应力分析的核算及非金属膨胀节的安装位置及形式进行重新设计，更换2个非金属膨胀节，对支吊架形式、位置及洗涤塔框架结构进行改造，保证开工及正常运行时，非金属膨胀节处无泄漏，减小文丘里管振动。

装置开工烟气未投用时及此周期运行期间，烟气脱硫文丘里管入口膨胀节处再无渗漏，管线振动明显减弱。

4 结束语

洗涤塔入口文丘里管处非金属膨胀节开工过程中普遍存在漏液问题，严重者开工后期也存在漏液，且入口处文丘里管存在振动现象。通过非金属膨胀节泄漏及文丘里管原因进行分析，对洗涤塔入口管道膨胀节位置改造、支吊架位置及型式重新设置、结构框架进行核算并加固改造及管道做坡向设计改造，彻底解决了洗涤塔入口文丘里管处非金属膨胀节泄漏问题，管线振动明显减弱，本质上杜绝了安全隐患，也能够避免对该区域地面及构架基础的腐蚀损坏，有效降低了环保风险，同时满足了环境及生产要求。