堵塞装置

堵塞装置（共6篇）

堵塞装置 篇1

摘要：本文根据沧州分公司硫黄回收装置一个运行周期的常见堵塞部位, 分析了产生堵塞的原因并从操作、设计等角度提出了一些切实可行的预防措施。

关键词：硫黄装置,堵塞成因,预防措施

沧州分公司20, 000t/a硫黄回收装置由硫黄回收和尾气溶剂再生两部分组成。硫黄回收部分采用Claus部分燃烧法制硫工艺, 制硫燃烧炉采用AECOMETRIDC公司生产的强力烧氨火嘴, 在大于1, 250℃的温度下将酸性气中的氨全部转化为氮气和水, 尾气处理采用SCOT (还原-吸收) 工艺, 总硫回收率可达99.8%以上。最后烟囱排放尾气SO2浓度为550mg/m3, 完全满足国家大气污染物综合排放标准 (GB16297-1996) 要求。

一、工艺流程概述

来自60t/h污水汽提和200t/h溶剂再生装置的酸性气缓冲罐分液后进入酸性气燃烧炉。风由燃烧鼓风机来的空气经空气预热器用蒸汽预热后, 进入酸性气燃烧炉, 酸性气燃烧配风量按烃类完全燃烧和1/3硫化氢生成二氧化硫来控制。主要反应如下:

燃烧后, 高温过程气进入管壳式余热锅炉, 并经管壳式余热锅炉取热, 生成1.0MPa饱和蒸汽后冷却至350℃, 再进入一级冷凝冷却器并经一级冷凝冷却器取热生成0.3MPa饱和蒸汽后冷却至170℃分离出液硫。过程气经一级掺合阀用炉内高温气流掺合至所需温度后, 进入一级转化器, 在催化剂作用下, 硫化氢与二氧化硫发生反应, 生成硫黄。反应后过程气经二级冷凝冷却器分离出液硫。过程气经二级掺合阀, 用炉内高温气流掺合至所需温度后, 进入二级转化器, 在催化剂作用下, 硫化氢与二氧化硫继续发生反应, 生成硫黄。反应过程气经三级冷凝冷却器分离出液硫;经三级冷凝冷却器冷凝后的过程气 (即尾气) 再经捕集器进一步捕集硫雾后, 进入尾气处理系统。自各硫冷凝器来的液硫经硫封罐流入液硫罐。液硫经液硫泵送至罐车出厂或转成型机进行成型生成固体硫黄出厂。

硫黄尾气并入S-zorb尾气经换热升温与富氢气混合进入加氢反应器, 在钴钼加氢催化剂作用下, 发生加氢还原反应, 同时有机硫被水解转化为H2S。尾气中的H2S和CO2被MDEA溶液吸收后送到溶剂再生装置, 净化后的尾气采用热燃烧, 将微量硫化物转化为SO2, 由烟囱排放大气。

二、常见的堵塞部位

根据2010~2013年沧州分公司硫黄回收装置运行情况看, 最易发生堵塞的部位有:余热锅炉, 硫黄捕集器至硫封罐液硫线堵塞, 冷凝冷却器, 硫黄捕集器, 尾气加热器。此外尾气入焚烧炉风道, 蒸汽夹套管道系统也发生过堵塞, 液硫管线堵塞。

三、堵塞原因分析

(一) 夹套管伴热不到位, 堵汽。

由于管道系统不可避免地使用大小头, 弯头, 补偿器等, 为了避免热影响区和应力集中区, 常常形成一些伴热盲区, 造成液硫线堵塞。另外液硫的凝固点 (118℃) 比较高, 装置在开停工或低负荷操作时, 一旦夹套蒸汽热量不够或者局部管道出现袋形, 就很容易造成液硫凝固堵塞管线。

(二) 酸性气烃类含量过高。

酸性气烃类含量过高容易造成余热锅炉及冷凝器堵塞。当溶剂再生装置及酸性水汽提等装置操作不稳时, 酸性气组成变化, 烃类含量超标, 这些多余的烃类在来不及调整风量的情况下, 产生大量的碳黑, 从而形成绿色或黑色硫黄, 不仅影响产品质量, 而且堵塞余热锅炉及冷凝器管束。

(三) 酸性气燃烧炉配风不当造成堵塞。

当H2S/SO2比值仪故障, 配风过小, 产生炭黑堵塞管线。

(四) 酸气燃烧炉烧氨效果不好。

铵盐堵塞余热锅炉管束。

(五) 捕集器丝网填充厚度大。

这就造成捕集器积硫、积碳, 系统压降增大。

(六) 尾气分液罐积硫。

大量的液硫带入尾气加氢反应器, 造成加氢反应器加氢效果不好, 未加氢的硫黄带入急冷塔, 造成急冷塔堵塞。

(七) 硫黄与催化剂粉尘混合形成固体堵塞物。

硫黄尾气部分同时还处理S-Zorb烟气中的SO2, S-Zorb烟气携带催化剂粉尘, 当催化剂粉尘和硫黄形成的黑色固体300℃温度不能使它熔化, 造成堵塞换热器。

(八) 尾气分液罐至尾气焚烧炉蝶阀罐不严, 造成硫黄直接进入尾气焚烧炉入口。

由于此处温度低于硫黄的凝固点, 造成此处积硫堵塞入口管道。

四、预防堵塞的对策措施

(一) 预防液硫凝固堵塞管线的措施。

一是涉及液硫的管线均需采用夹套管道和夹套阀门, 并要确保夹套管内蒸汽畅通避免伴热盲区。对不可能避免的伴热盲区, 可采用跨越管局部缠绕的方法;二是开工时各工段的工艺设备需预热完全, 设备壁温度在未达到液硫凝固点之前不要急于通酸性气;三是停工检修时应确保系统内的液硫吹扫干净;四是改进设计, 消除液硫管道中的袋形设计, 使液硫能沿着不小于2%的坡度液硫接受设备。

(二) 操作方面。

要把好酸性气原料质量关, 烃类要定期检测, 控制烃体积分数小于4%, 定期观察炉后排污, 发现硫黄颜色变黑, 及时调整配风。注意观察酸气燃烧炉温度, 若比值急剧增加, 调整配风量仍不能满足需要, 炉温急剧升高, 及时把酸气切入火炬。酸气燃烧炉温度控制在1, 250℃以上, 保证烧氨效果, 避免铵盐堵塞余热锅炉管束。同时应确保在线仪表完好率。H2S/SO2比值仪故障及时维修, 严格按照比值为2调整配风量。捕集器丝网的厚度控制在100mm, 既可达到捕集效果, 又可降低系统压降。设计DN40夹套管线更改为DN80夹套管线, 加强检查尾气分液罐的排污, 发现堵塞及时处理, 避免液硫带入加氢单元。及时和S-Zorb装置联系, 避免催化剂粉尘进入硫黄尾气部分。停用尾气分液罐至尾气焚烧炉管线夹套伴热, 使该段管线硫黄凝固, 硫黄气体不再进入焚烧炉, 既可避免尾气入焚烧炉管线积硫, 又可保证烟气SO2达标排放。

五、结语

硫黄装置产生堵塞的原因很多, 应根据症状分析原因, 对症下药, 若是设计、施工等原因, 应在检修时对极易堵塞部位进行技改;若是操作上的原因, 应注意严把操作指标关, 将操作指标控制在允许范围内。判断堵塞部位一般可根据压力的变化来判断, 若是怀疑管道保温效果有问题, 可用固体硫黄摩擦蒸汽夹套外壁, 如能够融化, 可视为保温效果良好, 否则, 可视为保温效果较差。

参考文献

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堵塞装置 篇2

我国是一个水资源总量丰富的国家,为2 7957.9亿m３,占全球水资源的6%,但人均占有量仅为2 100m３,不到全球人均水平的1/4［１］。我国平均年缺水量达到400 亿m３多,有近2/3 的城市存在不同程度的缺水。水资源短缺形势严峻,而与其相矛盾的是,我国水资源开发过度、利用粗放等现象特别凸显,尤其是占用水总量63.4%的农业用水使用率较低［２］。在农业用水中,农田灌溉是最大用水项,年用水量3 304亿m３,占到农业用水量的90.2%［３］;传统的大水漫灌方式使得我国农田灌溉有效水利用系数仅为0.523,而发达国家已经达到0.7甚至0.9［４－５］。现代化节水灌溉技术将是提高农业灌溉水有效利用系数及节约水资源的有效途径和发展趋势。

微灌技术是一种新型的农田节水灌溉技术,包括滴灌、微喷灌、脉冲微喷灌、小管出流灌和渗灌等［４］。地下滴灌是在微灌技术日益完善的基础上发展而来的一种高效节水灌溉技术［６］。其工作过程为:水经过地下毛管上的灌水器慢慢流出,渗入到邻近的土壤当中,凭借毛细作用将水分输送至农作物根部供其吸收并加以利用［７］。与其他节水技术相比,农田地下滴灌能够把灌溉水的深层渗漏和地表蒸发减少到最低程度,且可以随水施肥,增产效果显著［８］。研究表明:地下滴灌技术对农田灌溉水的利用效率高达90%［９－１１］,同时具有节约能源、节省人力、浇灌均匀且能够适应不同土壤条件和地形变化等优点,在农田灌溉中应用越来越广泛［１２－１４］。

但迄今为止,农田地下滴灌的堵塞问题依然是制约滴灌技术发展的主要因素。引起农田地下滴灌管道堵塞的原因很复杂,除了地表滴灌常见的物理、化学和生物堵塞外,负压吸泥和根系入侵也可能引发滴灌管道堵塞［１５］。滴灌管堵塞会降低整个滴灌系统的灌水质量,严重影响滴灌系统运行效果和稳定性。为此,设计研究了一种能够快速、实时检测农田地下滴灌管堵塞情况的装置。该装置以单片机为控制核心,采用PHTS-5V-V2湿度传感器采集农作物根部土壤湿度,并根据所测土壤湿度值判断滴灌管道堵塞情况,为农田地下滴灌系统的运行管理提供技术支持。

1 系统总体设计

本文设计的基于植物根部土壤湿度检测的滴管堵塞巡检装置可实现土壤湿度采集、数据处理、显示、传送及存储等功能,并且能够进行湿度报警。该装置主要由数据采集模块、时钟模块、数据存储模块、报警功能模块、输入输出模块和数据传送功能模块组成,系统功能如图1所示。

系统工作原理:土壤湿度传感器将采集到的土壤湿度信号传送至单片机内部的A/D转换器进行转换,转换后的数字信号由单片机进行处理,单片机通过控制内部存储器将采集到的湿度值与时间同时存储下来,并将结果发送至显示器进行显示。当检测到的湿度值低于系统设定阈值时,系统会报警。存储后的数据可通过串口传至上位机,并可以在计算机内进行分析与统计,为指导滴灌生产提供依据。

2 系统硬件设计

该装置以STC90C58AD为主控芯片。前端的数据采集模块将湿度传感器采集到的模拟信号传输至单片机,由STC90C58AD的AD转换器转换为数字信号并存储在单片机内,存储的同时读取时钟芯片的时间值一并存储,即可记录采集时间。测试所得土壤湿度值经公式换算后(见表3)在LCD上实时显示。采集到的数据需要与预存的报警阈值进行比较,如超过阈值,则输出报警信号。各模块电路设计以及和主芯片连接电路图如图2所示。

2.1 温度采集电路模块

本装置采用的传感器是由武汉新普惠公司生产的PHTS-5V-V2土壤湿度传感器。传感器测量范围0 !100% ,准确度3% ,分辨率0.1% ,输出信号0 !2.5V,工作温度-50!80℃,负载电阻≥1kΩ,采用5V直流电源供电。该传感器具有灵敏度高、准确快速、稳定可靠等优点,完全能够满足设计要求。传感器与单片机连接电路如图3所示。

2.2 显示模块设计

本系统需要显示土壤湿度值及采样时间,并采用QC-1602LCD液晶显示器对采集到的数据进行实时显示,工作电压为4.5~5.5V,具有工作可靠、体积小及性价比高等特点。

单片机的P2.5、P2.6和P2.7引脚分别连接液晶显示器的使能端、读/写选择端和数据/命令选择端。为了调节液晶显示器的亮度,在液晶显示器的VO引脚接入一个可变电阻。因为单片机的P1口上电后为开漏输出,因此在液晶显示器的数据口并联一个10kΩ 排阻作为上拉电阻。

2.3 时钟模块设计

系统采用DS1302 时钟芯片为系统提供时间,通过单片机控制显示器来显示当前测试土壤湿度的时间。DS1302与单片机采用同步串行的方式进行通信,由P3.5、P3.6和P3.7引脚分别控制DS1302 的RES复位端、I/O数据端及SLCk串行时钟端。DS1302的电路图如图4所示。

2.4 按键模块设计

本模块所要实现的功能是设置系统时间。 装置共设置4个按键,分别为K1、K2、K3、K4。K1表示系统确认键,K2 为调整时分秒及年月日的切换键,K3为加1键,K4为减1 键。单片机的P2.0、P2.1、P2.2、P2.3口分别控制按键K1、K2、K3、K4。系统设定第1次上电时的初始化时间和日期,通过按键K1、K2、K3、K4可以调整时间和日期,还可以修改存入存储器内的土壤湿度最大、最小值。

2.5 报警模块设计

报警模块功能即当所采集的土壤湿度值小于设定阈值时进行报警提示,系统采用声音报警的方式,由单片机P3.2口对报警电路进行控制。当单片机输出低电平时,Q1 导通,蜂鸣器发出报警,说明土壤湿度低于设定的阈值,此时需要对所采集土壤部位的滴灌管道进行检查。

3 系统软件设计

本系统程序设计采用的集成开发环境为Keil-μVision4,主要包括主程序、土壤湿度采集程序及时钟程序等。

3.1 主程序设计

系统开始运行后进入预先设定的日期时间界面,接着系统会进行按键检测。当有按键输入时,系统会根据输入的按键调整时间;如果检测不到按键输入,系统会一直采集数据。对采集到的电压信号单片机ADC模块将其转换成数字量,并将数字量转换成对应的湿度值显示。通过人工的方法判断该数据是否正常:若正常,则进行数据存储;否则,系统会报警。主程序流程图如图5所示。

3.2 数据采集程序设计

该模块主要实现土壤湿度的采集和对数据的处理。传感器采集到数据后由单片机内部A/D转换器进行转换,本文仅采用一个湿度传感器,所以仅由P1.0端口进行转换即可。数据采集流程图如图6所示。

4 试验结果及分析

所研制的装置实物图如图7所示。

4.1 试验操作

首先,为了验证土壤含水率与土壤湿度之间的对应关系,配制了不同含水率的土壤样品,并测定其湿度值,结果如表1所示。从表1土壤含水率与土壤湿度的对照可以看出:二者呈近似正比关系,即可以用测试土壤湿度的方法来代替以往测试土壤含水率的方法。土壤含水率的测量存在取样、称量、烘干等一系列比较复杂和费时费力的工序,而利用该便携式仪器可以快速、准确地确定地下滴灌堵塞情况,如图8所示。

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其次,根据农作物在正常生长状态下灌水周期为4!7天的情况,在滴灌区选取滴灌管埋在土下20cm深处、灌溉周期为5天的玉米田地进行土样采集。分别选取灌溉后3h,灌溉后1、2、3、4 天,以及灌溉前的土样进行湿度测量。对所采土样湿度值分别用本装置和烘干法进行测量,测量结果如表2所示。测试出不同样品的湿度值和含水率符合表1的结果,说明在滴管堵塞测量上利用土壤湿度值的测量完全可以取代以往含水率的测量。在实际应用中,如果在同一管线上测试值偏差超过一定阈值(即某一区域的湿度值与管线上其他地方湿度值的偏差,程序设置为20%),则基本可以确定该处地下滴灌管喷嘴已堵塞。

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4.2 误差分析

表3是PHTS-5V-V2土壤湿度传感器测试模拟电压与湿度值之间的转换公式。传感器厂家给定的测量误差为小于3%,该误差是由传感器器件材料导致的,无法通过外界条件消除。因此,在现有条件下,保证传感器的测量精度主要是提高供电电源的稳定性。为此,本装置将图8中的5节1.5V电池替换为9V干电池。更换后的电源使用寿命长,电压稳定性较好,经验证可以满足试验要求。此外,本装置在设计电源模块时,选择7805集成稳压模块将9V电压稳压至5V电压,进一步确保供电电压的稳定性。当然,在实际使用时还应养成随时关机的良好习惯,以增加电池使用寿命。

对不同质地土壤湿度,PHTS-5V-V2传感器所测的值具有一定的偏差。为此,可以通过测量不同质地下干土壤的导电率,对传感器进行修正。如果测得的干土壤导电率偏高,则将转换公式中的系数67.51调高,或者将系数4.105调低。其中,前者为大幅度调整,后者为微调;反之,如果所测干土壤导电率偏低,则调低系数67.51.或者调高系数4.105,从而消除不同质地土壤下PHTS-5V-V2传感器测量值的误差。

5 结论

堵塞装置 篇3

1 渣浆管的设计情况

石膏再浆泵设计为一开一备, 泵进出口阀为电动刀闸阀。磷石膏管道总长度4640m, 分为三段。其中在工厂界区内管道材质为钢衬胶、公称直径DN500, 长度880m, 安装在管廊内, 法兰连接, 一开一备。厂区外至途中一山梁顶处为钢穿插管, 外壁为碳钢、壁厚9mm, 内管为高密度聚乙烯管、壁厚10mm, 长度1225m, 埋地铺设。此段管道走向是埋地先下行穿过园区污水处理厂, 后顺着山坡向上延至山梁最高点。最后一段为山梁最高点到渣场排放口管道, 材质PE, 长度2535m, 埋地铺设。

2 堵塞原因分析

经拆开厂区内多处法兰, 发现管内沉积物表面覆盖有约2~3mm的黑色垢块, 表面光滑致密, 下层大部分为白色颗粒状, 较松散。沉积物有两个显著特征, 一是管内沉积物均附着在管道底部, 侧面及顶部只有极少量。二是顺着管道流向沉积物的厚度越来越薄, 在泵出口水平段最厚处占了直径的二分之一, 出厂界区处约占管道直径的三分之一。

从析数据可看出, 白色粒状主要成分为硫酸钙, 管道堵塞的主要原因是磷石膏沉积所致。2013年9月再浆泵及泵膨胀节故障频发, 进出口阀自试车以来不能正常工作, 发生故障后需停车抽堵盲板, 才能启动备用泵, 此过程往往达4~6小时, 管道内的磷石膏沉积在管道底部。生产过程中其它盐类析出, 生成成分复杂的黑色垢块覆盖在其表面。

3 管道清理

(1) 化学清洗因在管廊中拆卸不方便且担心机械清理损伤衬胶, 首先考虑使用化学清洗。在接近工厂界区处拆开渣浆管与渣场回水管弯头, 并制作“U”管相连, 使其以石膏再浆槽为中心形成闭路循环。经过几次对渣浆管进行化学清洗, 清洗后流量略有上升。但因清洗温度不能保持在80℃、循环时间短等原因未达到预期效果。

(2) 机械清理 (1) 人工清理。工厂界区内管道拆开法兰后, 使用自制的长柄铁铲清理, 因顾忌损伤橡胶衬里, 效率相当低下, 多数管道标准长度为6m及12m, 管道中部根本无法用力。经过试验后, 只能放弃。

(2) 高压水枪清理。借鉴公司使用高压水枪清理其它管道的方法, 经多次现场试验, 在水压30MPa下, 距胶板50mm以上时对胶板无损伤, 可有效清除垢块, 只是效率偏低, 耗时较长。

为保证高压水枪喷头距橡胶衬里在50mm的安全距离以上, 特制固定喷头的不锈小车, 小车四面安装轮子, 利于小车在管内滑动, 如下图。特制的高压旋转喷头高压水喷出方向向后呈45°, 利用水反作用力带动小车向前进, 同时将冲散的沉积物冲到管外。

(3) 利用PIG (管道清理器) 清理。工厂界区内的管道清理完成后, 渣浆管输送流量也仅达750m3/h, 在衬胶管与钢穿插管处安装压力表, 其压力与泵出口均达0.95MPa, 表明在压力表以后的管道应还有堵塞情况。但位于工厂界区外的管道, 埋地铺设, 加之中部无法兰, 管道较长, 不便于检查, 同时使用高压水枪清理受限于高压水管长度。

经与专业的管道清洗公司沟通, 比较多种清理清洗方式后, 决定采用价格较低, 耗时短的PIG (清管器) 清理后端管道。所选用PIG采用收缩性强、强度高的特殊聚氨酯材料制成, 外形如子弹, 外壁带有如牙刷状的钢丝刷。

PIG清洗技术以清除管道内结垢、沉积物或异物为目的的一门技术。其工作原理是把PIG放进发射器后, 发射介质在PIG前进方向产生压力差, 形成前进推力, 使PIG沿管线前进, 在运行过程中, PIG稍有变形。PIG本身或其附件在关内不断与管壁的积垢接触, 对积垢进行挤压、刮削、冲刷、振动破碎, 清除管道内的结构、沉积物和异物。与此同时, 介质在通过PIG表面与管内壁形成的间隙时会形成高速环隙射流, 在它的作用下, 前面会形成类似真空的区域, 有利于PIG的运行, 并对所刮削下来的垢渣进行冲击、搅拌, 并及时排出管外, 有效地防止了垢渣在管内的堆积, 避免了堵塞现象的出现。

渣浆泵送出的清水为PIG的推动力。在钢穿插管前制作“Y型”不锈钢三通, PIG加入口加盲板密封, 便于PIG快速放入。

为避免PIG卡在渣浆管内, 先放入DN200的PIG, 同时在PIG后端加信号发射器, 通过管外的信号接收机检测PIG的在管内具体位置, 以防万一。放浆口安装一个铁丝网, 便于捕捞通过渣浆管的PIG, 通过观察PIG受损状态分析渣浆管清理情况。在一种规格PIG从放浆口排出后, 再放入稍大一型号的PIG。经过5天的清理, 最后通过管道的PIG到DN400, 此时渣浆泵出口最大流量已经增至950m3/h, 出口压力为0.88MPa, 已完全满足生产要求。

4 预防措施

(1) 生产过程中不论在多少负荷下生产, 必须保证渣浆管的流量不得低于800m3/h。

(2) 在计划停车时, 过滤停车后渣浆泵必须运行4小时以上, 利用无固含量的渣场回水将管内磷石膏转换完全。

(3) 更换了磷石膏再浆泵进出口电动阀, 若泵等出现非计划停车后利于及时切换。

(4) 泵出口增加了冲洗水接口, 与酸性循环水相连, 若因故不能利用泵进行冲洗时, 用循环水冲洗管道。

摘要：磷酸装置渣浆管堵塞严重制约了生产负荷的提升, 分析堵塞的原因, 采用高压水枪和PIG (清管器) 对不同的管段成功进行了清理, 提出预防措施。

堵塞装置 篇4

在生产过程中, 再生碱洗单元经过长时间运行后混合器、冷却器等设备容易发生堵塞现象。为解决这一问题, 装置采用再生碱洗单元停车, 拆卸混合器及冷却器进行清理, 严重影响了装置的安稳运行和经济效益。为此, 笔者通过分析堵塞发生后的运行工况, 查找堵塞的原因, 并在不停工的情况下采取烟气反吹、蒸汽吹扫、水洗等方法进行处理, 优选出适宜的解决方法, 可为同类装置提供借鉴。

1 再生碱洗单元工艺流程 (1)

再生碱洗单元工艺流程如图1所示。再生烟气与循环碱液进入混合器混合后, 先经冷却器冷却, 然后进入碱液罐下层, 烟气经上层水洗后, 从其顶部出来, 经过干燥器脱除水分, 再经再生烟气压缩机压缩后送至再生器。碱液通过碱液泵循环使用, 该泵进口处可以补充新鲜碱液与脱盐水。

1—混合器;2—冷却器;3—碱液罐;4—碱液泵;5—干燥器;6—脱盐水泵;7—压缩机

2 再生碱洗单元堵塞情况

再生碱洗单元运行过程中出现碱液循环量、碱洗罐压力、烟气循环量等参数均持续下降, 面临被迫停车的威胁。在装置停工检修期间, 检查再生碱洗单元的混合器及冷却器, 发现有结晶盐析出, 存在堵塞现象。

2.1 碱液循环量的变化

正常工况碱液循环量为5 000 kg/h, 发生堵塞后开始持续下降, 6 h后降至4 000 kg/h, 之后下降速度变缓, 20 h后降至3 698 kg/h, 如图2所示。

2.2 碱洗罐压力的变化

正常工况碱洗罐压力为0.420 MPa, 发生堵塞后开始持续下降, 20 h后降至0.354 MPa, 如图3所示。碱洗罐压力下降, 碱洗罐顶部补充氮气阀开大, 氮气用量从正常工况的300 m3/h增大到450 m3/h。

2.3 再生烟气循环量的变化

正常工况再生烟气循环量为6 320 m3/h, 发生堵塞后开始持续下降, 20 h后降至5 653 m3/h, 如图4所示。由于再生烟气循环量的下降, 导致再生烟气压缩机排气温度从95℃上升至118℃。

3 原因分析及对策

3.1 原因分析

再生烟气中含有的HCl, CO2等酸性气体, 与碱反应生成Na Cl, Na2CO3等可溶性盐。由于碱液中补充的脱盐水量较小 (120 kg/h) , 因此排出的水量也少, 这样经过一段时间的运行, 碱洗罐中可溶盐浓度逐渐增大, 达到饱和浓度, Na Cl, Na2CO3等盐就在混合器及冷却器等的低温部位析出结晶盐。

3.2 对策

(1) 烟气反吹法。打开碱液泵出口的倒淋, 将部分烟气从冷却器、混合器倒流, 经碱液泵出口排出, 即用烟气对混合器及冷却器进行反吹。

(2) 蒸汽吹扫法。在碱液泵出口通入蒸汽 (1.0 MPa) , 用蒸汽对混合器及冷却器进行吹扫。

(3) 水洗法。控制碱洗罐的碱液液位从正常工况的45%降低为10%, 然后补充大量脱盐水, 将碱液液位补充至45%, 对碱液混合器及冷却器进行冲洗。

3.3 效果对比

分别采用上述3种方法对堵塞后的再生碱洗单元进行处理, 1.5 h后碱液循环量、碱洗罐压力、再生烟气循环量等3个关键工艺参数的变化列于表1。

由表1可见, 用水洗法处理后碱液循环量、碱液罐压力及再生烟气循环量均达到正常工况的要求, 而其他2种方法都不达标。水洗法最节能且见效快, 在装置不停工的情况下解决了再生碱洗单元的堵塞问题。

4 结束语

催化重整装置再生碱洗单元长时间运行后, 再生烟气中的HCl, CO2等酸性气与碱反应生成Na Cl, Na CO3等可溶性盐, 易在冷却器、混合器等设备的低温部位结晶而发生堵塞现象, 致使碱液循环量、碱洗罐压力、再生烟气循环量等3个关键工艺参数持续下降, 影响了装置的安稳运行。通过采取控制碱洗罐的碱液液位从正常工况的45%降低为10%, 然后补充大量脱盐水, 将碱液液位补充至45%, 对碱液混合器及冷却器进行冲洗的措施, 可使上述3个关键工艺参数在不停车的情况下1.5 h后恢复至正常值, 解决了再生碱洗单元的堵塞问题, 确保装置安稳长周期运行。

参考文献

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[6]姚金森.催化重整装置氯腐蚀及防治[J].催化重整通讯, 2002 (1) :50-52.

堵塞装置 篇5

Z-203是一个在线混合器, 作用是将混合好的三种催化剂和冷丙烯充分混合, 为预聚合反应以及其后的聚合反应做好充分的准备。如果Z-203堵塞, 将导致催化剂和冷丙烯无法进入环管, 导致反应无法进行。因此认真分析Z-203堵塞原因, 排除隐患, 保证装置长周期平稳运行。

1 Z-203结构特征及其作用原理

Z-203为一个中间芯管外面带套管的混合器, 在正常运行时芯管走三剂, 套管走冷丙烯。由于三剂的用量要明显小于冷丙烯的用量, 所以此设备的芯管设置的很细。

其作用原理是从D-201过来的三剂缓慢的从芯管口流出, 在套管快速流动的丙烯流的带动下混合均匀并进入R-200进行预聚合反应。

2 Z-203的流程描述

Z-203的主要流程描述:从D108过来的主催化剂与P101过来的TEAL, P104过来的DONOR一起进入催化剂罐D-201, 三剂从D-201进入在线混合器与从E-201过来的冷丙烯混合后进入预聚合反应器R-200开始进行预聚合反应。另外, 此处还设置有一条油线, 主要是在Z-203堵塞清理后油洗Z-203前的这段管线, 将其冲洗干净, 还可以在堵塞不严重时利用油压将Z-203冲开。

3 Z-203堵塞时的现象

Z-203堵塞时的现象有PI2101显示压力明显偏高 (其正常值范围为3.5~3.6MPa) , FIC1102, FIC1201, FIC1503流量变小, P101A/B, P104 A/B, P108 A/B冲程变高。长时间堵塞会使反应器进料大幅降低, 导致反应无法进行, 最终导致装置停工。

4 Z-203的堵塞及其原因

通过上边的描述我们可以看到Z-203在本套聚丙烯装置中起着至关重要的作用, 它承担着把原料丙烯与三剂混合均匀的作用, 为预聚合和聚合做好准备。如果这一环节出现问题, 那么后续的聚合反应也就难以再继续, 因此, 我们需要对这一部分进行研究, 并尽量减少此部分问题的出现。此部分发生故障主要的就是Z-203及其相应的管线, 柱塞阀的堵塞, 那么, 我们就先来分析一下其堵塞的原因吧。

此部分堵塞的主要原因有以下几种:

4.1 催化剂系统的原因

主要有催化剂配置和运输过程中可能带入的杂质, 催化剂在D106放置过程中产生的催化剂结块, 这些都可能导致Z-203堵塞。

1) 催化剂原料, 配置催化剂所需油、脂在运输过程中都有可能将机械杂质带入催化剂系统, 通过催化剂系统最终进入在线混合器系统并导致其堵塞。

2) 配置好的催化剂在D106内放置过程中有可能造成催化剂结块, 结块的催化剂进入在线混合器却无法顺利通过, 导致Z-203堵塞。

4.2 催化剂充料和切换时人为失误

1) 在加催化剂时 (以给A加料为例) , 应该开2A阀误开为2B阀, 因为此时D-108B压力比较低, 就会使得D-201失压导致R-200进料丙烯倒串至Z-203使其发生堵塞。2) 在催化剂罐手动切换时 (以A切B为例) , 切换前D108B没有通过HV1505进行备压。而操作工未进行检查就开始催化剂的手动切换, 也会导致D-201失压R-200进料丙烯倒串至Z-203使其发生堵塞。

4.3 Z-203切换时 (以A切B为例) 操作失误

1) 在Z-203B投用时, 一定要注意操作顺序, 先开进丙烯的阀门及D201出料线上的球阀, 再开R200处球阀, 最后开角阀。否则会导致R-200进料丙烯倒串, 堵塞Z-203管线。2) 在Z-203A停用时, 同样也要注意操作的顺序, 先关R200处角阀, 再关球阀, 最后关进丙烯的阀门及D201出料线上的球阀。否则同样会导致R-200进料丙烯倒串, 堵塞Z-203管线。

4.4 油冲洗不彻底的原因

在Z-203停工时, 用高压油冲洗Z-203的芯管和套管时, 如果冲洗不够充分, 在系统中残留的催化剂与残留丙烯反应, 也可能导致Z-203发生堵塞。

5 Z-203的改进措施

前面我们说明了Z-203在本装置中的重要性, 分析了Z-203堵塞的原因, 但是做到了这些还不够, 我们还要研究如何对本部分改进, 从而尽量减少Z-203的堵塞。

1) 在D-106与D-108之间设计添加了过滤器使得催化剂淤浆中结块大大减少, 从而大大减小了催化剂的原因所导致的在线混合器系统的堵塞。2) 改变操作规程, 要求在催化剂充料前必须进行充分的返混, 将催化剂中可能存在的结块打碎, 尽可能减少催化剂结块。3) 对PK101从设计上进行改进, 将PK101系统改为自动, 简化操作步骤, 这样就基本上解决了人为的误操作所导致的在线混合器堵塞的可能。4) 严格执行操作规程, 减少了Z-203切换时的失误及油冲洗不彻底情况的发生。5) 在此部分设置连锁IS2240, 这样就使得一旦发生人为的误操作时在PDALL2102 (即PI1503与PI2101的压力之差) 压力小于0.1MPa的时候自动关闭HV2210, 使得即使发生了人为的操作错误也不至于使D-201发生失压导致聚丙烯淤浆倒串回来堵塞Z-203及其管线。

6 实施效果

通过添加过滤器, 将PK101改为自动, 设置连锁, 修改操作规程, 并加强操作规程的执行, 解决了在线混合器系统的堵塞问题, 保证了装置长周期平稳运行。

参考文献

[1]范爱民.华北油田6万吨/年聚丙烯装置单元培训教材[M].二联合车间, 1999.

堵塞装置 篇6

中国南方某炼厂220万t·a-1连续催化重整装置采用美国UOP公司工艺包,由华东设计院进行设计,于2010年9月正式开工投产。该装置反应器采用2+2叠置式布置,催化剂在两列反应器之间及再生系统之间建立循环,除了再生剂、待生剂及反应器之间提升线属于气力输送(流化床)外,其他区域如还原段至一反、缓冲区至三反等均属于重力输送(图1)。

重整催化剂到了使用末期时,装置缓冲区的催化剂输送管线发生了堵塞,为此,我们采取了一系列的处理措施,并针对重整催化剂使用末期装置运行的注意事项提出一些建议。

2 运行问题分析

2.1 问题描述

2.1.1 缓冲区与三反之间压差无法建立

2015年11月11日凌晨0点开始,缓冲区与三反之间的压差值由7k Pa左右,降低至0k Pa,压差控制阀PDV2010自动关闭,缓冲区事故氢阀XV2045打开,仍不能使压差值建立。此时为了确保催化剂的正常运转提升,将压差控制阀PDV2010手动开至阀位80%。

2.1.2 缓冲区、还原段、分离料斗料位异常上涨

2015年11月24日凌晨5:50左右,缓冲区料位由近60%在1h内上涨到103.2%,内操人员手动控制增大四反底部催化剂提升速率后,缓冲区料位仍不见下降,而分离料斗料位却在上涨。因为还原段料位一直处于60%~70%,内操人员通过降低催化剂循环速率至70%,尝试降低二反底部催化剂提升量,从而降低缓冲区料位。但经过一段时间后发现仍不见效,便将催化剂循环速率恢复至75%。初步判断可能为核料位仪出现故障。仪表人员进行检查处理后,还原段与缓冲区料位显示值未降低(期间13:00左右,还原段料位上涨至100%)。19:45左右,由于闭锁料斗催化剂无法正常提升至还原段,导致长循环触发再生热停。

2.1.3 三反压降、温降异常变化

研究发现,11月24日11:00和14:30左右,因为四反入口温度升高,四反进料加热炉F104共熄灭5个火嘴,燃料气用量也从原来的900kg·h-1降至440kg·h-1,此时四反温降由22℃上升至29℃,三反温降由36℃下降至27℃,二者几乎相等。另外,自11月23日重整降量后,各反应器出入口压降中,三反压降下降了近3k Pa,最为明显。

2.2 原因分析

基于以上现象,可以判断缓冲区至三反催化剂输送管线存在堵塞情况。如果该处催化剂输送管线出现堵塞,会使二反底部催化剂的提升速率大于缓冲区下料速率,从而不断累积直至缓冲区料位满。按正常操作思路,为了确保缓冲区料位在正常范围,一方面必须降低二反底部催化剂的提升速率,另一方面则需要增大四反底部催化剂的提升速率。前者会促使还原段下料速率降低,使得还原段料位上涨,后者会增大分离料斗催化剂补入速率,使得分离料斗料位也上涨。

而随着四反底部催化剂的不断提升和缓冲区的下料不足,三反内催化剂藏量会不断减少,进而形成“空腔”,一方面使得三反出入口压降明显降低,另一方面使得油气在三反内与催化剂接触不足(即反应不充分),延迟至四反中充分反应,导致了三反温降明显下降,四反温降有所上升。另外,由于油气在三反中反应不充分,使得进入F104的油气温度较以往偏高,降低了F104的热负荷,即降低燃料气用量。

3 对策

3.1 氢气“冲洗”处理

结合以往再生系统短时间停车后出现四反底部催化剂提升不畅,并用氮气反吹得到的解决经验,由内操人员将二反底部一次提升气流量控制阀FIC2008手动全关全开,引氢气至缓冲区对输送管线进行“冲洗”疏通。FIC2008全开一会儿,缓冲区料位明显下降,输送管线疏通成功,催化剂从缓冲区补入三反中。之后,再生开始黑烧,催化剂建立循环。

3.2 停工卸剂处理

11月25日13:00,催化剂提升再次发生故障,并且采用原“冲洗”手段无法疏通输送管线,重整装置被迫于11月28日停工检修。在检修过程中,共处理了以下几个问题:

1)将缓冲区催化剂粉尘结块物全部卸出并清理壁上附着的催化剂粉尘物,确保缓冲区至三反的催化剂输送管线畅通。

2)更换了缓冲区与三反之间的排放气输送管(即压差控制阀PDV2010管线),以及三反内两处损坏的法兰垫片。

3)将系统中的催化剂卸出并进行分级处理,除去催化剂结块物、粉尘、高碳剂和侏儒球。

4)清理反应器内构件,尤其对堵塞严重的三反内部中心管及扇形筒进行清理。

经过检修处理后,装置于12月8日开工恢复生产,之后未再出现过催化剂输送管线堵塞的问题。

4 结论

重整催化剂到了使用末期,强度明显下降,极易产生催化剂粉尘。如果不能及时将系统中的催化剂粉尘除去,当积累到一定程度时,不仅会造成催化剂的循环不畅,还容易造成设备内构件的堵塞(主要是对约翰逊网的堵塞),甚至会迫使装置停工检修,造成经济损失。

因此,建议连续重整装置在催化剂到了使用末期时,要重点关注催化剂的强度和催化剂粉尘中的整颗粒度。首先,必须定期分析催化剂粉尘中的整颗粒度,并通过提高再生系统淘析气量,确保整颗粒度在要求的范围内(可适当偏大点)。其次,要加强对催化剂各项指标的跟踪分析,如强度、比表面积、氢铂比等,一旦发现催化剂各项指标数据明显超标,要及时整批次更换催化剂。

摘要：南方某炼厂220万t·a~(-1)连续重整装置在催化剂使用末期,缓冲区催化剂输送管线出现堵塞。针对连续重整装置在催化剂使用末期时的运行,我们建议要重点关注催化剂的强度和催化剂粉尘中的整颗粒度。首先,适当提高淘析气量以确保整颗粒度在指标范围;其次,加强催化剂各项指标的跟踪分析,及时更换催化剂。

关键词：连续重整,催化剂,堵塞,处理措施

参考文献

[1]徐承恩.催化重整工艺与工程[M].北京:中国石化出版社,2006:512-514.