放空夹带芳烃（氧化尾气）及氧化液滴的控制与评价

引言（1）

    中原大化集团公司双氧水装置投产以来，生产运行稳定，但在生产过程中，由于氧化工段特殊的生产特点，出现了氧化尾气排放夹带氧化液滴过多，尾气芳烃回收效率低，增大了消耗及成本，并污染了生产环境和大气环境，经过对氧化尾气系统存在问题的多次讨论，采取了改进措施，提高了对氧化尾气中氧化液滴及芳烃的回收效率，减轻了环境污染。
 
氧化尾气系统简介（2）

　　　　1.氧化尾气流程

　　　　氧化工段中主要是利用空气中的氧气与前工段来的氢化液进行氧化反应，生产有双氧水的氧化液。在此反应过程中氧化塔T1201为鼓泡塔结构，空气通过氧化塔底部的空气分布器，被分散为高速流动的空气射流，其气相阻力较大，与液相氧化液返混较为强烈，两相反应接触面积较大，有利于氧化反应，但是，由于两相接触面积较大，空气液速快，导致两相夹带严重，反应后的气体中夹带大量氧化液滴及反应中挥发出的芳烃气体。这部分气体称为氧化尾气。为了回收这部分氧化液滴和芳烃，氧化尾气先后在V1202A/B进行气液分离，将大颗粒的氧化液滴汇集回收，然后氧化尾气进入氧化尾气冷凝器E1201进行低温冷凝，将氧化尾气中芳烃气体冷凝至液态，其冷凝后的芳烃液进入芳烃接受槽V1203中再次进行气液分离后，进入排入管道，经压力控制阀PRCA1202控制压力后排放空中，氧化尾气流程见图1。

　　　　

　　　图1 氧化尾气系统流程图

　　　　2. 氧化工段参数及计算

　　　　氧化工段参数见表1。

　　　　表1 氧化工段工艺参数

　　　　

　　　　氧化尾气排放管道直径为200mm。结合表1可得氧化尾气在管道内的流速为23～25m/s。根据生产状况和V1203的体积及现场测量，测得V1203回收量为120～135kg/h。其中V1203回收的成分为芳烃冷凝液、氧化液滴及少量蒸发水分。
 
气液夹带的原因（3）

　　 1. 氧化尾气流速过大

　　 氧化尾气在管道内的流速为23～25m/s，计算雷诺数Re值在270000～295000之间，Re>4000。由此知氧化尾气在管道内呈湍流状态，在管道内氧化尾气夹带氧化液滴及芳烃凝液高速流动。造成氧化液滴及芳烃凝液无法克服湍流状态，只能随氧化尾气高速流动并且各质点保持湍流状态而无法沉积下来。由于在生产中无法避免此类问题，只有采取其他方法降低气液夹带。

　　 2. 操作控制的影响

　　 氧化工段中有个重要的设备V1202B，又称氧化二分离器，在生产过程中，必须保持40％～50％的液位，由于氧化塔T1201出料不均匀及自控阀控制波动，其液位经常在30％～60％间波动，结合设备构造，当V1202B液位是40％时，其液面距上方氧化液进口处20cm。由于液位的波动V1202B液面经常淹没氧化液进口，而氧化液进口进入的氧化液呈气液高度混合状态，氧化液中夹带的尾气向上冲击氧化液面，从而使氧化尾气夹带大量氧化液滴从V1202B的放空管进入排放系统，加重回收负担，并且使氧化液损失。

　　 3.V1203分离效果差

　　 氧化尾气经E1201低冷凝液高速进入V1203气液分离器。V1203体积为4.18m3，氧化尾气在V1203内平均停留时间约为0.35s，在此时间内，部分氧化液滴及芳烃凝液由于重力聚集在V1203内，由于停留时间极短，氧化液滴及芳烃凝液在V1203内沉降效果有限，大部分氧化液滴及烃凝液仍被尾气夹带，另外由于V1203设计时其进气口与出气口呈垂直分布，2管口之间垂直距离仅0.6m，且2管口之间无任何内件，导致氧化尾气进入V1203后，直接从出气口排放出去，所以分离效果差，回收效率低。

　　 4.氧化塔内加筛板

　　 为了提高氧化效率，在氧化塔上节和下节各加了筛板，上节3块，下节2块，筛板之间有了一定间距后，增大了空气与氢化液的接触面积，增强了氧化反应，也提高了氧化效率。但是这也加大了空气中氧化液的夹带量，通过对比加筛板前后的V1203回收液颜色变深来判断。

　　 上述因素，造成氧化尾气出口处大量氧化液滴及芳烃凝液喷出，由于氧化尾气出口处在顶楼，并且是对天放空，所以污染了地面同时也污染了环境。
 
改造措施（4）

　　 1. 稳定控制V1202B的液位

　　 根据生产经验，V1202B液位波动较大时，容易导致氧化尾气夹带大量氧化液滴，使V1203回收的液相呈深红色且回收量加大，使后续分离回收系统负担加大，且容易随氧化尾气排放室外，污染了环境。因此，在生产过程中，并且不影响安全的前提下，将V1202B的液位控制指标由40%~50%降至30％～40％，以避免氧化尾气夹带过多氧化液滴至尾气排放系统。

　　 2. V1203内部改造

　　 在经过充分讨论与研究后，利用旋风分离原理，设计一气流导向装置，加装在V1203氧化进气口正方，其长宽各为250mm，高为200mm。采用不锈钢板焊接而成，其水平一侧不焊接，作为尾气导向出口，利用该内件的导向作用及V1203圆形内壁使氧化尾气由原来直线进入V1203改为在V1203内旋转流动，使其沿V1203内壁作切线运动。利用氧化液滴和芳烃凝液相对密度较大，和氧化尾气在旋转运动中产生的离心力，将氧化尾气汇集在V1203底部形成液相，定时回收进入氧化液贮槽。

　　 3. 改善工艺操作

　　 在正常生产中，一定要保持氧化塔排放压力P1202的稳定，从而避免了因P1202的波动带来空气量的时大时小，更应注意的是开车或停车时，要保持空气量的均匀，不易有较大的波动。这样也就避免了空气中夹带过多的氧化液滴。
 
效果评价（5）

　　 1.V1203改造前后氧化液滴及芳烃回收量的比较：

　　 改造前120～135kg/h

　　 改造后170～175kg/h

　　 2. 氧化尾气系统经V1203加装内件和改善工艺操作及V1202B液位的改变后，每天从V1203回收的量增加了约1000kg，其中芳烃多回收了约300kg。如果芳烃价格按3000元/t计算，则每年可节约经费约28万元。另外由于回收效率的增加，降低了尾气排放中夹带的氧化液滴和芳烃凝液，这样减轻了污染，改善了环境，又为公司增加了效益。