مشاكل تشغيل أجهزة إزالة الكبريت والنيتروجين في الأجهزة الحفازة والحلول – حماية برج إزالة الكبريت من غازات HH من التآكل

Thread Content

التكسير الحفزي هو أحد المعدات الرئيسية في مصانع تكرير النفط. مع تزايد متطلبات حماية البيئة، لا يمكن لكميات المواد الموجودة في الغازات الناتجة عن العمليات الكيميائية مثل NOx وSOx والغبار أن تلبي معايير الانبعاثات البيئية، ولذلك يجب اتخاذ تدابير لإزالة الكبريت والنيتروجين والغبار من هذه الغازات. لهذا السبب، تمت إضافة أجهزة لإزالة الكبريت والنيتروجين تدريجيًا إلى معدات التكرير في شركات البتروكيماويات الصينية واليابانية خلال السنوات الأخيرة، وذلك لتلبية متطلبات الحد من الانبعاثات البيئية. لكن، المعدات الجديدة لإزالة الكبريت وأكاسيد النيتروجين، بسبب عدم نضج التقنية المستخدمة فيها، فإن موثوقيتها منخفضة، كما تحدث أعطال متكررة أثناء تشغيلها، مما يجعل من الصعب استخدامها في عمليات تشغيل طويلة الأمد. ١. الحالة الخاملة أثناء تشغيل أجهزة إزالة الكبريت والنيتروجين في أجهزة التكسير الحفزي: عادةً ما يحتوي الزيت الخام المستخدم في أجهزة التكسير الحفزي على مركبات كبريتية مثل الثيولات والثييرات والثيوفينات والثيازينات وغيرها【l】. وخلال عملية التكسير الحفزي، تتحول بعض هذه المركبات الكبريتية إلى مركبات مرتبطة ببعضها البعض وذات كتلة جزيئية أكبر، وتوجد هذه المركبات في الكوك. وفي جهاز إعادة التكرير، تتفاعل هذه المركبات الكبريتية مع الأكسجين الموجود في الهواء لتكوين غازات، وبالتالي فإن الغازات تحتوي على مركبات SOx ； المركبات النيتروجينية الموجودة في المواد الخام المستخدمة في العمليات الحفزية، تظل موجودة أيضًا في الغازات الناتجة عن الاحتراق، وذلك على شكل أكاسيد النيتروجين N○x ； نظرًا لأن عملية التكسير الحفزي هي تفاعل يحدث تحت تأثير المحفز، فإن الغازات الناتجة تحتوي أيضًا على جزيئات غبار. في الوقت الحالي، تتذبذب تركيزات غازات NOx وSOx والجسيمات الدقيقة في دخان عملية التكسير الحفزي بشكل كبير؛ حيث يتراوح تركيز غاز SOx في الظروف القياسية بين 700 و4500 ملغ/م³، أما تركيز غاز NOx فيتراوح بين 50 و400 ملغ/م³، وتركيز الجسيمات الدقيقة فيتراوح بين 150 و200 ملغ/م³. بعد عمليات إزالة الكبريت والنيتروجين، يجب الوصول إلى المتطلبات المحددة في **معايير الانبعاثات الحالية “معايير انبعاثات الملوثات في صناعة تكرير النفط”**، حيث يجب ألا تتجاوز تركيزات غاز SO2 100 ملغ/م3 في الظروف القياسية، وألا تتجاوز تركيزات الغبار 50 ملغ/م3، بينما يجب ألا تتجاوز تركيزات غاز NOx 200 ملغ/م3. وفقًا لأحدث معايير الانبعاثات المعتمدة وهي GB31570-2015 “معايير انبعاثات الملوثات في صناعة تكرير النفط”， يُشترط بعد تاريخ 1 يوليو 2017 أن تكون قيم الانبعاثات في الغلاف الجوي (في الظروف القياسية) كالتالي: يجب ألا تتجاوز تركيز غاز SO2 50 ملغ/م³، ولا يجب أن تتجاوز تركيز الغبار 30 ملغ/م³، أما تركيز غاز NOx فيجب ألا يتجاوز 100 ملغ/م³ ； ستصبح متطلبات حماية البيئة المتعلقة بإزالة الكبريت وأكاسيد النيتروجين أكثر صرامة. 1.1 تقنيات إزالة الكبريت والنيتروجين باستخدام الأجهزة الحفازة 1.1.1 تقنية إزالة الكبريت باستخدام الأجهزة الحفازة: في الوقت الحالي، تمتلك 27 شركة تابعة لشركة سينوبك ما مجموعه 46 جهازًا لإزالة الكبريت والنيتروجين من الغازات الناتجة عن العمليات الصناعية، وذلك باستخدام أجهزة حفازة. في مجال تقنيات إزالة الكبريت، هناك 20 جهازًا تستخدم تقنية الغسيل الرطب EDV لإزالة الكبريت ； يتم استخدام تقنية فينتوري ذات الدورة المزدوجة لإزالة الكبريت في مجموعات التجهيز المكونة من 16 وحدة ； تستخدم 3 أجهزة مواد نقل الكبريت لإزالة الكبريت ； يتم استخدام طريقة القلويات المزدوجة من الصوديوم والكالسيوم لإزالة الكبريت ； يستخدم نظامان طريقة التنقية بالرطوبة المتجددة لإزالة الكبريت ； يستخدم نظام واحد طريقة إزالة الكبريت بالضغط باستخدام الحجر الجيري الرطب/الكلس الحي مع الجبس ； يستخدم مجموعة واحدة من الأجهزة طريقة الأمونيا لإزالة الكبريت، كما هو موضح في الشكل 1. 1.1.2 تقنية إزالة النيتروجين في أجهزة التحفيز: من بين 46 جهازًا لإزالة الكبريت والنيتروجين، هناك 14 جهازًا لم يتم تزويدها بوحدات لإزالة النيتروجين، وذلك لأن مستويات انبعاثات غازات NOx في الغازات الناتجة كانت ضمن الحدود المسموح بها ； تم تجهيز 32 وحدة بوحدات منفصلة لإزالة النيتروجين، حيث تستخدم 21 وحدة تقنية الاختزال التحفيزي الانتقائي باستخدام الأمونيا، بينما تستخدم 11 وحدة تقنية أكسدة الأوزون لإزالة النيتروجين. انظر الشكل 2 للإحصائيات التقنية. يمكن استخدام صفائح الفولاذ المقاوم للصدأ بالكامل في صناعة المداخن. بالنسبة للمعدات القيد الاستخدام، فإن الاستمرار في استخدام طلاء مضاد للتآكل داخل أبراج إزالة غازات الكبريت HH يُعد خيارًا ممكنًا، كما أن استخدام مواد مثل البلاستيك أو المواد المرنة قد أثبت نجاحه أو فشله في بعض الحالات. وبغض النظر عن الخيار المختار، يجب ضمان جودة التنفيذ. يمكن استخدام مواد الفولاذ المقاوم للصدأ لصنع شفرات مضخات تدوير السائل والأنابيب، بدلاً من استخدام الفولاذ الكربوني المغطى بمادة PTFE، وذلك لتحسين مقاومة التآكل وجودة التركيب. بالنسبة للأجهزة الموجودة في بيئات تتعرض للتآكل، يجب مراعاة قدرة المواد على مقاومة التآكل، ويمكن استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ بدلاً من الفولاذ الكربوني. تقنية الطلاء المضاد لتآكل نقطة الندى المخصصة لأبراج إزالة كبريت غازات HH، ومن المعروف أن أكثر من عشرين شركة في قطاع البتروكيماويات المحلي تستخدمها، وقد حظيت بتقييمات جيدة. (مختصر) باختصار، فإن وحدات إزالة الكبريت والنيتروجين في أجهزة التحفيز لا تعمل لفترات طويلة، كما أن هناك عيوبًا فطرية في تصميمها وتصنيعها. بالإضافة إلى ذلك، فإن خبرة التشغيل والصيانة ليست كافية، مما يؤدي إلى ارتفاع معدلات أعطال الأجهزة. فقط من خلال السيطرة الصارمة على جودة البناء والتركيب، وتحليل أسباب المشاكل التي تظهر أثناء التشغيل باستمرار، وتلخيص التجارب الناجحة في حل هذه المشاكل، يمكن تحسين الأداء باستمرار ورفع مستوى تشغيل المعدات لفترات طويلة.