169-珠海宝塔石化の触媒裂化装置および硫黄回収装置における排ガス脱硫洗浄塔の気液分離除泡器に関する分析

確かに、10数年前に重油触媒分解装置の排ガス脱硫システムや硫黄回収装置の排ガス脱硫システムを導入した企業の経営者たちは、このような装置システムで採用されている海外のプロセスパッケージについてあまり知識がありませんでした。多くの設計会社もこの機会にプロジェクトのEPC契約を獲得している。これはもともと、すべての当事者にとって都合の良いことでした。しかし、立場を正しく理解していない設計業者が多く、オーナーを欺いて、国内企業製で低コストだが、スミア除去システムや気液分離における十分な技術経験を持たないスミア除去装置を選ばせてしまっている。設計者側はこのEPC契約による低コストの脱泡器で大儲けをしたが、発注者は苦しい思いをした。所有者は何度も技術的な改良を行わざるを得なかったが、設計者はもはや元の人物ではなく、交代せざるを得ず、人にとっても自分にとっても不利であり、教訓としなければならない。

今回、珠海宝塔石化からのフィードバックによると、触媒裂解装置の排ガス脱硫や、硫黄回収装置の排ガス脱硫洗浄システムで使用される煙突から排出される排ガス用の気液分離除泡器は、2018年に行われた技術改良プロジェクトで新たに導入された設備システムです。主に年間80万トンの触媒分解装置における煙ガスの脱硫・脱窒・除塵、および年間9000トンの硫黄回収装置における排ガスの脱硫を対象とし、両装置ではアンモニア法による煙ガス脱硫洗浄・消泡装置および排煙システムを共有している。この煙脱装置の技術改良プロジェクトは、上海のある環境保護会社がEPCを担当している。技術改良後のシステム運用において、煙突から排出される排ガスの指標が不安定で、晴れた日には排ガスに含まれる液体が地面に降り注ぎ、アンモニウム塩の白い結晶が現れることがあった。そして2018年の技術改良プロジェクトにおける洗浄塔用の気液分離・消泡装置は、同上海環境保護会社が2018年に上海国内から調達した消泡器である。

この投稿は最後にluoli519によって2020年12月19日13時15分に編集されました。まずは、今回のEPC工事を担当する上海のある環境保護会社が作成した、同プロジェクトの脱硫塔の工程設計データ表をご覧いただき、その出所の問題を確認してください

EPCプロジェクトの設計者が作成した同プロジェクトの脱硫塔の工程設計データシートによると、この煙突脱硫工程ではアンモニア法による脱硫が採用されている。これは、国内外の触媒分解装置で一般的に用いられている液アルカリ法と比べて、脱硫効率や精度に欠けがあり、さらにアンモニアの漏洩が大きな問題となっている。 煙ガスのタワーへの導入に関する技術要件では、タワーに導入される煙塵の濃度は30mg/Nm^3を超えてはならないと定められており、この厳しい技術要件は、多くの触媒分解装置の煙ガスが満たすのが難しいものである。見ての通り、設計者は所有者がその技術仕様を理解せず、重視しない点につけ込んで技術的な罠を仕掛け、将来的に設備の運用が基準を満たさなくなった際に「技術的免責条項」を事前に用意しているのである。 次に、直径4300mmの脱硫塔において、脱硫塔の平均補水量は7.9トン/時間か？このパラメータは、実に非常に節水効果の高い数値のようです。実際に運用した場合、宣伝されている「超低排出」という目標を達成できるのか。ましてやアンモニア法による脱硫となると？設計者には、スプレー洗浄の強度や密度に関する国際的な規格や基準を調べるよう勧める。所有者を欺いて、極端に低い水消費量の数値をでたらめに設定してはならない。ましてや、これほど途方もなく低いスプレー洗浄強度の条件下でさえ、使用されている気液分離消泡器の排気に液体が混入しているなんて、笑止千万だろう。 第三に、排煙規制基準には、アンモニア法による排煙脱硫において最も重要な指標である排煙中のアンモニア窒素濃度の項目が、なぜか欠けているのです？？

この投稿は、2023年3月23日12時39分にluoli519によって最終的に編集されました。洗浄塔の煙ガス中の粉塵を除去する効果、および気液分離除泡器の煙塵を除去する能力は、煙ガス中の粉塵のサイズ分布や物性パラメータに大きく依存しています。 では、設計側が提供したタワー内の煙塵粒子径の分布データを見てみましょう。以下です：

設計側から提供されたタワー内の煙塵粒子径分布データによると、煙塵の粒子径はすべて40マイクロメートル未満である。また、主に1マイクロメートルから20マイクロメートルの範囲に分布しており、3マイクロメートル未満の粒子が全体の約2/5を占めている。この数値は、設計者に対し、微細な粒子を洗浄するためには液体の噴霧強度を高くする必要があり、逆にそれを下げるべきではないことを示唆している。除泡器からスラリーを含んだ煙が漏れ出す可能性があるかどうかにかかわらず、まずは十分な湿潤作用による粉塵の除去と煙中のSO2吸収を確実に行った上で、高い運用柔軟性と安定した分離性能を持つ、煙処理用の高性能除霧器を選定するべきである。既に非効率な消泡器を注文しているからといって、脱硫塔の補水量やスプレー洗浄の強度を下げるのは本末転倒である。

この投稿は、2023年3月23日12時39分にluoli519によって最終的に編集されました。所有者もまた、煙気中に含まれる触媒の粉塵の粒径分布や物性を測定し、設計者に以下のデータを提供しました。オーナーが煙気に含まれる主な触媒粉塵について行った粒径分布および物性特性の測定データを見てみましょう

所有者が煙気に含まれる触媒粉塵の粒径分布および物性特性に関する測定データを提供してくださったことは、非常に貴重なデータ共有です。国内外の多くの触媒クラッキング装置には、煙塵の粒径分布や物性データがないが、これらは重要な参考となる。 両方の煙塵データを比較すると、その分布データには大きな違いがあることがわかります。結局、どの表の方が参考になるのでしょうか？私たちは、どちらの表も重要な参考価値があると考えており、単に2つの表で用いられているサンプリングの条件が異なるだけです。所有者が提供した触媒粉塵の粒径分布および物性データに関わる触媒粉塵は、多くが煙道内の沈降部に集まった触媒粉塵サンプルから採取されたものである。また、設計者が提供するタワー内の粉塵粒子径分布データは、多くが脱硫塔の入口にある気流に含まれる触媒粉塵のサンプルから得られている。

この投稿は最後にluoli519によって2020-12-19 13:16に編集されました。もう一度、消泡器メーカーの消泡器技術案を見てみましょう。内容は以下の通りです：

オーナーからの聞き取りによると、上記の脱泡器はEPC業者が華東地方の別の脱泡器メーカーから購入して提供したものである。しかし、スカム除去装置メーカーの技術案や、技術改良プロジェクトのEPC業者がその技術案をどの程度評価し、購入するかという見通しから判断すると、技術改良プロジェクトのEPC業者は同社のスカム除去装置技術について十分な理解を持っておらず、メーカーの技術案にある技術的な問題点を適時に指摘していない。

10階除泡器メーカーの技術案に存在する技術的問題は以下の通りです：1、アンモニア法脱硫塔内の気液二相の物性を正確に把握できていない。ご存知の通り、気液分離技術は純粋な動力学的分離技術に属し、気液二相流の物性データは当然ながら気液分離効率に影響を与えます。アンモニア法脱硫塔内で煙ガスに噴霧して湿潤洗浄を行う液体には、アンモニア、アンモニウム、水があり、対応する運転条件温度57℃における気液二相の物性データは、専門の動力学分離技術会社の精密動力学分離技術システムプラットフォーム内のデータが、このプロジェクトの除泡器メーカーの技術案データと明らかに異なっている。EPC側はなんとそのデータをそのまま受け入れてしまった。 2、液体流量2％？この数値は明らかに低すぎます。さらに、その技術案では消泡器の正面に洗浄システムが設置されており、これは実際の運用状況と明らかに合致していません。これが、消泡器の実際の運用時に煙突から液体を含んだ気流が排出される原因となっています。4階や5階のEPC業者が、煙ガスをタワーに導入する際の技術要件として定めている「タワーへの流入する煙塵の含有量」や「補液量」といった、多くの触媒分解装置の煙ガスでは達成が困難な厳しい技術要件を見てみると、除泡器メーカーがEPC業者に倣って、将来的に除泡器の性能が基準を満たさない場合に備えて、あらかじめ「技術的な免責条項」を設けているのではないかと思われませんか？ 3、内部部品の分離について、ブレードの特許番号や画像も明示されておらず、「高効率」とは何か？“「葉片の取り外し可能な設計」とは、実際にはプロジェクト現場で部品を分解して組み立てたり取り外したりする方式のことであり、部品を分解して再び組み立てる場合でも、初めて現場で部品を組み立てる場合でも、組み立てられた内部構造物は、現場に検査・試験のための条件が全くないため、組み立て過程における構造的な問題や、将来的な運用時の問題が見過ごされてしまいます。実際に運用を開始した後に排ガスに液体が混入していることが判明したのも、その良い例です。真のスモークトリートメント洗浄システム専用の分離除霧内部部品セットは、分離要素のモジュール式設計によって製造されており、設置現場ではごくわずかな時間で、数少ない統合型モジュールをボルトで締め付けるだけで設置が完了する。これは、当該除泡器メーカーの技術案で言われている「羽根を取り外せる設計」のように、何百、何千という数の部品を一つ一つ手作業で組み立てる必要があるわけではない。また、現場には検査・試験のための条件が全く整っていないため、設置過程に構造的な問題や、運用段階での問題が潜んでいても発見することができない。この点については、発注者とEPC業者が特に区別する必要があります！

10階の脱泡装置メーカーの技術案に存在する技術的な問題としては、以下のものがある：4、降液管は「標準部品」であり、「正しい液面を保つために、降液管の底部は最低制御液面よりも完全に下に浸っている必要がある」のか？消泡器メーカーの技術案にあるこの記述から推測すると、彼らが提供する降液管は、間違いなく20世紀40年代以降で最も単純で原始的な「降液管」式の液封方式である。ご存知の通り、上流および下流の運転状況に大きな変動が生じた場合、例えば触媒クラッキング装置で急に薬剤が漏れ出し、すぐに切り替えることができないと、システムの温度や圧力、気相流量が急上昇し、その結果デッドスペース除去装置の運転圧力も急激に上昇してしまいます；脱泡器の急激な圧力降下が、既存の一定長さの降液管内に満たされた液体が生み出す液柱の圧力を上回ると、液封領域の液体が瞬時に降液管を通って脱泡器内に逆流し、再び出口の気流中に混入することで、出口の気流に液体が含まれるようになる。多くの企業でコンプレッサーに降液管式の液体シールを備えた入口セパレーター、セクション間セパレーター、および排気側セパレーターが使用されている際に、液体が混入してコンプレッサーが損傷することが、その例である。下図は、従来の簡易分離器の降液管において「サイフォン短絡」が発生した瞬間に、排気ガス中に液体が混入する様子を示したものです

この投稿は、2020年12月8日13時35分にluoli519によって最終的に編集されました。消泡器メーカーの技術仕様図からも明らかなように、同社の降液管は従来のシンプルな構造であり、また添付されているのは立式セパレーターの簡易図（小型の出口管を持つ立式容器）に過ぎず、専門的な動力学分離技術を持つ企業が煙道洗浄塔用に設計した専用の気液分離消泡器の構造図ではありません。これにより、同社には煙道洗浄塔用の専用気液分離消泡器の設計や運用に関する経験がないことが示唆され、実際の運用において技術的な問題が生じる可能性が高いです。

14階の消泡器メーカーの技術案の図面にある右側の小さな図からわかるように、同メーカーはその羽根をケーシングの最大直径の半径方向に均等に配置しており、これは同メーカーが専門的な動力学的分離会社ではないことを示している。内部部品の配置位置は、精密動力学分離技術による計算およびコンフィギュレーション設計システムプラットフォームによって決定され、通常はケーシングの最大直径方向には配置されません；また、容器の内壁付近では気流の運動エネルギーと運動量が低く、運動量分布の勾配や運動エネルギー分布の勾配が過大であるため、セパレーターは精密な動力学に基づく分離計算およびコンフィグレーションシステムプラットフォームを用いて、その領域からの適切な距離データを最終的に決定すべきであり、壁面付近に多数配置されている場合は、それは専門的な動力学分離技術を持たない企業の技術案であることを示している。

10階に掲示された消泡器メーカーの技術案に記載されている、「洗浄エリアのサイズは買主がノズルを購入する」「洗浄用水管の製作」などといった内容から、同消泡器メーカーが煙脱洗浄塔の気液分離方案設計において専門性を欠いていることがさらに明らかになる。消泡器のスプレー洗浄技術は、非常に専門的な技術分野であり、「洗浄エリアのサイズ」を算出して決定するだけでなく、規格に基づいてスプレー角度、洗浄強度と密度、噴射範囲、噴射圧力、そして極めて重要な旋回噴射のタイプも計算する必要がある。これらのパラメータがすべて決定されて初めて、脱泡器の作業面に均一なスプレー洗浄効果を得ることができます。でなければ、それは模倣に過ぎない。

脱泡器の分離効率について、10階に掲示された脱泡器メーカーの技術案には「直径5マイクロメートル以上の液滴を100％除去する」「通常運転時および最大負荷時でも正常に動作する」と記載されているが、これには虚偽の疑いがある。専門の動力学分離技術会社にとっては、運転条件下での物流システムのプロセスパラメータや物流物性パラメータを正確な動力学分離技術計算・設定システムに入力し、所定の分離粒子径に対応する分離効率を算出する必要がある。この分離粒子径および対応する分離効率は必ずしも整数ではなく、通常の運転条件、最大運転条件のプロセスパラメータ、および物相の物理化学データに基づき、正確な動力学分離技術計算・設定システムを用いて、「設定数図集」、「分離工程プロセス計算書」、「分離効率曲線」、「運転圧損曲線」といった4つの核心的な技術支援資料および証明書類を取得し、これらを技術案の設計や検収の根拠とする必要がある。さもなければ、必ず偽りとなる。

以下、専門の動力学分離技術会社がプロジェクトオーナーに提供する、接触分解装置の排ガス脱硫洗浄システム用の特殊な羽根式分離除霧器の写真を共有します：

触媒分解装置や硫黄処理装置のスモークトリートメントシステム用の専用気液分離除泡器・除霧器に関するさらなる技術的な問題については、皆様の積極的な議論を歓迎します。