触媒装置の脱硫・脱硝設備の運用上の問題と対策－HH煙ガス脱硫塔の防食

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触媒クラッキングは石油精製企業の主要な装置です。環境保護の要求が高まるにつれて、触媒を使用しても排ガス中のNOx、SOx、粉塵が環境排出基準を満たさない場合、脱硫・脱硝・除塵処理を行う措置が必要となる。このため、近年、中日の石油化学精製企業では触媒装置に脱硫・脱硝ユニットが次々と追加され、環境排出基準を満たしている。しかし、新しく導入された脱硫・脱硝装置は技術が未熟であり、装置の信頼性も低く、運用中に頻繁に故障が発生するため、長期間の運用には適していない。1 催化装置の脱硫・脱硝運転時の状況　触媒クラッキング装置の原料油には、通常、チオール、スルフィド、サイクロスルフィド、チオフェン、チアフェンなどの含硫化合物が含まれている【l】。触媒クラッキング反応の過程で、これらの含硫化合物の一部は、構造的に結合した比較的重い分子量を持つ縮合体となりコーク中に存在する。このような含硫コークはリジェネレータ内で主風中の酸素と酸化反応を起こし煙ガスを生成するため、煙ガス中にはSOxが含まれる；触媒原料中の窒素含有化合物は、燃焼後の煙ガスにも窒素酸化物NOxを含んでいる；触媒分解は触媒の存在下で起こる反応であるため、煙ガスには粉塵粒子も含まれている。現在、触媒分解プロセスで発生する排ガス中のNOx、SOx、および粉塵の濃度は大きく変動しており、標準状態においてSOxの濃度は700～4500 mg/m3、NOxの濃度は50～400 mg/m3、粉塵粒子の濃度は150～200 mg/m3である。脱硫・脱硝処理を経た後は、現行の**排出基準である「石油精製業界における汚染物質排出基準」の要求を満たさなければならず、煙ガス中のSO2濃度は標準状態で100 mg/m3未満、粉塵濃度は50 mg/m3以下、NOx濃度は200 mg/m3未満でなければならない。最新に制定された排出基準であるGB31570－2015「石油精製業の汚染物質排出基準」によると、2017年7月1日以降、大気汚染物質の排出限度値（標準状態）は、SO2濃度が50 mg/m3未満、粉塵濃度が30 mg/m3以下、NOx濃度が100mg/m3未満と定められている；脱硫・脱硝の環境保護要件はさらに厳しくなる。1.1 触媒装置による脱硫・脱硝技術 1.1.1 触媒装置による脱硫技術 現在、中国石化学工業の27社には、合計46基の触媒再生式排ガス脱硫・脱硝装置がある。脱硫技術において、20基の装置がEDV湿式洗浄脱硫技術を採用している；16セットの処理量は、二重循環ターボウィンチュリー脱硫技術を採用している；3セットの装置は硫黄移行剤を用いた脱硫を採用している；3 装填量はナトリウム・カルシウム複合アルカリ法による脱硫；2セットの装置は再生湿式脱硫を採用している；1セットの装置は、湿式石灰石／生石灰－石膏法による空気力学的脱硫を採用している；1セットの装置はアンモニア法による脱硫を採用しており、図1を参照。1.1.2 触媒装置による脱硝技術 46基の脱硫・脱硝装置のうち、14基は排ガス中のNOx排出量が基準を満たしているため、脱硝ユニットが設置されていない；32セットの設備には独立した脱硝ユニットが設置されており、そのうち21セットがSCRアンモニア法による選択的触媒還元脱硝技術を採用し、11セットがオゾン酸化脱硝技術を採用している。技術統計は図2を参照。煙突は全ステンレス鋼板材を使用できる。稼働中の設備については、引き続きHH煙ガス脱硫塔内に防食塗料をスプレーする方法や、プラスチックや柔軟な尿素系材料などで内張りを施す方法もあり、成功例も失敗例も存在する。いずれの方法を採用しても、施工品質を確保することが重要である。スラリー循環ポンプのインペラおよび配管には、耐摩耗性と施工品質を向上させるために、炭素鋼にPTFEをライニングする代わりにステンレス鋼を使用することができる。腐食環境にある計器については、材質の耐腐食性を考慮し、炭素鋼の代わりにステンレス鋼を使用することができる。HH煙ガス脱硫塔専用の防露点腐食コーティング技術は、国内の石油化学業界で20社以上に採用されており、評判が良いとのことです。（略）以上のことから、触媒装置の脱硫・脱硝ユニットの運転時間は短く、設計や製造に根本的な欠陥があり、さらに機器の操作や保守に関する経験も不足しているため、機器の故障率が高くなっている。製造や設置の段階で施工品質を厳格に管理し、運用中に頻発する問題の原因を継続的に分析し、問題解決に効果的な経験をまとめることによってのみ、装置の長期間にわたる運用性能を絶えず向上させることができる。