Problemas de funcionamento dos equipamentos de desulfuração e denitração em dispositivos catalíticos e soluções – Proteção contra corrosão na torre de desulfuração de gases HH

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A craqueamento catalítico é o principal equipamento nas refinarias de petróleo. Com o aumento das exigências ambientais, os níveis de NOx, SOx e poeira presentes nos gases de escape, devido à carga catalítica utilizada, não atendem aos padrões de emissão estabelecidos. Por isso, é necessário adotar medidas para realizar a desulfuração, a denitração e a remoção da poeira. Para isso, nos últimos anos, as empresas de refino de petróleo chinesas e japonesas passaram a adicionar, gradualmente, unidades de desulfuração e denitração em seus equipamentos catalíticos, satisfazendo assim os requisitos de controle das emissões poluentes. No entanto, os novos equipamentos de desulfuração e denitração, devido à sua tecnologia imatura, apresentam baixa confiabilidade. Além disso, ocorrem frequentes falhas durante seu funcionamento, o que dificulta seu uso em operações de longo prazo. Em condições de operação normal dos dispositivos de desulfuração e denitração, o óleo bruto utilizado nos processos de craqueamento catalítico geralmente contém compostos contendo enxofre, como tiolos, sulfetos, ciclo-sulfetos, tiofenóis e tiofenóis【l]. Durante o processo de craqueamento catalítico, alguns desses compostos contendo enxofre se transformam em compostos de massa molecular maior, que ficam presentes no carvão resultante. Esse carvão contendo enxofre, ao entrar em contato com o oxigênio presente no ar de alimentação no reator de regeneração, sofre uma reação de oxidação, gerando gases de escape que contêm Sox ； Os compostos nitrogenados presentes nos materiais catalíticos, após a combustão, ainda permanecem nos gases de escape na forma de óxidos de nitrogênio N○x ； Como a craqueação catalítica é uma reação que ocorre na presença de um catalisador, as emissões gasosas também contêm partículas de poeira. Atualmente, as concentrações de NOx, SOx e partículas em suspensão nos gases de escape da craqueamento catalítico variam bastante. Em condições normais, a concentração de SOx fica entre 700 e 4500 mg/m3, a concentração de NOx está entre 50 e 400 mg/m3, e a concentração de partículas em suspensão fica entre 150 e 200 mg/m3. Após os processos de desulfuração e denitração, é necessário atender aos requisitos das atuais **normas de emissão estabelecidas pela “Norma de Emissões de Poluentes na Indústria de Refino de Petróleo”**. A concentração de SO2 nos gases de escape deve ser inferior a 100 mg/m3 em condições normais; a concentração de poeira não deve exceder 50 mg/m3, e a concentração de NOx deve ser inferior a 200 mg/m3. De acordo com as mais recentes normas de emissão estabelecidas no padrão GB31570‑2015 “Normas de emissão de poluentes na indústria de refino de petróleo”, a partir de 1º de julho de 2017, são exigidos os seguintes limites para as emissões de poluentes atmosféricos (em condições padrão): concentração de SO2 inferior a 50 mg/m3, concentração de poeira não superior a 30 mg/m3, e concentração de NOx inferior a 100 mg/m3 ； As exigências ambientais de desulfuração e denitração se tornarão ainda mais rigorosas. 1.1 Tecnologias de desulfuração e denitração em dispositivos catalíticos 1.1.1 Tecnologia de desulfuração em dispositivos catalíticos Atualmente, as 27 empresas da Sinopec possuem um total de 46 unidades de desulfuração e denitração de gases de escape, utilizando dispositivos catalíticos. Em termos de tecnologia de desulfuração, existem 20 unidades que utilizam a tecnologia de lavagem úmida EDV para desulfuração ； A capacidade de processamento do conjunto 16 utiliza a tecnologia de desulfuração por venturi com circulação dupla ； 3 conjuntos de dispositivos utilizam transferidores de enxofre para a desulfuração ； O método de desulfuração utilizado é o método de dupla base de sódio e cálcio ； 2 conjuntos utilizam desulfuração úmida regenerativa ； 1 conjunto de equipamentos utiliza o método pneumático de desulfuração com calcário úmido/cálcio hidróxido e gesso ； Um conjunto de equipamentos utiliza o método com amônia para a remoção de enxofre, conforme mostrado na Figura 1. 1.1.2 Tecnologia de remoção de nitrogênio nos dispositivos catalíticos: Dos 46 dispositivos de desulfuração e remoção de nitrogênio, 14 deles não possuem unidade de remoção de nitrogênio, pois as emissões de NOx nos gases de escape estão dentro dos limites permitidos ； Os 32 conjuntos possuem unidades de remoção de óxidos de nitrogênio independentes. Dentre eles, 21 conjuntos utilizam a tecnologia de redução catalítica seletiva com amônia (SCR) para a remoção de óxidos de nitrogênio, enquanto 11 conjuntos utilizam a tecnologia de oxidação com ozônio. As estatísticas técnicas estão na Figura 2. As chaminés podem ser feitas de aço inoxidável em sua totalidade. Para equipamentos em operação, se continuar a ser utilizada tinta anticorrosiva para a torre de desulfuração de gases HH, também existem casos de sucesso e fracasso no uso de materiais como revestimentos plásticos e uretano. Independentemente da solução escolhida, é essencial garantir a qualidade da instalação. A roda da bomba de circulação de líquido e as tubulações podem ser feitas de aço inoxidável, em substituição ao revestimento de aço carbono com PTFE, a fim de aumentar a resistência ao desgaste e a qualidade da instalação. Para instrumentos que estão em ambientes corrosivos, é necessário levar em consideração a capacidade de resistência à corrosão do material. Nesse caso, pode-se usar aço inoxidável no lugar do aço carbono. A tecnologia de revestimento anticorrosivo contra ponto de orvalho, desenvolvida especialmente para torres de desulfuração de gases HH, já é utilizada por mais de vinte empresas no setor petroquímico nacional, e tem uma boa reputação. Em resumo, o tempo de operação das unidades de desulfuração e denitração dos dispositivos catalíticos não é muito longo. Além disso, existem deficiências inerentes no seu design e fabricação. Por fim, a experiência na operação e manutenção desses equipamentos ainda é insuficiente, o que resulta em uma alta taxa de falhas. Somente com um controle rigoroso da qualidade de fabricação e instalação, além da análise contínua das causas dos problemas que surgem durante a operação, e da identificação de soluções eficazes para esses problemas, é possível aperfeiçoar continuamente os equipamentos e melhorar seu desempenho ao longo do tempo.