GEA濕法煙氣脫硫在實(shí)際中的應(yīng)用

孫琪，李昕益

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GEA濕法煙氣脫硫在實(shí)際中的應(yīng)用

孫琪，李昕益

（中國(guó)石油集團(tuán)東北煉化工程有限公司葫蘆島設(shè)計(jì)院，遼寧 葫蘆島 125001）

分析了常見(jiàn)的催化裂化煙氣脫硫技術(shù)，并通過(guò)項(xiàng)目實(shí)施效果驗(yàn)證了GEA脫硫除塵一體化技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。

GEA；濕法煙氣脫硫；催化裂化煙氣；

催化裂化是在催化劑的作用，在一定的溫度和壓力條件下，使原料油經(jīng)過(guò)一系列的化學(xué)反應(yīng)，裂解成為輕質(zhì)油品的過(guò)程。催化裂化煙氣含有大量的SOX、NOX、顆粒物及CO等，已經(jīng)成為重要的空氣污染源。煉油廠排放的SOX約占其總排放量的6%～7%，而催化裂化裝置排放的SOX就占5%左右。

為控制大氣污染物排放，改善我國(guó)空氣質(zhì)量和控制酸雨污染，國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局和國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)采取了多項(xiàng)旨在進(jìn)一步加強(qiáng)二氧化硫污染防治的新措施。

政府各級(jí)環(huán)保監(jiān)管部門(mén)加大了對(duì)SO2和NOx排放力度的監(jiān)管，對(duì)企業(yè)煙氣排放的要求越來(lái)越高。按《石油煉制工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中催化裂化裝置SO2最高允許排放濃度限值為200 mg/Nm3（重點(diǎn)地區(qū)濃度限值為100 mg/Nm3）。隨著氮氧化物排放污染的日趨嚴(yán)重，在國(guó)家和地方政府對(duì)NOx、SO2以及顆粒物排放標(biāo)準(zhǔn)要求和排污費(fèi)政策雙重壓力下，為應(yīng)對(duì)日益嚴(yán)格的環(huán)保要求和企業(yè)發(fā)展需求，要求各個(gè)煉油企業(yè)的催化裂化裝置設(shè)有煙氣凈化裝置，并于催化裝置同開(kāi)同停。

1 國(guó)內(nèi)外催化煙氣脫硫技術(shù)

1.1 煙氣脫硫技術(shù)

不同煙氣脫硫方法各有特點(diǎn)，需要根據(jù)環(huán)保要求、治理對(duì)象、環(huán)境條件（地理位置、占地等）、燃料特點(diǎn)、吸收劑來(lái)源以及副產(chǎn)物去向等綜合因素選取合適的方法。目前常見(jiàn)的煙氣脫硫方法見(jiàn)表1。

表1 常見(jiàn)的煙氣脫硫技術(shù)

1.2 催化煙氣脫硫技術(shù)

煙氣脫硫技術(shù)大多應(yīng)用在大型電廠、燃煤燃?xì)忮仩t，在催化煙氣脫硫主要采用非再生濕法脫硫工藝、可再生濕法脫硫工藝。目前國(guó)內(nèi)的大型石油企業(yè)催化裂化煙氣脫硫裝置多采用引進(jìn)國(guó)外成熟可靠的工藝技術(shù)。

表2 催化煙氣脫硫技術(shù)

由表2可以看出，從對(duì)上游催化裂化裝置運(yùn)行的影響及長(zhǎng)周期運(yùn)轉(zhuǎn)方面比較，EDV工藝、EP-Absorber及Labsorb工藝具有煙氣壓降小、不會(huì)出現(xiàn)堵塞、操作彈性大等優(yōu)勢(shì)；從投資、流程簡(jiǎn)化、操作方便、技術(shù)成熟可靠程度等方面比較，選擇非再生濕法洗滌的EDV工藝、EP-Absorber及WGS工藝較為合理，但WGS工藝因壓降較大，對(duì)上游煙機(jī)及鍋爐系統(tǒng)影響較大。

從業(yè)績(jī)方面比較來(lái)看，近年來(lái)中石油、中石化等石油龍頭企業(yè)均選擇了應(yīng)用業(yè)績(jī)較多的belco的EDV工藝，少數(shù)采用了Exxon的WGS技術(shù)，而德國(guó)GEA Bischoff的EP-Absorber技術(shù)往往被忽略了。中國(guó)化工集團(tuán)在國(guó)內(nèi)率先使用了該技術(shù)并建成投產(chǎn)，運(yùn)行良好。

1.3 德國(guó) GEA Bischoff 公司提供的脫硫除塵一體化技術(shù)（EP-Absorber）

SO2吸收和相當(dāng)部分的顆粒物脫除是在一個(gè)開(kāi)放的、無(wú)填料的逆流式洗滌器內(nèi)完成的。煙氣沿垂直方向自下而上通過(guò)洗滌器，洗滌層噴入苛性溶液，煙氣與苛性溶液形成逆流。噴淋層接一組循環(huán)泵，另設(shè)有一臺(tái)公用備用泵，與這組循環(huán)泵連接在一起。洗滌器入口處設(shè)急冷段，裝有噴嘴組以急冷氣體。噴嘴組連接事故水系統(tǒng)，以便在循環(huán)泵組失效時(shí)（如失電情況下）仍能對(duì)氣體進(jìn)行急冷。氣/液充分接觸確保了顆粒物和硫化物的有效脫除。大容量的苛性液收集池起到了緩沖作用，即使在SO2含量處于峰值時(shí)，仍能保證SO2的持續(xù)脫除。

圖2 EP-Absorber原理圖

煙氣經(jīng)過(guò)急冷噴淋以預(yù)除催化劑顆粒，并使SO2懸浮粒子冷凝，然后到達(dá)逆流吸收段，該段設(shè)有4級(jí)噴淋層，2個(gè)環(huán)形磁頭，4級(jí)噴淋層之間設(shè)有3級(jí)上下噴淋和1級(jí)向下噴淋，Na2CO3或NaOH作為反應(yīng)劑，在該吸收段內(nèi)高效吸收煙氣中的SO2。經(jīng)過(guò)脫硫后的煙氣到達(dá)位于吸收段上部的濕式靜電除塵段，濕法靜電除塵器（WESP）與洗滌器在同一罩殼內(nèi)，位于洗滌器上部。氣體通過(guò)氣體分布板，自下而上進(jìn)入WESP。氣體流經(jīng)除塵管束，放電電極沿每根除塵管軸線懸吊。通過(guò)高壓產(chǎn)生的電場(chǎng)使灰塵及懸浮粒子帶電（無(wú)論其尺寸大小）。帶負(fù)電的粒子在收塵電極處被收集。從氣體中分離出來(lái)的粒子和冷凝液不斷滴入下方的洗滌區(qū)。本凈化段（微米、亞微米粒子級(jí)）的壓力降不超過(guò)0.5 kPa。

如需要，可安裝沖洗系統(tǒng)以定期清洗。沖洗系統(tǒng)由一組噴嘴組成，安裝于收塵電極上方。沖洗用水為清潔水，設(shè)置一臺(tái)泵以滿足所需壓力，沖洗水流入池中作為工藝用水，以節(jié)約用水。

該工藝的壓損小，不需要設(shè)置增壓風(fēng)機(jī)或者壓力控制系統(tǒng)。

為使排出廢液COD更低，從洗滌器底部池中抽取液體至外部氧化系統(tǒng)氧化，再回流至洗滌器池中。外部氧化系統(tǒng)由空氣噴射器和高壓泵等組成，液體被高壓泵輸送至動(dòng)力噴嘴，通過(guò)噴嘴噴射后，液體變成液滴，隨后與噴射空氣充分混合，使溶解在洗滌液中的亞硫酸鹽與空氣發(fā)生氧化反應(yīng)。在空氣噴射器之后，含有非常細(xì)微分散氣泡的洗滌液回流至洗滌器池內(nèi)，在這些氣泡上升至池面的過(guò)程中，殘余的氧進(jìn)一步與洗滌液發(fā)生氧化反應(yīng)。

該脫硫除塵工藝的主要業(yè)績(jī)?yōu)槊绹?guó)北達(dá)科他州泰索羅公司曼丹煉油廠147 000 Nm3/h（濕）煙氣脫硫除塵和美國(guó)伊利諾斯州雪鐵戈公司雷蒙特?zé)捰蛷S約400 000 Nm3/h（濕）煙氣脫硫除塵。

該工藝的特點(diǎn)是：

（1）洗滌吸收區(qū)為多級(jí)，脫硫效率高；

（2）不論煙氣中的催化劑顆粒粒徑大小，都能高效脫除煙塵；

（3）靜電場(chǎng)中顆粒物<1 μm時(shí)，可以進(jìn)行設(shè)計(jì)調(diào)整；

（4）高效脫除SO3（H2SO4懸浮液）及水滴；

（5）可通過(guò)設(shè)計(jì)調(diào)整分別控制SO2和SO3各自的排放量，實(shí)現(xiàn)總體高SOx脫除率；

（6）高可靠性，設(shè)計(jì)壽命滿足催化裝置連續(xù)5年運(yùn)行，在相關(guān)工業(yè)實(shí)際運(yùn)行中壽命已達(dá)幾十年；

（7）可脫除來(lái)自上游的SNCR/SCR逃逸氨；

（8）寬氣體流量量程，設(shè)計(jì)可預(yù)留滿足更高氣體流量。

GEA Bischoff公司提供的脫硫除塵一體化技術(shù)（EP-Absorber）與其他技術(shù)相比較最大的優(yōu)勢(shì)在于除塵方法采用高壓靜電除塵，靜電除塵采用六邊形管束狀結(jié)構(gòu)，既能通過(guò)調(diào)節(jié)電壓來(lái)調(diào)整除塵效果，又能保證了煙氣的流通量，使壓降最低。EP-Absorber技術(shù)的濕式靜電除塵器的壓力降遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于EDV技術(shù)的濾清模塊以及液珠分離器帶來(lái)的壓力降。此外EP-Absorber技術(shù)為使排出廢液COD更低，從洗滌器底部池中抽取液體至外部氧化系統(tǒng)氧化，再回流至洗滌器池中，使后續(xù)PTU單元減少了設(shè)置氧化箱（罐）的必要，降低了投資成本，節(jié)約了PTU單元的占地面積。

2 脫硫除塵一體化技（EP-Absorber）實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用情況

中國(guó)化工集團(tuán)某煉廠催化裝置的煙氣凈化裝置采用GEA Bischoff公司提供的脫硫除塵一體化技術(shù)（EP-Absorber），于2016年10月投產(chǎn)運(yùn)行。2016年11月20日某時(shí)刻進(jìn)出口物料平衡見(jiàn)表3。

3 結(jié)束語(yǔ)

催化裝置采用GEA的脫硫除塵一體化技術(shù)（EP-Absorber），可以有效降低煙氣中硫含量和催化劑細(xì)粉含量，使煙氣達(dá)標(biāo)排放，對(duì)減輕本地區(qū)的酸雨危害、改善環(huán)境質(zhì)量作用明顯。對(duì)推動(dòng)清潔生產(chǎn)和可持續(xù)發(fā)展，具有重要貢獻(xiàn)。

表3 催化煙氣脫硫物料平衡表

［1］張楊,王瑞,王清和,等.濕法煙氣脫硫脫硝技術(shù)在催化裂化裝置上的應(yīng)用[J].石化技術(shù)與應(yīng)用，2015，33（3）：239-241．

Application of GEA Wet Flue-gas Desulfurization Technology

,

（CNPC Northeast Refining & Chemical Engineering Co.,Ltd. Huludao Design Institute, Liaoning Huludao 125001, China）

Commondesulfurization technologies were analyzed and compared，and the effect of GEA wet flue-gas desulfurization was verified by the actual test.

GEA； wet flue-gas fesulfurization； FCC flue-gas

2017-09-14

孫琪（1983-），男，工程師，遼寧省葫蘆島市人，2006 年畢業(yè)于浙江大學(xué)化學(xué)系，從石油化工工藝設(shè)計(jì)工作。

TE 624

A

1004-0935（2017）11-1094-03