催化裂化再生煙氣脫硫脫硝裝置運(yùn)行效果分析

呂 品，李學(xué)翔，王志強(qiáng)

(1.山東三維石化工程股份有限公司，山東淄博 255434；2.中國(guó)石化股份有限公司齊魯分公司勝利煉油廠(chǎng))

催化裂化再生煙氣脫硫脫硝裝置運(yùn)行效果分析

呂 品1，李學(xué)翔1，王志強(qiáng)2

(1.山東三維石化工程股份有限公司，山東淄博 255434；2.中國(guó)石化股份有限公司齊魯分公司勝利煉油廠(chǎng))

催化裂化 再生煙氣 脫硫脫硝 鈉法 臭氧氧化 運(yùn)行分析

含硫原油加工過(guò)程中排放的SO2是主要大氣污染物之一。催化裂化裝置再生煙氣中含有大量的SO2，NOx和顆粒物，這部分煙氣已成為重要的空氣污染源。隨著高硫原料比例不斷增加及環(huán)保要求的日益嚴(yán)格，催化裂化裝置再生煙氣排放面臨著越來(lái)越嚴(yán)格的限制和約束。對(duì)催化裂化裝置煙氣中SO2，NOx和顆粒物的脫除已成為煉油行業(yè)重要的環(huán)境保護(hù)課題[1-2]。

1 工藝及流程簡(jiǎn)介

1.1 反應(yīng)機(jī)理

1)脫硫反應(yīng)。EDV?濕法煙氣脫硫的原理是：煙氣中的SO2與NaOH溶液逆向充分接觸反應(yīng)，除去煙氣中的SO2，并洗滌煙塵凈化煙氣，實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放，在洗滌塔內(nèi)的主要反應(yīng)為：

(1)

(2)

(3)

(4)

在洗滌塔及PTU氧化罐內(nèi)的主要反應(yīng)為：

(5)

2)脫硝反應(yīng)。脫硝反應(yīng)機(jī)理為：煙氣中的NO和NO2首先與臭氧發(fā)生氧化反應(yīng)生成N2O5，N2O5與水反應(yīng)生成硝酸，然后硝酸再與NaOH反應(yīng)生成硝酸鈉，主要反應(yīng)如下：

(6)

(7)

(8)

(9)

1.2 工藝流程

其工藝過(guò)程主要包括煙氣洗滌凈化和排液處理系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱(chēng)PTU)兩部分。

1.2.1 煙氣洗滌凈化

煙氣洗滌凈化系統(tǒng)以NaOH溶液作為吸收劑，采用分層式的煙氣凈化處理程序，利用噴嘴噴出的吸收劑來(lái)凈化煙氣。主要包括噴淋冷卻吸收系統(tǒng)(含臭氧注入噴嘴和反應(yīng)區(qū))、濾清模塊、水珠旋分器和煙囪等部分，這些設(shè)備元件被組合在洗滌塔內(nèi)，有效地減少了占地面積。

煙氣洗滌凈化系統(tǒng)流程如下：補(bǔ)給水和吸收劑分別送往洗滌塔，經(jīng)洗滌塔循環(huán)泵循環(huán)噴淋，與自下而上的煙氣進(jìn)行逆向接觸，充分的進(jìn)行反應(yīng)。再生煙氣在洗滌塔內(nèi)被冷卻到飽和溫度，而后與含有吸收劑溶液的噴射液滴接觸，將顆粒物洗滌并吸收SO2。塔內(nèi)設(shè)有BELCO公司專(zhuān)有G400噴嘴，噴淋冷卻區(qū)設(shè)有1個(gè)噴嘴，形成與煙氣進(jìn)入方向垂直的水簾；吸收區(qū)共分7層，每層設(shè)有一個(gè)噴嘴，形成與煙氣上升方向垂直的多個(gè)噴射水簾。降溫飽和后的氣體上行進(jìn)入濾清模塊區(qū)除去細(xì)小顆粒，通過(guò)分布器分配進(jìn)入10個(gè)濾清模塊文丘里管，每個(gè)濾清模塊上下方均設(shè)有一個(gè)專(zhuān)有F130噴嘴。煙氣通過(guò)濾清模塊產(chǎn)生降壓膨脹，顆粒物和酸性小液滴與水滴凝聚，被噴嘴噴出的高密度水簾過(guò)濾捕捉，進(jìn)一步凈化煙氣。上升煙氣經(jīng)過(guò)塔上部水珠旋分器(6臺(tái)均布)將液滴與氣體分離。氣體通過(guò)上部的煙囪排入大氣，液滴匯聚后循環(huán)使用。洗滌塔底部漿液部分循環(huán)噴淋，小部分排入PTU處理。

洗滌塔氧化區(qū)所用的臭氧均來(lái)自臭氧發(fā)生器。氧氣進(jìn)入到臭氧發(fā)生器中，產(chǎn)生質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%～12%的臭氧，富含臭氧的氣體經(jīng)注入噴嘴進(jìn)入到洗滌塔急冷區(qū)后部與煙氣混合，對(duì)煙氣中的NOx進(jìn)行氧化脫硝。

EDV?煙氣洗滌凈化工藝流程見(jiàn)圖1。

圖1 EDV?煙氣洗滌凈化工藝流程

1.2.2 PTU系統(tǒng)

PTU處理洗滌塔排出漿液，其主要流程為：塔底派出漿液進(jìn)入澄清器與絮凝劑混合進(jìn)行固液分離，底部沉降顆粒經(jīng)過(guò)濾箱脫水后形成泥餅，外運(yùn)處理。澄清器的上清液進(jìn)入3臺(tái)串聯(lián)的氧化罐，經(jīng)空氣逐級(jí)氧化由Na2SO3轉(zhuǎn)化為Na2SO4，降低其COD，同時(shí)注堿調(diào)節(jié)排液pH值。之后經(jīng)污水過(guò)濾器過(guò)濾降低懸浮物量，最后經(jīng)冷卻器冷卻后實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。PTU系統(tǒng)工藝流程見(jiàn)圖2。

2 工藝特點(diǎn)

EDV?工藝有以下技術(shù)特點(diǎn)[3]：

1)洗滌塔是煙氣脫硫脫硝系統(tǒng)的核心設(shè)備，煙氣脫硫、脫硝和除塵均在塔內(nèi)完成。相關(guān)設(shè)備元件均被組合在洗滌塔內(nèi)，成為一個(gè)整體設(shè)備，高架放置，節(jié)省占地面積。洗滌塔和后處理設(shè)施PTU系統(tǒng)可因地制宜的分開(kāi)布置，較好的利用催化裝置現(xiàn)場(chǎng)的小面積空地。

2)洗滌塔設(shè)有合理的水珠旋分器，可高效除去煙氣中的液滴，避免洗滌塔附近產(chǎn)生滴水或降雨。

3)洗滌塔設(shè)置了應(yīng)對(duì)催化裝置極端工況下的聯(lián)鎖自保措施，并且操作簡(jiǎn)單。系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，操作彈性大，可滿(mǎn)足與催化裝置長(zhǎng)周期同步運(yùn)行的需要。

圖2 PTU系統(tǒng)工藝流程

3 效果分析

齊魯石化800 kt/a催化裂化裝置再生煙氣凈化系統(tǒng)自2014年12月28日正式投用以來(lái)，運(yùn)行穩(wěn)定，運(yùn)行情況良好。2015年11月20—23日對(duì)煙氣脫硫脫硝系統(tǒng)進(jìn)行了標(biāo)定，標(biāo)定結(jié)果顯示：運(yùn)行效果達(dá)到或優(yōu)于設(shè)計(jì)要求。

3.1 再生煙氣

800 kt/a催化裂化裝置再生煙氣工藝參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 再生煙氣工藝參數(shù)

3.2 產(chǎn)物

再生煙氣脫硫脫硝系統(tǒng)的產(chǎn)物主要包括凈化煙氣和凈化污水。

3.2.1 凈化煙氣

凈化煙氣工藝參數(shù)見(jiàn)表2，催化裂化再生煙氣污染物排放相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及排放限值見(jiàn)表3。

表2 凈化煙氣工藝參數(shù)

從表2和表3可以看出：凈化煙氣的SO2、NOx和顆粒物濃度滿(mǎn)足《石油煉制工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 31570—2015)和《山東省區(qū)域性大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB 37/2376—2013)的排放要求。

3.2.2 凈化污水

凈化污水工藝參數(shù)及水污染物排放限值見(jiàn)表4。

表3 催化裂化再生煙氣污染物排放相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及排放限值

表4 凈化污水工藝參數(shù)

注：COD僅考慮了煙氣脫硫產(chǎn)生的COD，未考慮補(bǔ)充水帶來(lái)的COD。

從表4可以看出：凈化污水中pH值、COD等主要指標(biāo)滿(mǎn)足《石油煉制工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 31570—2015)的排放要求，污水可直排污水處理場(chǎng)處理。

4 結(jié)語(yǔ)

[1] 胡敏，郭宏昶，胡永龍，等.催化裂化可再生濕法煙氣脫硫工藝應(yīng)關(guān)注的工程問(wèn)題[J].煉油技術(shù)與工程, 2012,42(5): 1-7.

[2] 彭國(guó)峰，王瑞，黃富，等.煙氣脫硫脫硝技術(shù)在催化裂化裝置中的應(yīng)用分析[J].石油煉制與化工，2015，13(3)：43-46.

[3] 唐紅年.幾種催化裂化裝置濕法煙氣脫硫技術(shù)淺析[J].煉油技術(shù)與工程, 2012,42(3): 1-5.

Analysis on operation effect of catalytic cracking off-gas desulphizationand denitrification unit

LVPin,LIXuexiang,WANGZhiqiang

(1.Shandong Sunway Petrochemical Engineering Co., Ltd., Zibo, Shandong,255434,China; 2. Shengli Refinery of Qilu Branch Co., SINOPEC, Zibo,Shandong,255434,China)

Process flow and characteristics of US BELCO company EDV?6000 wet off-gas desulphurization technology and LoTOxTMozone oxidation denitration technology are introduced. This technology was used for the purification regenerated off-gas of 800 kt/a catalytic cracking unit in Qilu Branch Co. Operation results show: SO2concentration is less than 30 mg/m3,NOxconcentration is less than 50 mg/m3and particle mass concentration is less than 20 mg/m3in purified off-gas, meet the emission requirements ofdischargestandardofpollutantsforpetroleumrefiningindustryGB 31570-2015 andShandongprovinceregionalintegratedemissionstandardofairpollutantsDB 37/2376-2013.

catalytic cracking;regenerated off-gas; desulhurization;denitrification; sodium method;ozone oxidation; application

2016-12-11。

呂品，男，山東三維石化工程股份有限公司工程師，現(xiàn)從事煙氣脫硫脫硝環(huán)境治理研究工作。電話(huà)：18615331462; E-mail：LVPIN@sdsunway.com.cn。

TQ111.16；X701

B

1002-1507(2017)05-0031-04