催化煙氣脫硫脫硝的節(jié)能減排分析

孫劍　程誠　武利春

摘 要：中國石油天然氣股份有限公司呼和浩特石化分公司2.8Mt/a催化裂化裝置，在2015年新建了配套的再生煙氣脫硫裝置，同時(shí)對余熱鍋爐進(jìn)行改造，并增設(shè)了脫硝設(shè)施，裝置投用后，催化裝置外排煙氣污染物質(zhì)量濃度大幅度下降，減排效果良好，達(dá)到了國家排放標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)余鍋改造后，取熱能力增加，排煙溫度下降，起到了節(jié)能效果。

關(guān)鍵詞：催化裂化煙氣;脫硫脫硝;節(jié)能;減排

0 前言

催化裂化是實(shí)現(xiàn)重質(zhì)油輕質(zhì)化的重要工藝過程之一，催化裂化裝置是石油煉制企業(yè)的主要生產(chǎn)裝置，催化裂化再生器排放的煙氣中含有大量的硫氧化物（SOx）、氮氧化物（NOx）、顆粒物等，已經(jīng)成為重要的大氣污染源。隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，對能源的需求愈來愈旺盛，煉油企業(yè)加工高硫重質(zhì)原油等品質(zhì)較差原油的比例不斷增加，SOx和NOx的排放量越來越大;另一方面，隨著環(huán)境保護(hù)法的日趨嚴(yán)格，對包括催化裂化裝置在內(nèi)的各種裝置的SOx和NOx排放量的限制也日趨嚴(yán)格，因此催化裂化再生煙氣的脫硫脫硝顯得尤為緊迫。

為了保護(hù)環(huán)境，滿足人們對環(huán)境空氣質(zhì)量的要求，中國石油天然氣股份有限公司呼和浩特石化分公司對2.8Mt/a催化裂化（MIP）裝置的再生煙氣系統(tǒng)進(jìn)行了脫硫脫硝改造。

1 技術(shù)原理及特點(diǎn)

1.1 工藝原理

脫硫單元主要分為兩部分：脫硫洗滌塔和PTU。

洗滌塔系統(tǒng)包括文丘里洗滌器、分離塔、煙囪、循環(huán)泵等，通過洗滌塔循環(huán)泵向文丘里管內(nèi)噴入循環(huán)液，在文丘里管內(nèi)完成對煙氣的抽吸、洗滌過程，在脫硫彎頭處脫除固體顆粒和二氧化硫，然后凈化煙氣經(jīng)過煙囪塔盤、格里其規(guī)整填料分離出游離水后直排大氣，凈化煙氣中固體顆粒和二氧化硫含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于排放濃度限值，操作過程中需要連續(xù)補(bǔ)充水和堿，并排出少量廢液進(jìn)入排液處理系統(tǒng)（PTU）。煙氣中二氧化硫等酸性氣體是在洗滌塔內(nèi)與循環(huán)液接觸時(shí)發(fā)生中和反應(yīng)，酸性的氣體被偏堿性的吸收液所吸收，并通過調(diào)節(jié)氫氧化鈉的加入量來調(diào)節(jié)循環(huán)液的pH值。

1.2 工藝技術(shù)特點(diǎn)

煙氣脫硫設(shè)計(jì)特點(diǎn);煙氣脫硫設(shè)施采用噴射文丘里（JEV）型濕氣洗滌技術(shù)（以下簡稱WGS），PTU單元采用絮凝沉降原理脫除污水顆粒物，采用氧化曝氣工藝脫除污水中亞硫酸鹽帶來的COD。

①極低的系統(tǒng)壓降，正常開工狀態(tài)，可實(shí)現(xiàn)煙氣零壓降;

②在停循環(huán)泵的情況下，最高壓降不高于1.5kPa;

③極高的可靠性、極強(qiáng)的適應(yīng)性、實(shí)現(xiàn)長周期運(yùn)行;

④該系統(tǒng)流程簡單實(shí)用，故障率極低，可適應(yīng)催化裂化超溫、跑劑的各種工況;

⑤結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小;

⑥工程投資相對較低：與國內(nèi)外同類技術(shù)相比，投資降低30%左右。

2 設(shè)計(jì)參數(shù)

產(chǎn)品指標(biāo)：

催化煙氣脫硝單元的產(chǎn)品為脫除氮氧化物后的煙氣。煙氣經(jīng)脫硝處理后，進(jìn)入下游煙氣脫硫系統(tǒng)，流量為43.3×104Nm3/h-wet。脫硫單元產(chǎn)品主要為凈化煙氣和含鹽污水、催化劑泥漿。其中凈化煙氣排放指標(biāo)控制SO2≤100mg/Nm3（dry）;粉塵≤50mg/Nm3（dry）。煙氣經(jīng)本系統(tǒng)凈化處理后，經(jīng)煙囪直接排放。

3 運(yùn)行狀況及分析

脫硫裝置投產(chǎn)后，排放煙氣中二氧化硫基本控制在20mg/Nm3以下，顆粒物由110 mg/Nm3降到30mg/Nm3，特別是2017年3月開始摻煉西部油開始，脫硫入口二氧化硫濃度由230mg/Nm3漲至最高650mg/Nm3，出口二氧化硫排放指標(biāo)并未變大，只是脫硫耗堿量增加一倍左右，由此可知脫硫系統(tǒng)操作彈性較大，能承受原料性質(zhì)變化所帶來的沖擊。

節(jié)能：

①脫硫運(yùn)行中補(bǔ)充水選用中水，節(jié)約了大量新鮮水，約32t/h;

②對余鍋省煤器進(jìn)行擴(kuò)能改造后，同時(shí)對激波吹灰進(jìn)行改造，增加了蒸汽和聲波兩種吹灰設(shè)施，排煙溫度由改造前的210℃降低至160℃，降低了50℃，多回收熱量折算成中壓蒸汽，約7t/h;

③對吹灰系統(tǒng)加強(qiáng)維護(hù)，隨時(shí)跟蹤吹灰效果，保持低的排煙溫度。即提高了余鍋取熱效率，又降低了脫硫入口煙氣溫度，節(jié)約了脫硫洗滌用水，為裝置的節(jié)能工作做出貢獻(xiàn)。

4 結(jié)束語

2.8Mt/a催化裂化裝置再生煙氣脫硫脫硝改造，有效地降低了外排煙氣中污染物的排放，SO2質(zhì)量濃度從650mg/m3下降到20mg/m3，粉塵質(zhì)量濃度110mg/m3下降到30mg/m3，煙氣污染物排放低于國家排放標(biāo)準(zhǔn)，具有很好的環(huán)保效益。由于余鍋省煤器取熱能力增大，脫硝模塊壓降低，洗滌系統(tǒng)壓降低，對前部系統(tǒng)影響小，同時(shí)余熱鍋爐三套除灰系統(tǒng)的應(yīng)用，降低余熱鍋爐排煙溫度，減少煙氣壓降，增加了裝置能量回收，保證煙機(jī)工況，操作簡便，設(shè)備可靠，節(jié)能效果顯著。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃富，王清和，宋春峰，耿溪，陳東巖.煙氣脫硫脫硝技術(shù)在催化裂化裝置中的應(yīng)用[J].石油煉制與化工，2017 （10）.

作者簡介：

孫劍，工程師，2006年畢業(yè)于內(nèi)蒙古大學(xué)材料化學(xué)專業(yè)，現(xiàn)為呼和浩特石化分公司第一聯(lián)合技術(shù)員，從事熱工單元及脫硫脫硝設(shè)施生產(chǎn)技術(shù)的管理工作。