煙氣除塵工藝探討及布袋除塵器在MTO裝置應(yīng)用分析

關(guān)鍵詞：MTO;再生煙氣;袋式除塵器

1 前言

中安聯(lián)合MTO裝置采用中石化自行開(kāi)發(fā)的甲醇制烯烴工藝技術(shù)（S-MTO工藝）[1]，該工藝借鑒成熟的催化裂化流化床工藝，通過(guò)催化劑在流化床的連續(xù)反應(yīng)--再生方式，在一定溫度壓力下，對(duì)甲醇進(jìn)行轉(zhuǎn)化，生產(chǎn)聚合級(jí)乙烯、丙烯等基本有機(jī)化工原料。催化劑在高溫再生過(guò)程中，MTO裝置產(chǎn)生大量攜帶0～5μm催化劑細(xì)粉的再生煙氣，經(jīng)三級(jí)旋風(fēng)分離器分離、余熱回收后通過(guò)煙囪排向大氣。根據(jù)《石油化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB31571-2015）》規(guī)定，新建企業(yè)自2015年7月1日起，大氣污染物顆粒物排放限值為20mg/m3，因此中安聯(lián)合MTO裝置必須配套煙氣除塵設(shè)施。

2 常見(jiàn)的煙氣除塵工藝介紹

MTO裝置原料甲醇總硫、氮化物含量極低（總硫≤0.5ppm，氮化物≤1ppm），催化劑在反應(yīng)過(guò)程中生焦，在再生器燒焦后產(chǎn)生的高溫再生煙氣中SO2、NOx濃度（SO2平均10mg/m3，NOx平均30mg/m3）在《石油化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB31571-2015）》規(guī)定的限值以內(nèi)，但平均粉塵濃度為125mg/m3，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)排放限值20mg/m3。為滿足國(guó)家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，在裝置設(shè)計(jì)階段，就要考慮選擇一種技術(shù)可行的除塵工藝。目前工業(yè)上常用的除塵技術(shù)有旋風(fēng)除塵、濕法除塵、靜電除塵、袋式除塵等。

2.1 旋風(fēng)除塵

旋風(fēng)除塵器除塵機(jī)理是使含塵氣流作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，借助于離心力將塵粒從氣流中分離并捕集于器壁，再借助重力作用使塵粒落入灰斗。除塵器由進(jìn)氣管、排氣管、圓筒體、圓錐體和灰斗組成。旋風(fēng)除塵器優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于制造、安裝和維護(hù)管理，設(shè)備投資和操作費(fèi)用都較低，已廣泛用于從氣流中分離固體和液體粒子，或從液體中分離固體粒子。它適用于非黏性及非纖維性粉塵的去除，大多用來(lái)去除5μm以上的粒子，并聯(lián)的多管旋風(fēng)除塵器裝置對(duì)3μm的粒子也具有80～85%的除塵效率。它的主要缺點(diǎn)是對(duì)細(xì)小塵粒（<5μm）的去除效率較低。

2.2 濕法除塵

濕法除塵技術(shù)，也叫洗滌式除塵技術(shù)，是一種利用水（或其他液體）與含塵氣體相互接觸，伴隨有熱、質(zhì)的傳遞，經(jīng)過(guò)洗滌使塵粒與氣體分離的技術(shù)。

濕法除塵與干式除塵相比，優(yōu)點(diǎn)是：設(shè)備投資少，構(gòu)造比較簡(jiǎn)單;凈化效率較高，能夠除掉0.1μm以上的塵粒;設(shè)備本身一般沒(méi)有可動(dòng)部件，如制造材料質(zhì)量好，不易發(fā)生故障。更突出的優(yōu)點(diǎn)是，在除塵過(guò)程中還有降溫冷卻、增加濕度和凈化有害有毒氣體等作用，非常適合于高溫、高濕煙氣及非纖維性粉塵的處理，還可凈化易燃、易爆及有害氣體。缺點(diǎn)是：要消耗一定量的水（或液體）;粉塵回收困難;受酸堿性氣體腐蝕，應(yīng)考慮防腐;粘性的粉塵易發(fā)生堵塞及掛灰現(xiàn)象;冬季需考慮防凍問(wèn)題;除塵過(guò)程會(huì)造成水的二次污染。因此，濕法除塵適用于處理與水不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)、不發(fā)生粘結(jié)現(xiàn)象的各類粉塵及南方地區(qū)。濕法除塵一般用于催化裂化脫硫工藝中，用堿液洗滌催化劑，既能脫除SO2，也能脫除粉塵，使煙氣排放達(dá)標(biāo)。

主要的濕法除塵技術(shù)包括MECS的DynaWave技術(shù)、Belco公司的EDV技術(shù)、Exxon公司的WGS技術(shù)、UOP公司的THIOPAQ生物法技術(shù)、Cansolv公司的Cansolv-SOx技術(shù)等[2]。目前催化裂化裝置普遍采用美國(guó)杜邦BELCO技術(shù)公司的EDV5000濕法煙氣洗滌技術(shù)和Exxon公司W(wǎng)GS濕法洗滌技術(shù)。

2.3 靜電除塵

靜電除塵主要工作原理是含塵氣體經(jīng)過(guò)高壓靜電場(chǎng)時(shí)被電分離，塵粒與負(fù)離子結(jié)合帶上負(fù)電后，趨向陽(yáng)極表面放電而沉積。以往常用于以煤為燃料的工廠、電站，收集煙氣中的煤灰和粉塵，也有用于冶金中用于收集錫、鋅、鉛、鋁等的氧化物。

靜電除塵主要優(yōu)點(diǎn)是：凈化效率高，能夠捕集0.01um以上的細(xì)粒粉塵;阻力損失小，一般在20mm水柱以下;允許操作溫度高，一般可達(dá)250℃，特殊設(shè)計(jì)型號(hào)可達(dá)350～400℃甚至更高;處理氣體量大及自動(dòng)化程度高。主要缺點(diǎn)是：設(shè)備構(gòu)造復(fù)雜，要求設(shè)備調(diào)運(yùn)和安裝以及維護(hù)管理水平高;對(duì)粉塵介質(zhì)電阻有一定要求，對(duì)于不易帶電粉塵除塵效果不佳;受氣體溫度、濕度等操作條件影響較大。

2.4 袋式除塵

袋式除塵是一種較老的除塵技術(shù)，由于除塵效率高，不會(huì)造成二次污染，便于回收干料等性能，在國(guó)內(nèi)外的應(yīng)用越來(lái)越廣，占到所有除塵設(shè)備的80%以上。它的工作原理是含塵氣體由除塵器下部進(jìn)氣管道，經(jīng)導(dǎo)流板進(jìn)入灰斗時(shí)，由于導(dǎo)流板的碰撞和氣體速度的降低等作用，粗粒粉塵將落入灰斗中，其余細(xì)小顆粒粉塵隨氣體進(jìn)入濾袋室，由于濾料纖維及織物的慣性、擴(kuò)散、阻隔、鉤掛、靜電等作用，粉塵被阻留在濾袋內(nèi)，凈化后的氣體逸出袋外，經(jīng)排氣管排出。濾袋上的積灰用氣體逆洗法、噴吹脈沖氣流法去除，清除下來(lái)的粉塵下到灰斗，集中起來(lái)回收處理。

由于濾袋采用紡織的濾布或非紡織的氈制成，利用纖維織物的過(guò)濾作用對(duì)含塵氣體進(jìn)行過(guò)濾，袋式除塵器適用于捕集細(xì)小、干燥、非纖維性粉塵，在燃煤電站、水泥窯爐、瀝青攪拌、垃圾焚燒等煙氣凈化上有著廣泛應(yīng)用。

袋式除塵器的主要優(yōu)點(diǎn)是：除塵效率高，一般在99%以上，除塵器出口氣體含塵濃度在50mg/m3以內(nèi);結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)操作方便;投資小，在保證同樣高除塵效率的前提下，造價(jià)低于電除塵器;對(duì)粉塵的特性不敏感，不受粉塵及電阻的影響。袋式除塵器的主要缺點(diǎn)是：濾袋常受機(jī)械力作用，損壞較快，濾袋檢修與更換工作量大;不適用于凈化含有油霧、水霧及粘結(jié)性強(qiáng)的粉塵;不宜凈化有爆炸危險(xiǎn)或帶有火花的含塵氣體;不宜處理相對(duì)濕度較高的含塵氣體及高溫氣體。目前布袋材質(zhì)中尼龍只能耐溫80℃，奧綸可以耐溫130℃，滌綸可以耐溫140℃，經(jīng)過(guò)硅酮樹(shù)脂、石墨--聚四氟乙烯處理的玻璃纖維濾料可以耐溫250℃[3]。

3 MTO裝置再生煙氣除塵工藝比選

MTO裝置再生煙氣經(jīng)再生器一級(jí)、二級(jí)及三級(jí)旋風(fēng)分離器分離后，大部分催化劑已被回收利用，高溫?zé)煔庠俳?jīng)煙機(jī)、余熱鍋爐回收壓力能、熱能，到達(dá)除塵器入口煙氣工藝參數(shù)如表1。粉塵中粒徑≤5μm達(dá)94w%，旋風(fēng)除塵工藝很難滿足要求。MTO裝置采用中石化自主的S-MTO催化劑，該催化劑為SAPO-34分子篩[4]，很難帶電，而靜電除塵工藝要求粉塵易帶電移動(dòng)，所以也不可以選擇靜電除塵技術(shù)。目前已成熟應(yīng)用的MTO除塵工藝主要為濕法除塵和袋式除塵，但綜合考慮投資、除塵效果、后續(xù)廢水固廢等環(huán)保處理，MTO裝置采用袋式除塵工藝路線更為經(jīng)濟(jì)可行。

4 MTO裝置袋式除塵器簡(jiǎn)介及運(yùn)行效果分析

中安聯(lián)合MTO裝置采用新型高效HDMC系列脈沖布袋除塵器，采用進(jìn)口P84纖維+PTFE基布，PTFE乳液浸漬、高溫?zé)岫ㄐ汀TFE覆膜，并對(duì)濾袋作滲膜處理，解決了濾袋耐高溫、耐腐蝕的問(wèn)題，可滿足再生煙氣最高操作溫度240℃的工藝要求。

除塵器系統(tǒng)由箱體、袋室、灰斗和包裝機(jī)等組成，通過(guò)噴吹系統(tǒng)、卸料系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)和振打器等來(lái)實(shí)現(xiàn)反吹清灰。煙氣除塵系統(tǒng)流程如圖1所示，再生煙氣自余熱鍋爐出，一路經(jīng)進(jìn)氣閥進(jìn)入布袋除塵器，當(dāng)含塵煙氣進(jìn)入袋室前灰斗后，容積增大，使得氣流速度降低，加之氣流方向的改變，較粗的塵粒在灰斗就得到除塵。較細(xì)的塵粒隨煙氣在濾袋得到過(guò)濾后，通過(guò)氮?dú)夥创德淙牖叶穬?nèi)?；叶废虏坎贾糜蟹€(wěn)流鉸刀輸送設(shè)備，將粉塵輸送至廢劑罐打包處理。除塵器配備有大功率引風(fēng)機(jī)，通過(guò)在袋室出口抽氣，增加煙氣推動(dòng)力，將凈化煙氣排至煙囪;同時(shí)保證箱體內(nèi)負(fù)壓狀態(tài)，避免粉塵外泄至大氣。

MTO裝置首次投料試車以來(lái)，HDMC系列脈沖布袋除塵器運(yùn)行狀態(tài)良好，煙氣除塵效果明顯，凈化煙氣粉塵濃度長(zhǎng)期穩(wěn)定在10 mg/m3以下（如表2），在《石油化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB31571-2015）》規(guī)定限值以內(nèi)。按煙氣粉塵平均脫除率估算，每年可減少煙氣粉塵排放量約150t，產(chǎn)生了極大的環(huán)保效益。

5 結(jié)論

①通過(guò)對(duì)工業(yè)上常用的旋風(fēng)除塵、濕法除塵、靜電除塵、袋式除塵工藝優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析比較，袋式除塵技術(shù)更適用于MTO裝置煙氣除塵;

②HDMC系列脈沖布袋除塵器在中安聯(lián)合MTO裝置實(shí)際運(yùn)行效果良好，煙氣排放符合國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。

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作者簡(jiǎn)介：

還傳庚（1964- ），男，本科，工程師，研究方向：煤制烯烴行業(yè)安全環(huán)保管理。