重整再生廢氣脫氯工藝介紹

魏恒

摘 要：連續(xù)重整裝置連續(xù)運(yùn)行過(guò)程中，隨著催化劑的老化，再生尾氣中的氯化物濃度不斷提高，嚴(yán)重污染環(huán)境，必須進(jìn)行無(wú)害化處理;且嚴(yán)格控制大氣中污染物排放是國(guó)家倡導(dǎo)節(jié)能減排、保護(hù)環(huán)境的工作重點(diǎn)之一。通過(guò)裝置將再生尾氣中的氯化物進(jìn)行重吸收，可以有效解決該問(wèn)題。本文介紹重整再生廢氣脫氯工藝。

關(guān)鍵詞：再生廢氣脫氯;引射增壓洗滌; 酸性組份堿洗

1 背景

揚(yáng)子石油化工有限公司芳烴廠的1#連續(xù)重整裝置設(shè)計(jì)時(shí)采用的是UOP第一代技術(shù)，催化劑再生單元操作壓力為常壓，再生能力907kg/h。重整催化劑使用的是具有以鉑為主的金屬功能和氯為主的酸性功能的雙功能催化劑，在催化劑再生的燒焦過(guò)程中，產(chǎn)生水的同時(shí)造成了雙功能催化劑上氯的大量流失，導(dǎo)致再生尾氣中含有大量的氯化氫組分。隨著雙功能催化劑的不斷老化，催化劑持氯能力不斷降低，再生尾氣中的氯化物濃度可以達(dá)到500～2500ppm（V），直接排放將造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。

根據(jù)《石油煉制工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB31570-2015）

規(guī)定，自2017年7月1日起，在運(yùn)行重整裝置排放的再生尾氣中氯化氫含量要求小于10mg/Nm3，非甲烷總烴含量要求小于30mg/Nm3;而目前1#重整再生尾氣中氯化氫含量實(shí)測(cè)達(dá)到了455～610mg/Nm3，非甲烷總烴含量約為256mg/Nm3;這部分再生尾氣不經(jīng)任何處理直接排向大氣，不僅污染環(huán)境，還對(duì)再生框架造成了腐蝕產(chǎn)生安全隱患。

2 工藝技術(shù)概述

2.1 高溫?zé)煔饫鋮s方案

由于催化劑再生裝置排放尾氣的設(shè)計(jì)溫度較高（設(shè)計(jì)溫度約為：566℃），所以采用組合式冷卻系統(tǒng)對(duì)再生尾氣進(jìn)行冷卻，并考慮相應(yīng)的應(yīng)急水保護(hù)措施，用來(lái)保證尾氣處理裝置的本質(zhì)安全。組合式冷卻系統(tǒng)共有三級(jí)冷卻：溢流堰保護(hù)段、噴霧急冷段和引射增壓洗滌冷卻。各級(jí)冷卻具體描述如下：

2.1.1 溢流堰保護(hù)段

通過(guò)對(duì)溢流堰保護(hù)技術(shù)與切向噴霧冷卻保護(hù)技術(shù)綜合性能比較的基礎(chǔ)上，在本次方案設(shè)計(jì)中第一級(jí)冷卻推薦采用溢流堰側(cè)壁液膜保護(hù)技術(shù)。溢流堰保護(hù)原理為：由高位槽供液的冷卻介質(zhì)進(jìn)入溢流堰后，可以在設(shè)備內(nèi)壁上均勻形成一層保護(hù)水膜，將高溫氣體與器壁隔絕，實(shí)現(xiàn)對(duì)高溫段洗滌設(shè)備的保護(hù)。該技術(shù)方案的優(yōu)點(diǎn)為：①溢流堰冷卻介質(zhì)由高位設(shè)置的貯槽供給，液體分布方式簡(jiǎn)單可靠，系統(tǒng)可靠性相對(duì)較高;②通過(guò)對(duì)貯槽有效容積的設(shè)計(jì)，可保證系統(tǒng)具有可靠的安全停機(jī)時(shí)間，在本次方案設(shè)計(jì)中裝置的安全停機(jī)時(shí)間（換向閥切換）為15min;③冷卻水沿切向進(jìn)入溢流堰液體分布槽，在流動(dòng)狀態(tài)下可保證塔器內(nèi)壁水膜的均勻性，防止設(shè)備內(nèi)壁局部斷流后的燒蝕。

2.1.2 噴霧急冷段

在設(shè)計(jì)中第二級(jí)冷卻采用噴霧急冷方式，即：在溢流堰管道內(nèi)設(shè)置霧化噴嘴，霧化后的冷卻介質(zhì)與高溫?zé)煔庠诠艿纼?nèi)混合，從而實(shí)現(xiàn)高溫?zé)煔獾募崩洹Ｔ谘b置正常運(yùn)行情況下，急冷噴嘴供液由系統(tǒng)設(shè)置的循環(huán)洗滌泵供液。為在系統(tǒng)故障情況下保護(hù)后段設(shè)備，在本次設(shè)計(jì)方案中急冷噴嘴設(shè)置有應(yīng)急水管線，應(yīng)急水可采用循環(huán)冷卻水或消防水。應(yīng)急管線切斷閥與系統(tǒng)循環(huán)泵出口流量、填料塔進(jìn)口煙氣溫度、貯液槽液位及高位槽液位相連鎖。

2.1.3 引射增壓洗滌器

第三級(jí)煙氣冷卻采用引射增壓洗滌器，該設(shè)備在冷卻再生尾氣的同時(shí)還具備煙氣增壓和洗滌脫除煙氣酸性組份的能力。上述三級(jí)冷卻設(shè)備構(gòu)成高溫?zé)煔饫鋮s系統(tǒng)，可有效對(duì)高溫?zé)煔膺M(jìn)行洗滌冷卻，并保證整體設(shè)備的安全。

2.2 重整催化劑再生尾氣排風(fēng)方案

催化劑再生塔為微正壓運(yùn)行，催化劑再生尾氣處理排放壓力為：0.1kPa（G），煙氣排放壓力不足與克服煙氣凈化設(shè)備阻力損失。本次設(shè)計(jì)采用文丘里引射技術(shù)作為煙氣輸送方案，即：通過(guò)射流引射技術(shù)，保證引射增壓洗滌器出口煙氣背壓滿足克服后續(xù)料洗滌塔阻力降的要求。在本方案中將向流洗滌技術(shù)和射流引射技術(shù)結(jié)合使用，使設(shè)備達(dá)到煙氣冷卻、洗滌和煙氣增壓等作用。

2.3 酸性組份堿洗工藝方案

重整催化劑再生尾氣中主要酸性組分為HCl，該組份具有強(qiáng)酸性和強(qiáng)腐蝕性。為達(dá)到設(shè)計(jì)脫除指標(biāo)，通過(guò)綜合比較各種酸性氣體凈化工藝方案的優(yōu)缺點(diǎn)后，推薦采用堿洗工藝。該工藝方案以氫氧化鈉為脫除劑。主要反應(yīng)方程式如下所示：煙氣中含有具有強(qiáng)氧化性的氯氣，其主要反應(yīng)有：Cl2+H2O-Cl-+ClO-

通過(guò)監(jiān)測(cè)循環(huán)洗滌液的pH值，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)加入氫氧化鈉溶液的量，可以保證再生尾氣中所含的氯化氫氣體的脫除效率達(dá)到相應(yīng)設(shè)計(jì)指標(biāo)。為保證脫出效率，循環(huán)洗滌液的pH值應(yīng)該控制在8.2～8.7之間。為了控制循環(huán)洗滌液中鹽溶液的濃度，防止在洗滌塔內(nèi)壁及填料層等處形成結(jié)晶，影響裝置運(yùn)行，通過(guò)測(cè)定洗滌液循環(huán)系統(tǒng)中流體的電導(dǎo)率，調(diào)節(jié)循環(huán)洗滌液外排的流量，以保證循環(huán)洗滌液中鹽溶液的濃度低于該鹽溶液的飽和度。

3 工藝流程概述

催化劑再生裝置（催化劑再生）排放高溫?zé)煔饨?jīng)管道匯合后送至尾氣凈化系統(tǒng)進(jìn)行處理。高溫?zé)煔馐紫冗M(jìn)入高溫?zé)煔庖缌餮弑Ｗo(hù)器，循環(huán)洗滌液在溢流堰產(chǎn)生上均布在設(shè)備內(nèi)壁上形成液膜將高溫?zé)煔馀c設(shè)備本體相隔離，可以保護(hù)設(shè)備內(nèi)襯。溢流堰采用高位槽供液方式，高位槽中貯液量保證系統(tǒng)安全停機(jī)時(shí)間為：15min。溢流堰保護(hù)方案在類似項(xiàng)目中已成功運(yùn)用，具有成熟的使用經(jīng)驗(yàn)，而且安全、可靠、簡(jiǎn)單。溢流堰材質(zhì)為：C-276。

在溢流堰保護(hù)器下方管道內(nèi)設(shè)置有急冷噴嘴，高溫?zé)煔馐紫冉?jīng)過(guò)一級(jí)噴霧冷卻進(jìn)行預(yù)冷卻，煙氣預(yù)冷卻的主要目的是為后續(xù)的增壓洗滌提供條件，防止在引射增壓洗滌器引射增壓過(guò)程中有較大的體積流量變化。經(jīng)過(guò)預(yù)冷卻的煙氣進(jìn)入引射增壓洗滌器進(jìn)行增壓的同時(shí)，在引射增壓洗滌器喉管處再生尾氣與洗滌液充分混合吸收，一方面將再生尾氣氣溫度進(jìn)一步降低降至飽和溫度，另一方面再生尾氣中大部分氯化氫組份經(jīng)洗滌液的洗滌得以脫除。通過(guò)喉管段的兩相流體通過(guò)擴(kuò)張段回收系統(tǒng)能量，帶壓進(jìn)入后續(xù)洗滌塔經(jīng)過(guò)氣液分離后，以克服后續(xù)洗滌塔的運(yùn)行阻力。

在設(shè)計(jì)中引射增壓洗滌器對(duì)煙氣中酸性組份的脫除效率為：≥85%，為進(jìn)一步對(duì)酸性組份的脫除，避免排放氣所含酸性組份對(duì)周邊裝置的影響，在本次方案設(shè)計(jì)中設(shè)置有二次洗滌設(shè)備：填料洗滌塔。填料洗滌塔采用塔槽合一方式，設(shè)備材質(zhì)為鋼襯四氟乙烯。為實(shí)現(xiàn)氣液混合兩相流體的有效分離，減少氣體夾帶液粒量，避免填料層因結(jié)晶造成系統(tǒng)運(yùn)行阻力升高及填料層局部穿透而影響洗滌效果。引射增壓洗滌器出口兩相流體沿切向進(jìn)入填料洗滌塔下部，通過(guò)離心方式進(jìn)行氣液分離。氣液分離后的煙氣在塔內(nèi)經(jīng)過(guò)均布后由下而上通過(guò)洗滌填料層，與至上而下的循環(huán)洗滌液相接觸，進(jìn)行酸性組份的精脫除，達(dá)到設(shè)計(jì)脫除指標(biāo)后的凈化氣由洗滌塔上部排出，進(jìn)入后續(xù)排氣筒高空排放。

洗滌塔主體材質(zhì)采用鋼襯新型乙烯基酯不飽和聚酯玻璃鋼材料，塔內(nèi)填料采用波紋板式的規(guī)整填料，規(guī)整填料材質(zhì)是改性耐溫聚丙烯。填料塔頂部安裝一套液體分布器，因塔面積較小，采用槽式液體分布器以保證液體分布均勻。

重整催化劑再生尾氣除氯裝置設(shè)置有一套洗滌液循環(huán)系統(tǒng)，設(shè)置有2臺(tái)洗滌液循環(huán)泵，為一用一備配置方案。分別供給溢流堰高位槽、霧化冷卻噴嘴、增壓洗滌噴嘴和填料塔液體分布器及洗滌液分析等。考慮到不同洗滌液供液點(diǎn)相差較大的供液壓力要求和安裝位差，因此在主要給液管上分別設(shè)置有流量計(jì)，以實(shí)現(xiàn)洗滌液量的有效供給。在循環(huán)管線上設(shè)置有pH值分析儀、電導(dǎo)率儀及氧化還原電位儀。分別對(duì)應(yīng)控制氫氧化鈉溶液添加量、廢水排放量。循環(huán)洗滌泵采用鋼襯PO，洗滌液輸送管道采用鋼襯PO。裝置內(nèi)設(shè)置有一套加藥系統(tǒng)，為氫氧化鈉溶液添加。加藥系統(tǒng)設(shè)置有現(xiàn)場(chǎng)溶劑中間貯槽及加藥計(jì)量泵，輸送管線采用SS304。

4 結(jié)束語(yǔ)

近年來(lái)，隨著人們的環(huán)保意識(shí)越來(lái)越強(qiáng)，各個(gè)國(guó)家對(duì)于環(huán)境污染的控制越來(lái)越嚴(yán)格，許多大公司和科研機(jī)構(gòu)均大大加強(qiáng)了對(duì)重整尾氣凈化處理技術(shù)的研發(fā)投入，出現(xiàn)了許多新工藝、新技術(shù)，特別是隨著環(huán)保要求越來(lái)越高，采用采用UOP第一代技術(shù)的連續(xù)重整裝置都需要進(jìn)行再生尾氣處理。本文介紹的采用通過(guò)射流引射技術(shù)的重整再生廢氣脫氯工藝能適應(yīng)于微正壓環(huán)境，并能滿足國(guó)家現(xiàn)有環(huán)保指標(biāo)的要求，具有很好的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)：

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