催化裂化裝置煙氣脫硫脫硝改造及優(yōu)化運(yùn)行措施

中圖分類號(hào)：TQ599 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1004-0935（2025）06-0948-04

催化裂化裝置再生煙氣中主要污染物包括 SOx NOx ，以及粉塵（顆粒物），其主要來(lái)源于催化裂化裝置再生器燒焦時(shí)產(chǎn)生的煙氣[-3]。各級(jí)政府環(huán)保監(jiān)管部門對(duì) SOx 、 NOx ，以及顆粒物的排放標(biāo)準(zhǔn)越來(lái)越嚴(yán)格[45]。中國(guó)石化煉化公司 1.2Mt 年催化裂化裝置于2014年增設(shè)了煙氣脫硝、除塵、脫硫項(xiàng)目，并于2017年進(jìn)行相關(guān)技術(shù)改造，大幅減少煙氣中SO₂ 、 NO_X 、顆粒物的排放量，滿足了未來(lái)重點(diǎn)控制區(qū)域的環(huán)保要求。

1 工藝技術(shù)及概述

中國(guó)石化煉化公司催化裂化裝置煙氣脫硫單元為堿法脫硫，采用美國(guó)杜邦貝爾格（BELCO）公司的 EDV@5000 濕法洗滌技術(shù)，吸收劑為NaOH溶液；脫硝單元采用中國(guó)石化寧波工程公司與中石化（大連）石油化工研究院有限公司聯(lián)合開發(fā)的SCR技術(shù)，吸收劑為液氨；脫硫廢水處理單元采用中國(guó)石化寧波技術(shù)研究院開發(fā)的催化裂化脫硫廢水處理工藝。煙氣脫硫脫硝工藝主要包括煙氣脫硫、煙氣脫硝、脫硫廢水處理、靜電除塵4個(gè)主單元6-7]。煙機(jī)煙氣進(jìn)人CO焚燒鍋爐，完成煙氣余熱回收及脫硝。煙氣從CO焚燒爐出來(lái)，通過(guò)可調(diào)節(jié)擋板門

BAF002對(duì)煙氣流量進(jìn)行調(diào)節(jié)，達(dá)到煙氣合理分配，進(jìn)入洗滌塔（C-301）和綜合塔（C-303），完成煙氣除塵脫硫。

煙氣脫硫采用堿法，其基本原理是煙氣中的二氧化硫和水反應(yīng)生成亞硫酸溶液，亞硫酸溶液再和質(zhì)量分?jǐn)?shù) 30% 左右的 ΔNaOH 溶液發(fā)生酸堿中和反應(yīng)，生產(chǎn)亞硫酸鈉，其總反應(yīng)式如下9-]：

煙氣脫硝單元采用SCR工藝，使用 NH₃ 作為還原劑，將液氨經(jīng)液氨蒸發(fā)器變?yōu)榘睔夂髧娙牒械趸锏拇呋療煔庵?，在蜂窩狀催化的作用下，氨氣與氮氧化物發(fā)生催化還原反應(yīng)，生成氮?dú)夂退?/p>

主要反應(yīng)式如下：

4NH₃+4NO+O₂?4N₂+6H₂O

8NH₃+6NO₂?7N₂+12H₂O

2014年4月30日動(dòng)工，煙氣脫硫及廢水處理單元于12月30日投用，煙氣脫硝單元于2015年4月23日投入運(yùn)行，2017年3月公司進(jìn)行煉油結(jié)構(gòu)調(diào)整提質(zhì)升級(jí)改造項(xiàng)目，該項(xiàng)目對(duì)催化裂化裝置煙氣脫硫、脫硝系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)升級(jí)改造，脫硝反應(yīng)器完全更新，新建一座綜合脫硫塔，新舊煙氣脫硫塔，煙氣匯合后共用1套濕式靜電除塵系統(tǒng)進(jìn)一步除塵新增1臺(tái)脹鼓式過(guò)濾器。改造后催化煙氣中 NOx 含量為 61.19mg^?m^-3 、 SO₂ 含量為 3.97mg^?m^-3 、粉塵含量為 6.06mg^?m^-3 ，均較改造前有大幅下降，各項(xiàng)煙氣環(huán)保指標(biāo) 100% 達(dá)標(biāo)排放，能夠適應(yīng)新的、更加嚴(yán)格的國(guó)家、行業(yè)和地方環(huán)保法規(guī)。

2 相關(guān)技術(shù)改造措施

2.1增設(shè)主風(fēng)出口至氧化罐流程，停用氧化風(fēng)機(jī)

原氧化罐氧化風(fēng)由兩臺(tái)揚(yáng)程 68.6kPa ，流量4998.5m³?h^-1 ，功率 185kW 的氧化風(fēng)機(jī)提供。運(yùn)行部考慮主風(fēng)風(fēng)壓可達(dá) 250kPa 以上，可滿足作為氧化風(fēng)的要求，因此從主風(fēng)至CO焚燒爐及脫硫脫硝單元主線上引出一條支線至廢水處理單元氧化罐氧化風(fēng)線，利用主風(fēng)作為氧化罐氧化風(fēng)，同時(shí)停用氧化風(fēng)機(jī)。經(jīng)過(guò)此流程改造，每小時(shí)可節(jié)約用電185kW?h ，年節(jié)電 1620600kW?h ，同時(shí)含鹽廢水COD保持在 50mg^.L^-1 以下，主風(fēng)作為氧化風(fēng)的氧化效果良好。

2.2增設(shè)主風(fēng)機(jī)出口主風(fēng)至密封風(fēng)跨線流程，停運(yùn)密封風(fēng)機(jī)

煙氣進(jìn)入洗滌塔后，煙氣至水泥煙肉雙擋板蝶閥全關(guān)。為防止來(lái)自鍋爐煙氣向煙肉泄漏及引起低溫露點(diǎn)腐蝕，按原設(shè)計(jì)設(shè)置了兩臺(tái)功率為 22.5kW 的密封風(fēng)機(jī)；同時(shí)利用汽包連排污水對(duì)密封風(fēng)加熱密封風(fēng)機(jī)及加熱流程投用后，由于汽包連排污水?dāng)U容器后排污線由原來(lái)DN80縮小到DN50并經(jīng)密封風(fēng)加熱盤管后壓降增加，影響到汽包的正常排污，造成煙氣脫硫單元開工后鍋爐飽和蒸汽中活性硅含量呈現(xiàn)較大幅度的上升趨勢(shì)。經(jīng)過(guò)分析研究，由主風(fēng)機(jī)出口主風(fēng)管線引出一條（DN100）跨線接至密封風(fēng)機(jī)出口，停止密封風(fēng)機(jī)運(yùn)行后用主風(fēng)機(jī)進(jìn)行了替代。通過(guò)密封風(fēng)機(jī)的停運(yùn)每小時(shí)可節(jié)約用電22.5kW?h ，年節(jié)約用電 197 100kW?h □

2.3 脫水機(jī)增加主風(fēng)烘干流程

隨著國(guó)家及地方環(huán)保要求的進(jìn)一步提高，對(duì)于脫水機(jī)濾餅含水量的要求大大降低。運(yùn)行部一是根據(jù)催化劑細(xì)粉粒度的變化選擇合適的濾布；二是清理真空泵籠骨結(jié)垢，提高水環(huán)真空泵真空度。創(chuàng)新性地在脫水機(jī)濾布后端引入一路主風(fēng)，利用主風(fēng)溫度，對(duì)脫水機(jī)濾餅進(jìn)行烘干，極大地降低了濾餅含水量。改造前后脫水機(jī)濾餅含水量的對(duì)比見圖1和圖2。

2.4對(duì)脹鼓支撐籠骨排料孔徑擴(kuò)大

在保證支撐籠骨強(qiáng)度的情況下，第1周運(yùn)行中分別將3臺(tái)脹鼓式過(guò)濾器支撐籠骨的排料孔徑由6mm 擴(kuò)大至 8mm ，加強(qiáng)脹鼓過(guò)濾器的反沖洗效果。排料孔擴(kuò)徑至 8mm 后，脹鼓式過(guò)濾器更換濾膜后脹鼓式過(guò)濾器壓降一直保持在平穩(wěn)水平運(yùn)行，如圖3和圖4所示。

2.5新增罐區(qū)氣氨直供流程

為了降低現(xiàn)場(chǎng)勞動(dòng)強(qiáng)度及作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，降低液氨儲(chǔ)罐高液位運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，新增SCR脫硝模塊氣氨直供流程，并保留原流程作為應(yīng)急備用。液氨罐V-203保持液位 20%～30% ，一旦氣氨直供中斷或管網(wǎng)壓力不能滿足氨氣供應(yīng)，如短期內(nèi)無(wú)法恢復(fù)管網(wǎng)壓力或PICS-202過(guò)低，可以將氣氨直供變更為液氨流程，保證SCR脫硝模塊的正常供氨，確保外排煙氣氮氧化物指標(biāo)達(dá)標(biāo)。

2.6對(duì)濕式靜電除塵器進(jìn)行相關(guān)改造

裝置在新上濕式靜電除塵器兩年后，濕式靜電除塵器A2、A1區(qū)二次電壓先后回零，經(jīng)開人孔檢查發(fā)現(xiàn)設(shè)備內(nèi)部陰極線斷裂造成短路，進(jìn)而導(dǎo)致電除塵器電壓回零無(wú)法正常工作。由于材質(zhì)選擇問(wèn)題2021年大檢修在陰極大小梁上的鉛板升級(jí)為C276哈氏合金板，并在陰極線與固定板之間增加保護(hù)填充物，避免因陰極線的擺動(dòng)帶來(lái)的與固定板之間的磨蝕。降低陰極線斷裂的概率。

3 工藝優(yōu)化調(diào)整措施

3.1提高綜合塔及脫硫塔補(bǔ)水量

將綜合塔、脫硫塔凝結(jié)水補(bǔ)水量適當(dāng)提高，以此來(lái)加大塔底循環(huán)漿液的置換力度，使?jié){液系統(tǒng)顆粒物含量由之前的 2100mg^-L^-1 降低到 1 000mg?L^-1 以下，使脹鼓式過(guò)濾器的運(yùn)行處于正常負(fù)荷，保證對(duì)綜合塔、脫硫塔塔底漿液顆粒物的置換力度，加強(qiáng)了塔底循環(huán)漿液對(duì)煙氣粉塵的洗滌效果。

3.2 更換絮凝劑

針對(duì)原單一成分的聚丙烯酰胺絮凝劑不能適應(yīng)反再系統(tǒng)催化劑性質(zhì)改變的現(xiàn)象，及時(shí)研究討論，并通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)，最終確定了用最有效的復(fù)合型絮凝劑來(lái)代替單一成分的聚丙烯酰胺，以保證脹鼓式過(guò)濾器對(duì)廢液的處理量及過(guò)濾效果。更換絮凝劑后綜合塔回用水懸浮物含量平均 23.9mg?L^-1 （均小于控制指標(biāo) 60mg?L^-1 ）

3.3控制絮凝劑的加入量

運(yùn)行部根據(jù)復(fù)合型絮凝劑安全技術(shù)使用說(shuō)明書的要求以及現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)驗(yàn)情況，探索復(fù)合型絮凝劑的加入量。2021年1—7月，絮凝劑加注量平均值為 205mg^?L^-1 ，嚴(yán)格控制好絮凝劑的加入量，來(lái)滿足其工藝技術(shù)要求，絮凝劑加注量控制不得低于160mg?L^-1 。

3.4嚴(yán)格控制煙氣脫硫綜合塔和脫硫塔塔底pH值

嚴(yán)格控制煙氣脫硫綜合塔和脫硫塔的塔底 pH O塔底 pH 計(jì)在線分析和現(xiàn)場(chǎng)采樣分析比對(duì)，判斷塔底 ΔpH 值是否正常。在保證煙氣脫硫綜合塔和脫硫塔塔底在線pH分析儀表數(shù)據(jù)正常的情況下，嚴(yán)格控制綜合塔及脫硫塔塔底 pH 值保持在6.5＼～7.5。一方面保證絮凝劑的活性；另一方面保證設(shè)備管線不結(jié)垢。

3.5渣漿緩沖罐運(yùn)行程序的設(shè)定

渣漿緩沖罐運(yùn)行設(shè)計(jì)初始為手動(dòng)調(diào)節(jié)，由室內(nèi)根據(jù)脹鼓式過(guò)濾器排料情況手動(dòng)調(diào)整渣漿緩沖罐溢流閥的開關(guān)，不能保證下料后的沉降時(shí)間。為增強(qiáng)煙氣脫硫單元自控率，車間提出增加了渣漿緩沖罐自動(dòng)“收料-沉降-排上層液-等待收料”程序。通過(guò)該程序的設(shè)定，可實(shí)現(xiàn)渣漿緩沖罐從收料、沉降、排清液再到等待收料的自動(dòng)化，不僅增加了漿液的沉降時(shí)間，也為室內(nèi)操作提供了便利，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。綜合以上優(yōu)化措施的實(shí)施，年節(jié)約用水約 61320m³ ；年節(jié)約用電約 162 060+65 700+1 620 600+197100=2045460kW?h

3.6優(yōu)化再生器操作，降低再生器跑劑

調(diào)整反再系統(tǒng)操作，做到勤調(diào)微調(diào)，優(yōu)化控制再生器適宜的線速和壓降，控制好一再的藏量及一再的稀相密度，減少再生器催化劑耗損量。在異常工況下，適當(dāng)增加新鮮水補(bǔ)水量，降低系統(tǒng)顆粒物含量，保證脹鼓式過(guò)濾器降低煙氣脫硫綜合塔顆粒物的作用，增加煙氣脫硫綜合塔塔底循環(huán)漿液對(duì)煙氣粉塵的洗滌效果。

3.7調(diào)整氣動(dòng)管夾閥密封風(fēng)風(fēng)壓，對(duì)氣動(dòng)管夾閥 進(jìn)行外壁保溫

氣溫降低，氣動(dòng)管夾閥氣囊硬度變大，密封效果下降。對(duì)氣動(dòng)管夾閥外壁進(jìn)行保溫，可以有效提高氣動(dòng)管夾閥的密封效果，降低系統(tǒng)的二次污染，保證脹鼓式過(guò)濾器的處理量。

3.8適當(dāng)加大電除塵水沖洗頻次

根據(jù)電除塵運(yùn)行具體情況來(lái)調(diào)整電除塵水沖洗的頻次。在裝置運(yùn)行的初期，電除塵水沖洗可2＼～3d進(jìn)行1次。隨著運(yùn)行周期的增長(zhǎng)，可1d沖洗1次。在裝置運(yùn)行的末期，煙氣顆粒物明顯升高后，由原來(lái)的每天A/B區(qū)沖洗1次，改為每天沖洗A/B區(qū)2次。提高沖洗頻次粉塵由原來(lái)的 8mg?m^-3 ，降至 6.5mg?m^-3 。

3.9提高綜合塔底漿液循環(huán)量和消泡器循環(huán)量

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)漿液循環(huán)泵PY.305的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，在保證安全電流的情況下，提高漿液循環(huán)量，由原來(lái)的1000m³?h^-1 提高到 1 100m³?h^-1 ，盡可能地將粉塵洗滌至綜合塔塔底。對(duì)消泡器P306返塔入口進(jìn)行拆檢，發(fā)現(xiàn)小鐵片1塊，回裝后返塔量有所提升，更加有利于洗滌催化劑細(xì)分粉塵。

4改造優(yōu)化運(yùn)行效果

經(jīng)過(guò)優(yōu)化調(diào)整之后，外排含鹽廢水實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放，含鹽廢水 pH 平均值為8.53，COD平均值為 25.73mg?L^-1 ，懸浮物 29.48mg^.L^-1 ；催化煙氣中NOx 含量為 61.19mgm^-3 、 SO₂ 含量為 3.97mg^?m^-3 、粉塵含量為 6.06mg^?m^-3 ，均較改造前有大幅下降，各項(xiàng)煙氣環(huán)保指標(biāo) 100% 達(dá)標(biāo)排放（催化煙氣排放標(biāo)準(zhǔn)： NOx 含量不大于 100mg?m^-3 、 SO₂ 含量不大于50mg?m^-3 、粉塵含量不大于 10mgm^-3 ），并能夠適應(yīng)未來(lái)更加嚴(yán)格的國(guó)家、行業(yè)和地方環(huán)保法規(guī)。

5結(jié)論

針對(duì)催化裂化裝置再生煙氣中主要污染物不滿足排放標(biāo)準(zhǔn)的問(wèn)題，中國(guó)石化煉化公司采取多項(xiàng)改造措施，并優(yōu)化運(yùn)行操作。改造及優(yōu)化后，外排含鹽廢水實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放，含鹽廢水 ΔpH 平均值為8.53，COD平均值為 25.73mg?L^-1 ，懸浮物29.48mg^-L^-1 ;催化煙氣中 NOx 含量為 61.19mgm^-3 、SO₂ 含量為 3.97mg?m^-3 、粉塵含量為 6.06mg^?m^-3 ，均較改造前有大幅下降，各項(xiàng)煙氣環(huán)保指標(biāo) 100% 達(dá)標(biāo)排放，含鹽廢水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放，并能夠適應(yīng)新的更加嚴(yán)格的國(guó)家、行業(yè)和地方環(huán)保法規(guī)。

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Catalytic Cracking Unit Flue Gas Desulfurization and Denitrification

Transformation and Optimization Measures for Operation

LIN Chunyang

（Sinopec Jinan Refiningamp;Chemical Company， Jinan Shandong 25oio1， China）

Abstract： The main pollutants emitted by the catalytic cracking unit are SO₂ NO_x ，and particulate matter present in the regenerated flu gas.In2O17，SinocJinanRefiningandChemicalCompanycaredoutfuegasdesulfurizationanddentrificationtransfoation. Thefluegas scrubbingandabsorptionunit adopts theEDVwetscrubbing fluegas desulfurizationprocesstechnologyprovided by DuPontBellamp;Co.（BELCO）inthe UnitedStates，aswellas Sinopec'sdual cycle turbulent flow Venturi dustremovaland desulfurization technologywithindependentintelectualpropertyrights;Thedesulfurization wastewatertreatmentunitadoptsthe relevantprocesstechnologyprovidedbyinopec NingboTechnologyResearch Institute，andthedenitrficationpartadopttheSCR technology jointlydevelopedbySinopec NingboEnginering CompanyandSinopec （Dalian）PetrochemicalResearch InstituteCo， Ltd.After transformation and optimization， the NOx content， SO₂ content，and dust content in the catalytic flue gas were 61.19， 3.97， and 6.06mg?m^-3 ，respectively.Allofwhich were significantlyreducedcompared to before the transformation.Thecompliancerateof various flue gas environmental indicators was 100% ，and the saline wastewater can stably meet the emission standards，which can adaptto newand stricter national， industry，and local environmental regulations.

KeyWords： Catalytic cracking; Smoke;Desulphurization; Denitrification;Reform; Optimization