劉 威，田曉良

(中國(guó)石油工程建設(shè)公司大連設(shè)計(jì)分公司，遼寧 大連 116024)

WGS濕法煙氣脫硫技術(shù)在催化裂化裝置上的應(yīng)用

劉 威，田曉良

(中國(guó)石油工程建設(shè)公司大連設(shè)計(jì)分公司，遼寧 大連 116024)

中國(guó)石油錦西石化分公司1.0 Mt/a催化裂化裝置采用WGS濕法煙氣脫硫技術(shù)對(duì)煙氣進(jìn)行凈化處理，該技術(shù)不需要改造余熱鍋爐，且能夠適應(yīng)催化裂化裝置長(zhǎng)周期運(yùn)行的要求。運(yùn)行結(jié)果表明：該技術(shù)對(duì)煙氣中SO2和顆粒物的脫除率很高，且凈化煙氣中不夾帶堿液，SO2和顆粒物濃度達(dá)到《石油煉制工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(征求意見稿)的要求；該技術(shù)不影響原催化裂化裝置操作，煙氣壓降為負(fù)值，對(duì)煙機(jī)做功無不利影響；外排污水量很小，達(dá)到《遼寧省污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB21.1627—2008)的要求。

催化裂化煙氣 WGS濕法煙氣脫硫技術(shù) SO2顆粒物 污水

隨著國(guó)家和地方政府對(duì)環(huán)保要求的日益提高，對(duì)煉油企業(yè)污染物排放的要求也越來越高?！吨腥A人民共和國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十二個(gè)五年規(guī)劃綱要》中明確提出“主要污染物排放總量顯著減少，二氧化硫排放量減少8%”的約束性指標(biāo)。全國(guó)各地霧霾天氣多發(fā)，也使治理顆粒物污染成為整個(gè)社會(huì)迫在眉睫的問題。催化裂化裝置再生煙氣中SO2和顆粒物作為煉油廠主要污染源亟待治理。WGS濕法煙氣脫硫技術(shù)是世界上最早應(yīng)用的催化裂化裝置煙氣濕法洗滌技術(shù)，在國(guó)外已有近40年的成功應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，該技術(shù)由美國(guó)ExxonMobil公司研發(fā)，可以適應(yīng)任何類型催化裂

化尾氣，運(yùn)行穩(wěn)定。不會(huì)因?yàn)閃GS技術(shù)的運(yùn)行問題造成催化裂化裝置停工或減產(chǎn)，即使在跑催化劑和短時(shí)間停水、停電的情況下也能維持系統(tǒng)運(yùn)行。目前中國(guó)石油天然氣股份有限公司已買斷WGS技術(shù)的使用權(quán)，用于催化裂化裝置再生煙氣脫硫凈化。中國(guó)石油錦西石化分公司1.0 Mt/a催化裂化煙氣脫硫系統(tǒng)的處理量為15×104m3/h(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，濕基)，采用WGS技術(shù)。本文主要介紹WGS技術(shù)的特點(diǎn)及應(yīng)用效果。

1 工藝流程簡(jiǎn)介

WGS濕法煙氣脫硫的工藝流程示意見圖1。

圖1 WGS濕法煙氣脫硫的工藝流程示意

該工藝主要由兩部分組成：濕氣洗滌部分及廢液處理部分。濕氣洗滌部分的主要設(shè)備包括JEV型文丘里洗滌器、洗滌塔、煙囪和洗滌塔循環(huán)泵。煙氣以水平方式進(jìn)入噴射文丘里管，文丘里管上部噴射循環(huán)液，由于液體的抽吸作用，煙氣與循環(huán)液在喉徑處劇烈混合，經(jīng)擴(kuò)散段后進(jìn)入彎頭處脫除二氧化硫及固體顆粒物。煙氣與循環(huán)液以切線方式進(jìn)入洗滌塔，氣體先經(jīng)煙囪塔盤分液，再經(jīng)分液填料分液后排入大氣。

洗滌塔循環(huán)泵將循環(huán)液自塔底抽出，送至各文丘里管噴射器入口，用于增壓催化裂化煙氣，吸收煙氣中的二氧化硫、顆粒物等雜質(zhì)。泵出口處有一小股含固體顆粒物和鹽的廢液排至廢液處理部分。廢液處理部分的主要設(shè)備包括澄清器、氧化罐等。濕氣洗滌部分排出的廢液與絮凝劑在管道內(nèi)混合后送至澄清器。在澄清器內(nèi)，顆粒物絮凝沉降后從底部排出，澄清液從頂部溢流至氧化罐。澄清器底部的泥漿流入敞口的過濾箱內(nèi)濾水，固體作為“危廢”由專業(yè)公司處理；濾出的水排入地下濾液池。

氧化罐內(nèi)采用噴射曝氣形式，循環(huán)液體在氣液混合噴嘴內(nèi)與來自風(fēng)機(jī)的空氣充分混合，噴入氧化罐底部，空氣破碎成細(xì)小氣泡，空氣中的氧氣溶于循環(huán)液體中，在這一過程中亞硫酸鹽被氧化為硫酸鹽，污水的COD得以降低到50 mg/L以下。

2 化學(xué)反應(yīng)原理

在洗滌塔及氧化罐內(nèi)的主要反應(yīng)為：

3 工藝特點(diǎn)

WGS技術(shù)具有以下特點(diǎn)：(1) 長(zhǎng)周期運(yùn)行。WGS技術(shù)對(duì)催化裂化裝置的各種事故工況有較強(qiáng)的適應(yīng)性，目前國(guó)外單套裝置連續(xù)運(yùn)行的最長(zhǎng)時(shí)間為12年。(2) 系統(tǒng)壓降不大于1 kPa，甚至產(chǎn)生負(fù)壓降。正常操作工況下不影響煙機(jī)做功，不需要對(duì)余熱鍋爐進(jìn)行改造。(3) 煙氣不夾帶堿液。WGS技術(shù)采用3段脫液設(shè)計(jì)，可有效地避免堿液夾帶：第一步，煙氣與循環(huán)堿液的混合物沿切線方向進(jìn)入洗滌塔筒體，在離心力的作用下脫除一部分液體；第二步，洗滌塔筒體的上部設(shè)有一層煙囪塔盤，氣體通過煙囪塔盤時(shí)，夾帶的液體被截留下來回到塔釜內(nèi)；第三步，氣體經(jīng)過煙囪塔盤后再經(jīng)過特種填料，此填料可以將氣體中夾帶的微小水珠捕捉下來。(4) 內(nèi)件便于維護(hù)。WGS技術(shù)洗滌塔內(nèi)件結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，包括一層煙囪塔盤和一層填料，便于日常管理及維護(hù)。(5) 設(shè)備投資低。與同類技術(shù)相比，WGS技術(shù)所使用的所有設(shè)備均可實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，投資較低。

4 工業(yè)應(yīng)用效果分析

4.1 原料性質(zhì)

中國(guó)石油錦西石化分公司1.0 Mt/a催化裂化裝置的再生煙氣性質(zhì)見表1。由表1可見，煙氣中的顆粒物和SO2含量均超過《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 16297—1996)和《石油煉制工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(征求意見稿)的要求。

表1 催化裂化裝置再生煙氣性質(zhì)

4.2 產(chǎn)品指標(biāo)分析

催化裂化裝置增上WGS煙氣脫硫除塵系統(tǒng)后沒有對(duì)余熱鍋爐進(jìn)行改造，投用后，原催化裂化裝置未受影響，催化裂化裝置及WGS煙氣脫硫除塵系統(tǒng)均運(yùn)行平穩(wěn)。WGS煙氣脫硫除塵系統(tǒng)的產(chǎn)品主要包括凈化煙氣和凈化污水。

4.2.1 煙 氣 催化裂化裝置煙氣脫硫系統(tǒng)外排的凈化煙氣指標(biāo)如表2所示。從表2可以看出：凈化煙氣的SO2濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于現(xiàn)行的《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 16297—1996)的排放限值，且顯著低于即將實(shí)施的《石油煉制工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(征求意見稿)的排放要求；pH為4，說明凈化后的煙氣中沒有夾帶堿液，煙囪塔盤和填料的分液效果很好，凈化煙氣呈弱酸性是因?yàn)槠渲械腃O2在水中有一定的溶解度；余熱鍋爐出口壓力由原來的0.5 kPa變?yōu)?0.15 kPa，說明增上WGS系統(tǒng)后，煙氣的壓降不但沒有增大，還出現(xiàn)了負(fù)壓，煙機(jī)做功沒有受到不利影響。與同類技術(shù)相比，在壓降方面WGS技術(shù)減少約3 kPa，這對(duì)于煉油廠實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗非常有利。

表2 催化裂化煙氣脫硫系統(tǒng)的凈化煙氣指標(biāo)

注： 未投用WGS系統(tǒng)前余熱鍋爐出口壓力為0.5 kPa。

4.2.2 廢 液 中國(guó)石油錦西石化分公司污水外排標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行《遼寧省污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB 21.1627—2008)，該標(biāo)準(zhǔn)比目前執(zhí)行的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 8978—1996)和即將實(shí)施的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《石油煉制工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(征求意見稿)更為嚴(yán)格。催化裂化裝置煙氣脫硫系統(tǒng)的外排污水指標(biāo)如表3所示。從表3可以看出：WGS系統(tǒng)外排的凈化污水量較小，為3.2 t/h，其中COD和TSS指標(biāo)遠(yuǎn)低于污水處理廠的標(biāo)準(zhǔn)要求，可以排至污水處理廠；另外，COD指標(biāo)能夠滿足直排標(biāo)準(zhǔn)，TSS指標(biāo)略高于直排標(biāo)準(zhǔn)，由于排水量小，污水也可以排至污水外排出口監(jiān)測(cè)池，與監(jiān)測(cè)池中的大量水混兌后直排。

表3 催化裂化煙氣脫硫系統(tǒng)的外排污水指標(biāo)

注： 與原水相比，WGS系統(tǒng)洗滌下來的SO2和顆粒物會(huì)對(duì)COD和TSS指標(biāo)有影響。

5 結(jié) 論

中國(guó)石油錦西石化分公司1.0 Mt/a催化裂化裝置采用WGS技術(shù)后，外排煙氣中SO2和顆粒物的濃度顯著降低，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于現(xiàn)行排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。WGS技術(shù)不影響催化裂化裝置的運(yùn)行，不需對(duì)余熱鍋爐進(jìn)行改造，對(duì)煙氣有抽吸作用。WGS技術(shù)產(chǎn)生的污水量小，污染物濃度低，可排至污水處理廠，或混入污水外排出口監(jiān)測(cè)池直排。

[1] Brad Buecker.Wet-limestone scrubbing fundamentals[J].Power Engineering，2006，110(8)：32-37

APPLICATION OF WGS WET FLUE GAS DESULFURIZATION TECHNOLOGY IN FCC UNIT

Liu Wei， Tian Xiaoliang

(ChinaPetroleumEngineering&ConstructionCorp.DalianDesignCompany，Dalian，Liaoning116024)

In order to get clean regenerated flue gas with little SO2and PM， CNPC Jinxi Petrochemical Company built a wet flue gas desulfurization facility for 1 Mt/a FCC Unit. The facility used WGS technology， whose process is simple and equipment investment is low. It doesn’t need to modify heat recovery boiler but can fit long term operation of FCC unit. The WGS operation results show that SO2and PM removal rates are very high； the cleaned gas contains no alkali liquor. The SO2and PM emissions achieve the discharge standards for petroleum fefining industry (Exposure Draft). The facility has no bad effect on FCC unit and flue gas turbine； the flue gas pressure drop<0； the facility produce a little waste water that reaches the integrated wastewater discharge standard (DB 21.1627—2008) of Liaoning province.

FCC flue gas； WGS flue gas wet desulfurization； SO2；particulate matter；waste water

2014-11-13； 修改稿收到日期： 2015-01-12。

劉威，碩士，工程師，研究方向?yàn)镕CCU再生煙氣脫硫脫硝等。

劉威，E-mail： liuw-dl@cnpc.com.cn。