呂 品，李學翔，王志強

(1.山東三維石化工程股份有限公司，山東淄博 255434；2.中國石化股份有限公司齊魯分公司勝利煉油廠)

催化裂化再生煙氣脫硫脫硝裝置運行效果分析

呂 品1，李學翔1，王志強2

(1.山東三維石化工程股份有限公司，山東淄博 255434；2.中國石化股份有限公司齊魯分公司勝利煉油廠)

催化裂化 再生煙氣 脫硫脫硝 鈉法 臭氧氧化 運行分析

含硫原油加工過程中排放的SO2是主要大氣污染物之一。催化裂化裝置再生煙氣中含有大量的SO2，NOx和顆粒物，這部分煙氣已成為重要的空氣污染源。隨著高硫原料比例不斷增加及環(huán)保要求的日益嚴格，催化裂化裝置再生煙氣排放面臨著越來越嚴格的限制和約束。對催化裂化裝置煙氣中SO2，NOx和顆粒物的脫除已成為煉油行業(yè)重要的環(huán)境保護課題[1-2]。

1 工藝及流程簡介

1.1 反應機理

1)脫硫反應。EDV?濕法煙氣脫硫的原理是：煙氣中的SO2與NaOH溶液逆向充分接觸反應，除去煙氣中的SO2，并洗滌煙塵凈化煙氣，實現(xiàn)達標排放，在洗滌塔內(nèi)的主要反應為：

(1)

(2)

(3)

(4)

在洗滌塔及PTU氧化罐內(nèi)的主要反應為：

(5)

2)脫硝反應。脫硝反應機理為：煙氣中的NO和NO2首先與臭氧發(fā)生氧化反應生成N2O5，N2O5與水反應生成硝酸，然后硝酸再與NaOH反應生成硝酸鈉，主要反應如下：

(6)

(7)

(8)

(9)

1.2 工藝流程

其工藝過程主要包括煙氣洗滌凈化和排液處理系統(tǒng)(簡稱PTU)兩部分。

1.2.1 煙氣洗滌凈化

煙氣洗滌凈化系統(tǒng)以NaOH溶液作為吸收劑，采用分層式的煙氣凈化處理程序，利用噴嘴噴出的吸收劑來凈化煙氣。主要包括噴淋冷卻吸收系統(tǒng)(含臭氧注入噴嘴和反應區(qū))、濾清模塊、水珠旋分器和煙囪等部分，這些設備元件被組合在洗滌塔內(nèi)，有效地減少了占地面積。

煙氣洗滌凈化系統(tǒng)流程如下：補給水和吸收劑分別送往洗滌塔，經(jīng)洗滌塔循環(huán)泵循環(huán)噴淋，與自下而上的煙氣進行逆向接觸，充分的進行反應。再生煙氣在洗滌塔內(nèi)被冷卻到飽和溫度，而后與含有吸收劑溶液的噴射液滴接觸，將顆粒物洗滌并吸收SO2。塔內(nèi)設有BELCO公司專有G400噴嘴，噴淋冷卻區(qū)設有1個噴嘴，形成與煙氣進入方向垂直的水簾；吸收區(qū)共分7層，每層設有一個噴嘴，形成與煙氣上升方向垂直的多個噴射水簾。降溫飽和后的氣體上行進入濾清模塊區(qū)除去細小顆粒，通過分布器分配進入10個濾清模塊文丘里管，每個濾清模塊上下方均設有一個專有F130噴嘴。煙氣通過濾清模塊產(chǎn)生降壓膨脹，顆粒物和酸性小液滴與水滴凝聚，被噴嘴噴出的高密度水簾過濾捕捉，進一步凈化煙氣。上升煙氣經(jīng)過塔上部水珠旋分器(6臺均布)將液滴與氣體分離。氣體通過上部的煙囪排入大氣，液滴匯聚后循環(huán)使用。洗滌塔底部漿液部分循環(huán)噴淋，小部分排入PTU處理。

洗滌塔氧化區(qū)所用的臭氧均來自臭氧發(fā)生器。氧氣進入到臭氧發(fā)生器中，產(chǎn)生質量分數(shù)10%～12%的臭氧，富含臭氧的氣體經(jīng)注入噴嘴進入到洗滌塔急冷區(qū)后部與煙氣混合，對煙氣中的NOx進行氧化脫硝。

EDV?煙氣洗滌凈化工藝流程見圖1。

圖1 EDV?煙氣洗滌凈化工藝流程

1.2.2 PTU系統(tǒng)

PTU處理洗滌塔排出漿液，其主要流程為：塔底派出漿液進入澄清器與絮凝劑混合進行固液分離，底部沉降顆粒經(jīng)過濾箱脫水后形成泥餅，外運處理。澄清器的上清液進入3臺串聯(lián)的氧化罐，經(jīng)空氣逐級氧化由Na2SO3轉化為Na2SO4，降低其COD，同時注堿調(diào)節(jié)排液pH值。之后經(jīng)污水過濾器過濾降低懸浮物量，最后經(jīng)冷卻器冷卻后實現(xiàn)達標排放。PTU系統(tǒng)工藝流程見圖2。

2 工藝特點

EDV?工藝有以下技術特點[3]：

1)洗滌塔是煙氣脫硫脫硝系統(tǒng)的核心設備，煙氣脫硫、脫硝和除塵均在塔內(nèi)完成。相關設備元件均被組合在洗滌塔內(nèi)，成為一個整體設備，高架放置，節(jié)省占地面積。洗滌塔和后處理設施PTU系統(tǒng)可因地制宜的分開布置，較好的利用催化裝置現(xiàn)場的小面積空地。

2)洗滌塔設有合理的水珠旋分器，可高效除去煙氣中的液滴，避免洗滌塔附近產(chǎn)生滴水或降雨。

3)洗滌塔設置了應對催化裝置極端工況下的聯(lián)鎖自保措施，并且操作簡單。系統(tǒng)運行穩(wěn)定，操作彈性大，可滿足與催化裝置長周期同步運行的需要。

圖2 PTU系統(tǒng)工藝流程

3 效果分析

齊魯石化800 kt/a催化裂化裝置再生煙氣凈化系統(tǒng)自2014年12月28日正式投用以來，運行穩(wěn)定，運行情況良好。2015年11月20—23日對煙氣脫硫脫硝系統(tǒng)進行了標定，標定結果顯示：運行效果達到或優(yōu)于設計要求。

3.1 再生煙氣

800 kt/a催化裂化裝置再生煙氣工藝參數(shù)見表1。

表1 再生煙氣工藝參數(shù)

3.2 產(chǎn)物

再生煙氣脫硫脫硝系統(tǒng)的產(chǎn)物主要包括凈化煙氣和凈化污水。

3.2.1 凈化煙氣

凈化煙氣工藝參數(shù)見表2，催化裂化再生煙氣污染物排放相關標準及排放限值見表3。

表2 凈化煙氣工藝參數(shù)

從表2和表3可以看出：凈化煙氣的SO2、NOx和顆粒物濃度滿足《石油煉制工業(yè)污染物排放標準》(GB 31570—2015)和《山東省區(qū)域性大氣污染物綜合排放標準》(DB 37/2376—2013)的排放要求。

3.2.2 凈化污水

凈化污水工藝參數(shù)及水污染物排放限值見表4。

表3 催化裂化再生煙氣污染物排放相關標準及排放限值

表4 凈化污水工藝參數(shù)

注：COD僅考慮了煙氣脫硫產(chǎn)生的COD，未考慮補充水帶來的COD。

從表4可以看出：凈化污水中pH值、COD等主要指標滿足《石油煉制工業(yè)污染物排放標準》(GB 31570—2015)的排放要求，污水可直排污水處理場處理。

4 結語

[1] 胡敏，郭宏昶，胡永龍，等.催化裂化可再生濕法煙氣脫硫工藝應關注的工程問題[J].煉油技術與工程, 2012,42(5): 1-7.

[2] 彭國峰，王瑞，黃富，等.煙氣脫硫脫硝技術在催化裂化裝置中的應用分析[J].石油煉制與化工，2015，13(3)：43-46.

[3] 唐紅年.幾種催化裂化裝置濕法煙氣脫硫技術淺析[J].煉油技術與工程, 2012,42(3): 1-5.

Analysis on operation effect of catalytic cracking off-gas desulphizationand denitrification unit

LVPin,LIXuexiang,WANGZhiqiang

(1.Shandong Sunway Petrochemical Engineering Co., Ltd., Zibo, Shandong,255434,China; 2. Shengli Refinery of Qilu Branch Co., SINOPEC, Zibo,Shandong,255434,China)

Process flow and characteristics of US BELCO company EDV?6000 wet off-gas desulphurization technology and LoTOxTMozone oxidation denitration technology are introduced. This technology was used for the purification regenerated off-gas of 800 kt/a catalytic cracking unit in Qilu Branch Co. Operation results show: SO2concentration is less than 30 mg/m3,NOxconcentration is less than 50 mg/m3and particle mass concentration is less than 20 mg/m3in purified off-gas, meet the emission requirements ofdischargestandardofpollutantsforpetroleumrefiningindustryGB 31570-2015 andShandongprovinceregionalintegratedemissionstandardofairpollutantsDB 37/2376-2013.

catalytic cracking;regenerated off-gas; desulhurization;denitrification; sodium method;ozone oxidation; application

2016-12-11。

呂品，男，山東三維石化工程股份有限公司工程師，現(xiàn)從事煙氣脫硫脫硝環(huán)境治理研究工作。電話：18615331462; E-mail：LVPIN@sdsunway.com.cn。

TQ111.16；X701

B

1002-1507(2017)05-0031-04