黃輝明
(福建聯(lián)合石油化工有限公司,福建 泉州 362800)
隨時社會的發(fā)展和進步,我國越來越重視環(huán)境保護和綠色發(fā)展。催化裂化催化劑再生煙氣自2017 年7 月1 日起,執(zhí)行SO2排放限值100mg/m3的標準[1]。降低催化裂化裝置再生煙氣SO2排放的主要技術(shù)有原料加氫脫硫、使用硫轉(zhuǎn)移助劑、煙氣洗滌處理[2]。為了實現(xiàn)催化煙氣的達標排放,國內(nèi)較多催化裂化裝置增設了煙氣濕法洗滌脫硫設施,但是煙氣脫硫設施運行成本較大。如果在催化裂化裝置適當使用硫轉(zhuǎn)移劑將是一種經(jīng)濟有效的解決方案,因為使用硫轉(zhuǎn)移劑無需裝置改造和增加設備投資、操作靈活簡便且不產(chǎn)生二次污染,還可減緩再生器及其下游設備的腐蝕[3]。
某催化裂化裝置加工能力230 萬噸/年,是由提升管反應沉降器和兩個再生器組成的三器高低并列結(jié)構(gòu)。催化裂化裝置自投用以來,經(jīng)歷了多次技術(shù)改造,于2017 年增設煙氣脫硫凈化設施,可實現(xiàn)外排煙氣的環(huán)保達標,但是煙氣脫硫設施在實際運行中存在吸收漿液循環(huán)量波動大和堿液消耗量大的問題。目前裝置加工的原料主要為加氫直餾蠟油和加氫脫瀝青油,未使用硫轉(zhuǎn)移劑時,催化煙氣脫硫前的SO2含量通常在700~900mg/m3。
CSC 硫轉(zhuǎn)移劑于2019 年5 月18 日開始使用,通過專用的自動加料器平穩(wěn)地加入催化再生器中。為確保試用順利進行,試用階段盡量保證催化裂化裝置原料性質(zhì)穩(wěn)定,并保持原料比例相對穩(wěn)定,裝置處理量保持在5200~6800t/d,同時優(yōu)化操作條件,保證催化劑燒焦效果,維持裝置平穩(wěn)生產(chǎn)。
本次試用共分3 個階段,即空白階段、快速加注階段、平穩(wěn)加注階段階段,采用平穩(wěn)加注階段與空白階段數(shù)據(jù)進行對比試用。其中空白階段為未加注硫轉(zhuǎn)移劑階段;對比階段為加注CSC 硫轉(zhuǎn)移劑階段達到系統(tǒng)催化劑總藏量4.0%(質(zhì)量分數(shù))的平穩(wěn)加注階段。
使用CSC 硫轉(zhuǎn)移劑后,干氣和液化氣的硫化氫含量更高,其他性質(zhì)沒有明顯變化。說明使用CSC 硫轉(zhuǎn)移劑能夠?qū)ⅰ傲颉睆脑偕鳠煔廪D(zhuǎn)移到反應器油氣中,對液化氣和干氣其他性質(zhì)沒有不良影響。
空白階段煙氣中SO2平均含量810mg/m3,在開始加注CSC 硫轉(zhuǎn)移劑后,隨著硫轉(zhuǎn)移劑加注量的增加,煙氣中SO2濃度逐步降低,至平穩(wěn)加注階段,煙氣中SO2含量可穩(wěn)定在150~350mg/m3,平均260mg/m3。
通過以上數(shù)據(jù)計算再生煙氣SO2脫除率:煙氣SO2脫除率=(空白數(shù)據(jù)的SO2濃度-添加硫轉(zhuǎn)移劑后的SO2濃度)/空白數(shù)據(jù)的SO2濃度×100%=(810-260)/810×100%=67.90%
說明在催化裂化反應再生條件下,CSC 硫轉(zhuǎn)移劑能夠保持較高的脫硫活性。
使用硫轉(zhuǎn)移劑前后,煙氣脫硫設施吸收漿液循環(huán)量變化趨勢見圖1。由圖1 可知,使用硫轉(zhuǎn)移劑前煙氣脫硫設施吸收漿液循環(huán)量波動較大,使用硫轉(zhuǎn)移劑后漿液循環(huán)量波動較小,改善了漿液的品質(zhì),提高了煙氣脫硫設施運行的穩(wěn)定性。
圖1 煙脫漿液循環(huán)量變化趨勢圖
使用硫轉(zhuǎn)移劑前后,煙氣脫硫設施堿液消耗量變化趨勢見圖2。由圖2 可知,隨著硫轉(zhuǎn)移劑的使用,煙氣脫硫設施堿液消耗量由300kg/h 左右降至125kg/h 左右,與再生煙氣SO2濃度下降的趨勢一致。
圖2 煙脫堿液消耗量變化趨勢圖
當前32%堿液價格約1200 元/噸,每年節(jié)省堿液費用=節(jié)省堿液消耗量×堿液價格=(300-125)÷1000×8400×1200÷10000=176.40 萬元/年。CSC 硫轉(zhuǎn)移劑按主催化劑4.0%的比例添加,使用成本約165.16 萬元/年,直接經(jīng)濟效益約11.24 萬元/年。此外,轉(zhuǎn)移到油氣中的H2S 經(jīng)過氣體脫硫處理后變成酸性氣到硫磺回收裝置回收,可多產(chǎn)硫磺產(chǎn)品約200t/a,當前硫磺價格約1100 元/噸,間接經(jīng)濟效益約22 萬元/年。
1)硫轉(zhuǎn)移劑添加量占系統(tǒng)催化劑總藏量的4%后再生煙氣中的SO2由810mg/m3降至260mg/m3,SO2脫除率達到67.90%。2)使用CSC 硫轉(zhuǎn)移劑可以降低煙氣脫硫設施吸收漿液中的懸浮物和COD,改善了漿液的品質(zhì),提高了煙氣脫硫設施運行的穩(wěn)定性,有利于裝置長周期運行。3)使用CSC 硫轉(zhuǎn)移劑有助于降低催化煙氣脫硫設施堿液消耗量,直接經(jīng)濟效益約11.24 萬元/年,間接經(jīng)濟效益約22 萬元/年。4)使用CSC 硫轉(zhuǎn)移劑后,裝置運行平穩(wěn),反再系統(tǒng)流化正常,對產(chǎn)品收率和產(chǎn)品性質(zhì)無不良影響。