魏恒

摘 要：連續(xù)重整裝置連續(xù)運行過程中，隨著催化劑的老化，再生尾氣中的氯化物濃度不斷提高，嚴重污染環(huán)境，必須進行無害化處理;且嚴格控制大氣中污染物排放是國家倡導(dǎo)節(jié)能減排、保護環(huán)境的工作重點之一。通過裝置將再生尾氣中的氯化物進行重吸收，可以有效解決該問題。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

揚子石油化工有限公司芳烴廠的1#連續(xù)重整裝置設(shè)計時采用的是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程中，產(chǎn)生水的同時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到500～2500ppm（V），直接排放將造成嚴重的環(huán)境污染。

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

規(guī)定，自2017年7月1日起，在運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測達到了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 高溫煙氣冷卻方案

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

2.1.1 溢流堰保護段

通過對溢流堰保護技術(shù)與切向噴霧冷卻保護技術(shù)綜合性能比較的基礎(chǔ)上，在本次方案設(shè)計中第一級冷卻推薦采用溢流堰側(cè)壁液膜保護技術(shù)。溢流堰保護原理為：由高位槽供液的冷卻介質(zhì)進入溢流堰后，可以在設(shè)備內(nèi)壁上均勻形成一層保護水膜，將高溫氣體與器壁隔絕，實現(xiàn)對高溫段洗滌設(shè)備的保護。該技術(shù)方案的優(yōu)點為：①溢流堰冷卻介質(zhì)由高位設(shè)置的貯槽供給，液體分布方式簡單可靠，系統(tǒng)可靠性相對較高;②通過對貯槽有效容積的設(shè)計，可保證系統(tǒng)具有可靠的安全停機時間，在本次方案設(shè)計中裝置的安全停機時間（換向閥切換）為15min;③冷卻水沿切向進入溢流堰液體分布槽，在流動狀態(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)計中第二級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)與高溫煙氣在管道內(nèi)混合，從而實現(xiàn)高溫煙氣的急冷。在裝置正常運行情況下，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)故障情況下保護后段設(shè)備，在本次設(shè)計方案中急冷噴嘴設(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。上述三級冷卻設(shè)備構(gòu)成高溫煙氣冷卻系統(tǒng)，可有效對高溫煙氣進行洗滌冷卻，并保證整體設(shè)備的安全。

2.2 重整催化劑再生尾氣排風方案

催化劑再生塔為微正壓運行，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)計采用文丘里引射技術(shù)作為煙氣輸送方案，即：通過射流引射技術(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，該組份具有強酸性和強腐蝕性。為達到設(shè)計脫除指標，通過綜合比較各種酸性氣體凈化工藝方案的優(yōu)缺點后，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：煙氣中含有具有強氧化性的氯氣，其主要反應(yīng)有：Cl2+H2O-Cl-+ClO-

通過監(jiān)測循環(huán)洗滌液的pH值，動態(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到相應(yīng)設(shè)計指標。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，影響裝置運行，通過測定洗滌液循環(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）排放高溫煙氣經(jīng)管道匯合后送至尾氣凈化系統(tǒng)進行處理。高溫煙氣首先進入高溫煙氣溢流堰保護器，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煙氣與設(shè)備本體相隔離，可以保護設(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)安全停機時間為：15min。溢流堰保護方案在類似項目中已成功運用，具有成熟的使用經(jīng)驗，而且安全、可靠、簡單。溢流堰材質(zhì)為：C-276。

在溢流堰保護器下方管道內(nèi)設(shè)置有急冷噴嘴，高溫煙氣首先經(jīng)過一級噴霧冷卻進行預(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程中有較大的體積流量變化。經(jīng)過預(yù)冷卻的煙氣進入引射增壓洗滌器進行增壓的同時，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。通過喉管段的兩相流體通過擴張段回收系統(tǒng)能量，帶壓進入后續(xù)洗滌塔經(jīng)過氣液分離后，以克服后續(xù)洗滌塔的運行阻力。

在設(shè)計中引射增壓洗滌器對煙氣中酸性組份的脫除效率為：≥85%，為進一步對酸性組份的脫除，避免排放氣所含酸性組份對周邊裝置的影響，在本次方案設(shè)計中設(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入填料洗滌塔下部，通過離心方式進行氣液分離。氣液分離后的煙氣在塔內(nèi)經(jīng)過均布后由下而上通過洗滌填料層，與至上而下的循環(huán)洗滌液相接觸，進行酸性組份的精脫除，達到設(shè)計脫除指標后的凈化氣由洗滌塔上部排出，進入后續(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，以實現(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)場溶劑中間貯槽及加藥計量泵，輸送管線采用SS304。

4 結(jié)束語

近年來，隨著人們的環(huán)保意識越來越強，各個國家對于環(huán)境污染的控制越來越嚴格，許多大公司和科研機構(gòu)均大大加強了對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)重整裝置都需要進行再生尾氣處理。本文介紹的采用通過射流引射技術(shù)的重整再生廢氣脫氯工藝能適應(yīng)于微正壓環(huán)境，并能滿足國家現(xiàn)有環(huán)保指標的要求，具有很好的應(yīng)用前景。

參考文獻：

[1]閆昊東，程龍，楊炬波.重整催化劑再生中的氯吸附技術(shù)與堿洗技術(shù)[J].科技風，2010（06）：192.

[2]婁陽，程光劍，黃集鉞，李志宇.重整再生氣脫氯技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用進展[J].煉油與化工，2013，24（06）：4-7+60.