王國慶

連續(xù)重整再生煙氣脫氯技術(shù)工業(yè)應(yīng)用

王國慶

（中海石油煉化有限責(zé)任公司，北京 100010）

闡述了某石化企業(yè)重整（II）裝置UOP采用的第三代催化劑再生工藝采用最新的Chlorsorb 氯吸收技術(shù)，表明了其再生煙氣中的氯化氫和非甲烷總烴已無法滿足當(dāng)前環(huán)保要求，對(duì)比低溫脫氯和高溫脫氯兩種再生煙氣脫氯方案的優(yōu)缺點(diǎn)，并展示了低溫脫氯方案在某石化企業(yè)重整（II）裝置的應(yīng)用效果。

重整；再生煙氣；低溫脫氯；高溫脫氯

隨著國家對(duì)安全環(huán)保的高度重視，2015年7月1日國家實(shí)施的《GB 31570—2015 石油煉制工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》，該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了石油煉制工業(yè)企業(yè)及其生產(chǎn)設(shè)施的水污染物和大氣污染物排放限值、監(jiān)測(cè)和監(jiān)督管理要求，其中規(guī)定重整催化劑再生煙氣排放氯化氫＜10 mg/m3，非甲烷總烴＜30 mg/m3[1]。而根據(jù)某石化企業(yè)重整（II）再生煙氣日常分析，氯化氫質(zhì)量濃度為2～6 mg/m3，非甲烷總烴為2 000～4 950 mg/m3，顯然不符合最新國家排放標(biāo)準(zhǔn)。面對(duì)我國嚴(yán)格的環(huán)保新標(biāo)準(zhǔn)，某石化企業(yè)重整（II）通過實(shí)施技術(shù)改造在催化劑再生煙氣排放后路新增兩臺(tái)脫氯罐，日常保證一開一備，使用低溫固定床脫氯技術(shù)，高效解決再生煙氣中氯化氫含量高的問題，避免氯化氫對(duì)設(shè)備和環(huán)境的污染。同時(shí)，將新增煙氣脫氯罐后路改至加熱爐的風(fēng)道中，一方面有效地脫除再生煙氣中的非甲烷總烴，另一方面合理利用煙氣余熱，提高了加熱爐熱效率。分析了脫氯罐的投用以及日常操作中的注意事項(xiàng)，以供同行借鑒。

1 再生煙氣中HCl和非甲烷總烴的來源

某石化企業(yè)重整（II）采用UOP第三代催化劑再生工藝“CycleMax Chlorsorb”，實(shí)現(xiàn)催化劑連續(xù)循環(huán)，同時(shí)完成催化劑再生，主要包括除塵、燒焦、氧/氯化、干燥、還原等步驟，催化劑的循環(huán)和再生由催化劑再生控制系統(tǒng)CRCS來控制。其中燒焦步驟是催化劑中的焦碳在氧氣存在下的燃燒反應(yīng)，生成二氧化碳和水，放出熱量。其中產(chǎn)生的水會(huì)造成催化劑載體上吸附的氯大量流失，導(dǎo)致再生煙氣中含有大量HCl組分。并且隨著裝置運(yùn)行周期變長，催化劑因多次再生比表面積下降，催化劑氯吸附能力降低，為確保催化劑良好的酸性功能，系統(tǒng)注氯量將大幅提高，這也將導(dǎo)致裝置末期再生煙氣HCl含量的增加。UOP第三代催化劑再生工藝采用最新的Chlorsorb 氯吸收技術(shù)，以替代傳統(tǒng)的堿洗脫氯技術(shù)。待生劑通過與待生劑分離料斗預(yù)熱區(qū)待生劑淘析風(fēng)機(jī)來的預(yù)熱氣接觸，進(jìn)行預(yù)熱。這股氣中的一部分在一個(gè)加熱器中用蒸汽加熱，然后和分離料斗從待生劑淘析風(fēng)機(jī)來的未經(jīng)加熱的氣體混合，控制氣體溫度。這些氣體向上穿過催化劑和多余的淘析氣混合。催化劑向下移動(dòng)進(jìn)入氯吸附罐（UOP最新的Chlorsorb 氯吸收技術(shù)已將分離料斗下部的分離區(qū)分離出來，單獨(dú)作為一個(gè)氯吸附罐，以便于檢修作業(yè)），穿過分離料斗和氯吸附罐之間的輸送管壓力下降（氯吸附罐的壓力與再生器相同）。再生器排出的再生氣在再生器冷卻器中同冷卻風(fēng)機(jī)來的熱空氣換熱后降溫。再生氣穿過氯吸附罐中的催化劑，利用重整催化劑的鋁載體在不同溫度下有不同的持氯能力，降溫時(shí)，催化劑持氯能力上升，再生氣中的氯被催化劑吸附。這樣既降低注氯量，又取消了含堿污水的排放。Chlorsorb氯吸收技術(shù)理論上的HCl脫除率能達(dá)到98%，但隨著裝置運(yùn)行時(shí)間變長，重整催化劑持氯能力下降，再生系統(tǒng)補(bǔ)氯量增加，再生煙氣中的HCl含量也隨之升高[1]；同時(shí)氯吸附區(qū)中再生煙氣在排大氣前與含烴的待生催化劑接觸，容易將催化劑中的非甲烷總烴夾帶到大氣中，導(dǎo)致再生煙氣排放時(shí)含有非甲烷總烴。

針對(duì)再生煙氣中的非甲烷總烴，裝置在工藝方面進(jìn)行了調(diào)整：一方面提高了反應(yīng)器底部催化劑收集器吹掃置換氣的流量至1 500 Nm3/h，置換氣溫度提至180 ℃，以減少催化劑中油氣的攜帶；另一方面，在再生系統(tǒng)熱停時(shí)，盡快將置換氣溫度提高至220 ℃，以減少反應(yīng)器內(nèi)部油氣的冷凝，以降低除塵系統(tǒng)中油氣的累積。通過熱停后催化劑卸粉塵操作發(fā)現(xiàn)，已基本無明油出現(xiàn)，但仍有少量的油氣味。通過工藝調(diào)整后，再生煙氣中非甲烷總烴含量有所降低，但仍不能滿足環(huán)保排放指標(biāo)要求。

圖1 Chlorsorb 氯吸附流程

2 改造方案

通過技術(shù)調(diào)研獲悉[2-6]，目前國內(nèi)采用UOP氯吸附技術(shù)的重整裝置為解決再生煙氣中HCl和非甲烷總烴超標(biāo)的問題，主要有兩種方案：1）再生煙氣進(jìn)行低溫脫氯，然后煙氣進(jìn)入加熱爐燃燒；2)再生煙氣進(jìn)行高溫脫氯，煙氣回到氯吸附區(qū)的冷卻器冷卻后排放大氣。這兩種方案各有優(yōu)缺點(diǎn)，詳見表1。

對(duì)比目前國內(nèi)同類重整裝置技術(shù)改造后的經(jīng)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)多個(gè)采用高溫脫氯方案的同類高溫脫氯后的煙氣非甲烷總烴仍然無法達(dá)標(biāo)，需要進(jìn)一步改造。因此，經(jīng)論證后某石化企業(yè)重整（II）采用低溫脫氯方案，確保再生煙氣HCl和非甲烷總烴排放值達(dá)標(biāo)。

3 低溫脫氯改造技術(shù)介紹

再生煙氣經(jīng)過氯吸附罐初步回收HCl后，再進(jìn)入再生煙氣脫氯罐進(jìn)行脫氯，滿足氯化氫排放值≤10 mg/Nm3的要求，兩個(gè)脫氯罐一用一備，每罐的設(shè)計(jì)使用壽命為8個(gè)月；脫氯后煙氣進(jìn)入到重整圓筒爐余熱回收系統(tǒng)F102、F205風(fēng)道，進(jìn)入爐膛內(nèi)燃燒，滿足非甲烷總烴排放值≤30 mg/Nm3的要求。自氯吸附罐來再生煙氣排至煙囪和進(jìn)圓筒爐F102、F205風(fēng)道可以通過聯(lián)鎖切斷閥進(jìn)行切換，正常生產(chǎn)時(shí)進(jìn)加熱爐燃燒，在停開工、圓筒爐事故處理時(shí)切換至煙囪，在保證裝置滿足環(huán)保要求的同時(shí)，又可保證裝置的安全運(yùn)行。項(xiàng)目改造后流程見圖2。

表1 高溫脫氯和低溫脫氯優(yōu)缺點(diǎn)

4 低溫脫氯方案效果

自重整再生煙氣脫氯項(xiàng)目改造完成并投用后，系統(tǒng)運(yùn)行安全穩(wěn)定，聯(lián)鎖投用正常。投用后的再生煙氣的氯化氫排放值≤10 mg/Nm3，非甲烷總烴排放值≤30 mg/Nm3，詳情見表2。

表2 低溫脫氯效果分析表

同時(shí)，較高溫度的再生煙氣引入F102和F205風(fēng)道后，一定程度上提高的爐子助燃空氣的溫度，有助于回收再生煙氣的熱量，提高爐子熱效率。再生煙氣低溫脫氯流程于2022年3月4日16點(diǎn)12分開始投用，18點(diǎn)22分正式投用完成，在此期間，F(xiàn)102和F205風(fēng)道溫度見表3。由表可知，自再生煙氣低溫脫氯改造投用后，爐子風(fēng)道溫度各提高了2 ℃左右。

圖2 低溫脫氯改造流程

表3 高溫脫氯和低溫脫氯優(yōu)缺點(diǎn)

5 日常操作要點(diǎn)

UOP再生單元氯吸附罐一般位于反再框架的上部，因此新增脫氯罐可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)空間以及日后換劑操作的便攜性進(jìn)行布局：將脫氯罐布局在反再框架上臨近氯吸附罐或置于地面上。因脫氯罐出口煙氣排至加熱爐風(fēng)道，所以管線一般較長。

1）在日常操作中應(yīng)注意伴熱管線的檢查，選取測(cè)溫點(diǎn)進(jìn)行定期測(cè)溫，在北方冬季尤為重要，以防止煙氣冷凝后形成酸性腐蝕。沿海地區(qū)做好管線保溫檢查，防止低溫保溫層下腐蝕。

2）對(duì)于低溫脫氯罐，確保保溫完好，相應(yīng)閥門法蘭、人孔、卸劑孔以及儀表引壓線等做好保溫、伴熱，防止盲端腐蝕。同時(shí)，做好在用脫氯罐差壓監(jiān)控，防止脫氯劑因煙氣中水分含量過大導(dǎo)致板結(jié)。

3）脫氯罐換劑完成進(jìn)行投用時(shí)，在罐體伴熱蒸汽投用后采用短時(shí)間大量引入煙氣的方式進(jìn)行投用，盡量降低煙氣中水份遇到低溫脫氯劑而大量凝結(jié)成明水；此外，在低溫脫氯劑裝填過程中，因?yàn)槊撀葎┨匦詴?huì)吸附空氣中的水分，在脫氯罐投備用期間，定期對(duì)低點(diǎn)進(jìn)行排凝作業(yè)。

6 結(jié)語

面對(duì)日趨嚴(yán)格的環(huán)保新標(biāo)準(zhǔn)以及連續(xù)重整裝置UOP Chlorsorb工藝運(yùn)行中普遍存在的問題，某石化企業(yè)重整（II）裝置結(jié)合目前國內(nèi)同類裝置技改案例的優(yōu)缺點(diǎn)，將再生煙氣后路排大氣經(jīng)改造后變更為進(jìn)低溫脫氯罐脫氯處理，并將低溫脫氯罐出口煙氣引至加熱爐焚燒，有效提高了再生煙氣脫氯效果，滿足新了的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)對(duì)再生煙氣的排放要求。同時(shí)，總結(jié)了日常維護(hù)及換劑期間脫氯罐的操作要點(diǎn)，以供參考。

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Industrial Application of Dechlorination Technology in Continuous Reforming Regeneration Flue Gas

（CNOOC Refining & Chemical Co., Ltd., Bejing 100010, China)

The third-generation catalyst regeneration process adopted by a petrochemical reforming (II) UOP adopts the latest ChlorsorbTM chlorine absorption technology, but the hydrogen chloride and non-methane total hydrocarbons in the regeneration flue gas can no longer meet the current environmental protection requirements. The advantages and disadvantages of the low-temperature dechlorination and high-temperature dechlorination schemes for regenerative flue gas dechlorination were compared, and the application effect of the low-temperature dechlorination scheme in a petrochemical reforming (II) was demonstrated.

Reforming; Regeneration flue gas; Low temperature dechlorination; High temperature dechlorination

TQ014

A

1004-0935（2023）09-1374-04

2023-02-15

王國慶（1988-），男，遼寧省錦州市人，中級(jí)工程師，工程管理碩士，2021年畢業(yè)于遼寧石油化工大學(xué)石油煉制專業(yè)，研究方向：石油煉制、原油計(jì)劃管理。