催化裂化煙氣脫硫除塵技術(shù)的應(yīng)用

大氣網(wǎng)訊:摘要:介紹高效布袋除塵+ 堿液濕法脫硫工藝在青島安邦煉化有限公司0. 5 Mt /a 催化裂化裝置煙氣脫硫除塵系統(tǒng)的應(yīng)用情況。催化裂化裝置余熱鍋爐和酸性氣焚燒爐混合煙氣經(jīng)過脫硫和除塵設(shè)施凈化后，SO2質(zhì)量濃度從2 930 mg /m3 降至12 mg /m3 ，顆粒物質(zhì)濃度從200 mg /m3 降至4 mg /m3 ，滿足《石油煉制工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》( GB 31570—2015) 要求。針對催化裂化混合煙氣顆粒物粒徑小、SO2濃度高的特點，該技術(shù)具有工藝流程簡單、脫硫除塵效率高、能量利用合理等優(yōu)勢，在催化裂化裝置煙氣治理領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。

青島安邦煉化有限公司( 簡稱青島安邦) 0. 5Mt /a 催化裂化裝置，采用“高效布袋除塵+ 堿液濕法脫硫”工藝對煙氣進(jìn)行治理。該技術(shù)除塵采用高效布袋除塵器，配套32% NaOH濕法脫硫工藝。催化裂化煙氣脫硫和除塵裝置投用后，污染物排放量得到明顯改善。對煙氣脫硫和除塵凈化系統(tǒng)在運行過程存在的問題進(jìn)行分析，并提出處理措施。

1 技術(shù)路線選擇

催化裂化煙氣濕法脫硫治理技術(shù)，在煙氣凈化過程中優(yōu)勢明顯。催化裂化煙氣濕法脫硫和除塵過程按脫硫產(chǎn)物是否回收，分為可再生循環(huán)吸收法和拋棄法兩大類。可再生循環(huán)吸收法將脫硫副產(chǎn)物以硫酸、硫磺、硫銨等形式加以回收，廢水排放量較少、脫硫劑消耗低，但工藝流程較為復(fù)雜，投資較高。拋棄法脫硫得到的物料沒有回收價值或者無法回收，脫硫過程產(chǎn)生大量廢水，但其工藝流程簡單、投資相對較低，在國內(nèi)應(yīng)用較多。

催化裂化煙氣治理技術(shù)在國外已發(fā)展多年，技術(shù)相對成熟。美國Belco公司的EDV 煙氣凈化工藝、美國Exxon公司的WGS 煙氣凈化工藝、德國GEA公司的EP-ABSORBER 煙氣凈化工藝，在國內(nèi)煉油廠應(yīng)用較多。國外技術(shù)煙氣凈化效果較好，但也存在液氣比大、壓力降較高、需要高額技術(shù)引進(jìn)費等劣勢。國內(nèi)對催化裂化煙氣脫硫技術(shù)研究起步相對較晚，但近年來發(fā)展非常迅速，主要有兩種技術(shù)路線。

旋流除塵+ 堿液濕法脫硫工藝: 采用旋流除塵和脫硫系統(tǒng)，使用堿性溶液作為吸收劑，在脫硫塔內(nèi)通過洗滌達(dá)到除塵和脫硫目的。采用濕法除塵和脫硫一體化，易導(dǎo)致脫硫溶液顆粒物磨損設(shè)備與管道。脫硫后排放廢水含高濃度催化劑顆粒物，難以治理。

布袋除塵+ 堿液濕法脫硫工藝: 采用先布袋除塵、后氫氧化鈉堿液脫硫的技術(shù)路線。催化劑顆粒物通過布袋除塵器收集后裝袋回收，對后端脫硫系統(tǒng)無影響。除塵器布袋為耐高溫PM2. 5專用濾料，對催化裂化煙氣有良好的凈化作用。脫硫后排放廢水顆粒物含量低，無需廢水處理設(shè)施即可達(dá)標(biāo)排放。

青島安邦采用高效布袋除塵+ 堿液濕法脫硫組合工藝路線，可適應(yīng)煙氣污染物濃度大幅度波動，滿足國家和地方環(huán)保排放要求。

2 煙氣排放狀況

催化裂化裝置余熱鍋爐外排煙氣量約90km3 /h，SO2質(zhì)量濃度約1 500 mg /m3，顆粒物質(zhì)量濃度約200 mg /m3，最大值約1 000 mg /m3。催化劑再生過程NOx質(zhì)量濃度約130 mg /m3，應(yīng)用降低氮氧化物助劑NOx質(zhì)量濃度降至40 mg /m3，余熱鍋爐煙氣參數(shù)見表1( 文中所列參數(shù)均指標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的參數(shù)) 。

0. 5 Mt /a 催化裂化裝置再生煙氣粉塵粒徑分布見表2，煙氣中0 ～ 5 μm 顆粒物占75. 6%，顆粒物粒徑較小且硬度大。煙氣中水蒸氣質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10% ～ 15%，運行煙氣溫度為220 ～ 250 ℃。

為解決廠區(qū)酸性氣治理問題，增加酸性廢氣焚燒爐一臺。酸性氣焚燒爐排放煙氣參數(shù)見表3，酸性廢氣煙氣量為10 dam3 /h，SO2質(zhì)量濃度約18 500 mg /m3，NOx質(zhì)量濃度約120 mg /m3，無顆粒物排放。

3 工藝技術(shù)簡況

3. 1 設(shè)計工況

0. 5 Mt /a 催化裂化裝置混合煙氣排放參數(shù)見表4。由表4 可以看出，催化裂化裝置混合煙氣排放SO2質(zhì)量濃度為2 930 mg /m3，NOx質(zhì)量濃度為48 mg /m3，顆粒物質(zhì)量濃度為200 mg /m3。SO2質(zhì)量濃度大于50 mg /m3，顆粒物質(zhì)量濃度大于30 mg /m3，超出石油煉制工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn); 混合后煙氣NOx質(zhì)量濃度小于100 mg /m3，滿足排放標(biāo)準(zhǔn)。因此，青島安邦0. 5 Mt /a 催化裂化裝置煙氣治理改造僅建設(shè)脫硫除塵設(shè)施。

3. 2 工藝原理

煙氣中SO2與水發(fā)生如下反應(yīng):

SO2 + H2O → H2SO3

H2SO3在短時間內(nèi)與氫氧化鈉溶液發(fā)生反應(yīng):

H2SO3 + 2NaOH → Na2SO3 + 2H2O

Na2SO3 + H2SO3 → 2NaHSO3

NaHSO3 + NaOH → Na2SO3 + H2O

氧化曝氣池通入O2將亞硫酸鈉氧化成硫酸鈉:

Na2SO3 + 1 /2O2 → Na2SO4

3. 3 工藝流程

2016 年9 月，0. 5 Mt /a 催化裂化裝置煙氣脫硫和除塵裝置投入試運行，流程如圖1 所示。催化裂化煙氣自余熱鍋爐來，經(jīng)過煙-水換熱器與軟化水換熱至180 ℃進(jìn)入布袋除塵器。軟化水通過煙氣加熱至95 ℃，送入余熱鍋爐除氧器。再生煙氣經(jīng)過加壓后與酸性氣焚燒爐煙氣混合進(jìn)入煙-煙換熱器，除塵煙氣與凈化煙氣換熱后進(jìn)入脫硫塔。煙氣與32%NaOH 逆流接觸脫除煙氣中二氧化硫，脫硫溶液通過塔釜排入氧化曝氣池。

4 運行狀況與分析

4. 1 煙氣排放

煙氣脫硫和除塵裝置運行參數(shù)見表5。催化裂化裝置廢氣排放量100 dam3 /h，顆粒物排放濃度小于20 mg /m3，SO2排放濃度小于50 mg /m3，NOx排放濃度小于100 mg /m3，滿足《石油煉制工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》( GB 31570—2015) 。煙氣脫硫除塵裝置堿液消耗量約50 t /d，由于酸性氣焚燒煙氣并入脫硫系統(tǒng)致使堿液消耗量較高。

4. 2 外排廢水

脫硫塔旁設(shè)有氧化曝氣池，通過羅茨鼓風(fēng)機對脫硫廢水進(jìn)行充分曝氣氧化?？紤]到脫硫廢水含鹽濃度較高，為避免對廠區(qū)現(xiàn)有污水處理系統(tǒng)產(chǎn)生不利影響，將脫硫廢水排入污水處理場混凝沉淀池，達(dá)標(biāo)后統(tǒng)一排放。外排廢水參數(shù)見表6，脫硫除塵裝置外排廢水量約7 m3 /h，進(jìn)入到脫硫廢水顆粒物約324 g /h，滿足《山東省半島流域水污染綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》( DB 37 /676—2007) 第一類和第二類污染物最高允許排放要求。

5 工藝技術(shù)特點

0. 5 Mt /a 催化裂化煙氣脫硫和除塵裝置自投用以來，各項脫硫除塵指標(biāo)正常。“高效布袋除塵+ 堿液濕法脫硫”技術(shù)可長周期運轉(zhuǎn)，生產(chǎn)同步率100%。脫硫劑溶液可以循環(huán)使用，節(jié)省運行費用、減少脫硫廢水排放量，不需要設(shè)置專門的廢水處理設(shè)施。煙氣顆粒物在煙氣脫硫前端過濾，降低顆粒物對下游設(shè)備影響。煙氣顆粒物濃度波動不會對煙氣凈化系統(tǒng)造成損害，也不會影響煙氣凈化效果。

催化裂化煙氣脫硫和除塵裝置針對不同溫位余熱，進(jìn)行合理的安排和利用。余熱鍋爐進(jìn)入布袋除塵器前設(shè)置煙-水換熱器，降低煙氣溫度、回收煙氣熱量。除塵器與脫硫塔之間設(shè)置煙-煙換熱器，提高脫硫后氣體排放溫度，降低脫硫塔入口煙氣溫度，有效減少水的汽化損耗。脫硫后排放煙氣達(dá)到80 ℃以上，避免形成煙囪雨。

6 存在的問題及處理措施

6. 1 煙氣溫度異常及處理措施

煙氣溫度異?？煞譃闊煔鉁囟瘸吆蜔煔鉁囟绕蛢煞N情況，主要會對布袋除塵器產(chǎn)生影響。如果余熱鍋爐出口煙氣溫度超出設(shè)計參數(shù)范圍，會對除塵器濾袋造成高溫?fù)p傷?？商岣哒{(diào)節(jié)煙-水換熱器軟化水量，來降低進(jìn)布袋除塵器前煙氣溫度。若煙氣溫度偏低則可能造成結(jié)露、腐蝕等問題。煙氣溫度較低時，煙氣將被自動切出凈化系統(tǒng)，避免對煙氣凈化設(shè)施造成損害。

6. 2 余熱鍋爐旁路密封

催化裂化裝置余熱鍋爐設(shè)有旁路，正常運行時旁路煙道擋板關(guān)閉。但在實際運行過程，由于煙道擋板密封不嚴(yán)，余熱鍋爐再生煙氣竄煙囪，導(dǎo)致煙囪煙氣排放污染物超標(biāo)。通過將余熱鍋爐旁路煙道擋板改為四偏心蝶閥，很好地解決了煙氣泄漏問題，并且回收煙氣熱量。

7 結(jié)束語

青島安邦0. 5 Mt /a 催化裂化裝置采用“高效布袋除塵+ 堿液濕法脫硫”工藝技術(shù)，可有效降低催化余熱鍋爐和酸性氣焚燒爐煙氣SO2和顆粒物濃度，滿足環(huán)保排放要求。煙氣脫硫和除塵裝置投入運行后每年可減排SO2約2 334 t，減排顆粒物約156 t。由于酸性氣焚燒爐并入煙氣脫硫除塵系統(tǒng)，使堿液消耗量較高，后期將通過酸性氣治理技術(shù)對其改進(jìn)，使企業(yè)經(jīng)濟效益與生態(tài)環(huán)境得到協(xié)調(diào)發(fā)展。