催化裂化再生烟气脱硫脱硝装置运行效果分析

吕 品，李学翔，王志强

(1.山东三维石化工程股份有限公司，山东淄博 255434；2.中国石化股份有限公司齐鲁分公司胜利炼油厂)

催化裂化再生烟气脱硫脱硝装置运行效果分析

吕 品1，李学翔1，王志强2

(1.山东三维石化工程股份有限公司，山东淄博 255434；2.中国石化股份有限公司齐鲁分公司胜利炼油厂)

催化裂化 再生烟气 脱硫脱硝 钠法 臭氧氧化 运行分析

含硫原油加工过程中排放的SO2是主要大气污染物之一。催化裂化装置再生烟气中含有大量的SO2，NOx和颗粒物，这部分烟气已成为重要的空气污染源。随着高硫原料比例不断增加及环保要求的日益严格，催化裂化装置再生烟气排放面临着越来越严格的限制和约束。对催化裂化装置烟气中SO2，NOx和颗粒物的脱除已成为炼油行业重要的环境保护课题[1-2]。

1 工艺及流程简介

1.1 反应机理

1)脱硫反应。EDV®湿法烟气脱硫的原理是：烟气中的SO2与NaOH溶液逆向充分接触反应，除去烟气中的SO2，并洗涤烟尘净化烟气，实现达标排放，在洗涤塔内的主要反应为：

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在洗涤塔及PTU氧化罐内的主要反应为：

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2)脱硝反应。脱硝反应机理为：烟气中的NO和NO2首先与臭氧发生氧化反应生成N2O5，N2O5与水反应生成硝酸，然后硝酸再与NaOH反应生成硝酸钠，主要反应如下：

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1.2 工艺流程

其工艺过程主要包括烟气洗涤净化和排液处理系统(简称PTU)两部分。

1.2.1 烟气洗涤净化

烟气洗涤净化系统以NaOH溶液作为吸收剂，采用分层式的烟气净化处理程序，利用喷嘴喷出的吸收剂来净化烟气。主要包括喷淋冷却吸收系统(含臭氧注入喷嘴和反应区)、滤清模块、水珠旋分器和烟囱等部分，这些设备元件被组合在洗涤塔内，有效地减少了占地面积。

烟气洗涤净化系统流程如下：补给水和吸收剂分别送往洗涤塔，经洗涤塔循环泵循环喷淋，与自下而上的烟气进行逆向接触，充分的进行反应。再生烟气在洗涤塔内被冷却到饱和温度，而后与含有吸收剂溶液的喷射液滴接触，将颗粒物洗涤并吸收SO2。塔内设有BELCO公司专有G400喷嘴，喷淋冷却区设有1个喷嘴，形成与烟气进入方向垂直的水帘；吸收区共分7层，每层设有一个喷嘴，形成与烟气上升方向垂直的多个喷射水帘。降温饱和后的气体上行进入滤清模块区除去细小颗粒，通过分布器分配进入10个滤清模块文丘里管，每个滤清模块上下方均设有一个专有F130喷嘴。烟气通过滤清模块产生降压膨胀，颗粒物和酸性小液滴与水滴凝聚，被喷嘴喷出的高密度水帘过滤捕捉，进一步净化烟气。上升烟气经过塔上部水珠旋分器(6台均布)将液滴与气体分离。气体通过上部的烟囱排入大气，液滴汇聚后循环使用。洗涤塔底部浆液部分循环喷淋，小部分排入PTU处理。

洗涤塔氧化区所用的臭氧均来自臭氧发生器。氧气进入到臭氧发生器中，产生质量分数10%～12%的臭氧，富含臭氧的气体经注入喷嘴进入到洗涤塔急冷区后部与烟气混合，对烟气中的NOx进行氧化脱硝。

EDV®烟气洗涤净化工艺流程见图1。

图1 EDV®烟气洗涤净化工艺流程

1.2.2 PTU系统

PTU处理洗涤塔排出浆液，其主要流程为：塔底派出浆液进入澄清器与絮凝剂混合进行固液分离，底部沉降颗粒经过滤箱脱水后形成泥饼，外运处理。澄清器的上清液进入3台串联的氧化罐，经空气逐级氧化由Na2SO3转化为Na2SO4，降低其COD，同时注碱调节排液pH值。之后经污水过滤器过滤降低悬浮物量，最后经冷却器冷却后实现达标排放。PTU系统工艺流程见图2。

2 工艺特点

EDV®工艺有以下技术特点[3]：

1)洗涤塔是烟气脱硫脱硝系统的核心设备，烟气脱硫、脱硝和除尘均在塔内完成。相关设备元件均被组合在洗涤塔内，成为一个整体设备，高架放置，节省占地面积。洗涤塔和后处理设施PTU系统可因地制宜的分开布置，较好的利用催化装置现场的小面积空地。

2)洗涤塔设有合理的水珠旋分器，可高效除去烟气中的液滴，避免洗涤塔附近产生滴水或降雨。

3)洗涤塔设置了应对催化装置极端工况下的联锁自保措施，并且操作简单。系统运行稳定，操作弹性大，可满足与催化装置长周期同步运行的需要。

图2 PTU系统工艺流程

3 效果分析

齐鲁石化800 kt/a催化裂化装置再生烟气净化系统自2014年12月28日正式投用以来，运行稳定，运行情况良好。2015年11月20—23日对烟气脱硫脱硝系统进行了标定，标定结果显示：运行效果达到或优于设计要求。

3.1 再生烟气

800 kt/a催化裂化装置再生烟气工艺参数见表1。

表1 再生烟气工艺参数

3.2 产物

再生烟气脱硫脱硝系统的产物主要包括净化烟气和净化污水。

3.2.1 净化烟气

净化烟气工艺参数见表2，催化裂化再生烟气污染物排放相关标准及排放限值见表3。

表2 净化烟气工艺参数

从表2和表3可以看出：净化烟气的SO2、NOx和颗粒物浓度满足《石油炼制工业污染物排放标准》(GB 31570—2015)和《山东省区域性大气污染物综合排放标准》(DB 37/2376—2013)的排放要求。

3.2.2 净化污水

净化污水工艺参数及水污染物排放限值见表4。

表3 催化裂化再生烟气污染物排放相关标准及排放限值

表4 净化污水工艺参数

注：COD仅考虑了烟气脱硫产生的COD，未考虑补充水带来的COD。

从表4可以看出：净化污水中pH值、COD等主要指标满足《石油炼制工业污染物排放标准》(GB 31570—2015)的排放要求，污水可直排污水处理场处理。

4 结语

[1] 胡敏，郭宏昶，胡永龙，等.催化裂化可再生湿法烟气脱硫工艺应关注的工程问题[J].炼油技术与工程, 2012,42(5): 1-7.

[2] 彭国峰，王瑞，黄富，等.烟气脱硫脱硝技术在催化裂化装置中的应用分析[J].石油炼制与化工，2015，13(3)：43-46.

[3] 唐红年.几种催化裂化装置湿法烟气脱硫技术浅析[J].炼油技术与工程, 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。

吕品，男，山东三维石化工程股份有限公司工程师，现从事烟气脱硫脱硝环境治理研究工作。电话：18615331462; E-mail：LVPIN@sdsunway.com.cn。

TQ111.16；X701

B

1002-1507(2017)05-0031-04