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天津分公司280万t/a催化裂化装置烟气脱硫脱硝技术方案研究

北极星大气网  来源:当代化工  作者:张宝龙 李勇等  2020/3/2 13:43:47  我要投稿  

北极星大气网讯:摘要: 基于当前超低排放标准要求,着重介绍了中石化天津分公司炼油改造项目280万t/a催化裂化装置烟气脱硫脱硝设施工艺的选择与论证,最终确定采用SCR脱硝+钠法烟气除尘脱硫工艺,实现催化锅炉烟气多组分污染物协同净化处置,外排烟气颗粒物≤10 mg·Nm-3、SO2≤30 mg·Nm-3、NOx≤80 mg·Nm-3,为石化企业催化锅炉烟气净化脱硫脱硝一体化治理工艺选择提供参考和借鉴.

天津分公司炼油产品结构调整及油品质量升级改造项目中新建 280 万 t/a 重油催化裂化装置,为确保再生烟气二氧化硫、氮氧化物和颗粒物排放符合最新环保要求,需要配套烟气除尘和脱硫脱硝单元。

根 据 《 石 油 炼 制 工 业污 染 物 排 放 标 准 》(GB31570-2015)规定,自 2017 年 7 月 1 日起,各石油化工企业的催化裂化装置产生的再生烟气中SO 2 、NOx与颗粒物分别不大于 100、200 和 50mg·Nm-3 ,对于地处国土开发密度高、环境承载能力小、生态环境脆弱的敏感地区的企业要执行特别排放限制,控制其催化裂化装置再生烟气SO 2 、NOx与颗粒物分别不大于 50、100 和 30 mg·Nm-3 。天津分公司地处京津冀敏感区域,污染物排放的环保要求更为严格 。

1 催化烟气除尘脱硫脱硝技术概述

早期FCCU烟气治理,采用单独净化粉尘处理技术,主要采用静电除尘器、耐高温的过滤器、旋风分离(TSS)以及湿法洗涤技术等。近年来,国家环保标准中对催化裂化装置排放烟气中的SO2 和NOx也作了规定,随着环保标准对排放要求的提高,静电除尘技术受到占地面积大、除尘效率不能满足要求、无法脱除SO 2 和NOx等条件制约,逐步被效率更高、能同时除尘脱硫的湿法除尘所替代。目前控制催化裂化装置再生烟气中二氧化硫和氮氧化物排放的主要措施有:烟气脱硫脱硝、使用硫转移剂和脱硝助剂、原料加氢处理 。

1.1 烟气除尘技术介绍

1.1.1 静电除尘

烟气顺向通过除尘器,电场作用下给催化剂粉尘附电,附电粒子在场强作用下被吸附到收集板上,定期通过震打系统将收集板催化剂粉尘回收到灰斗中,达到降低烟气中粉尘浓度的效果。静电除尘原理如图 1 所示。

1.jpg

除尘器的进口有均流装置,多采用两个多孔板,使烟气可以均匀地流过电场。多孔板悬挂在进口罩顶部,进口多孔板连接震打装置。进出口都设置多孔板,以保证烟气分布均匀。

1.1.2 布袋法

布袋除尘器是一种干式除尘除尘装置,催化剂布袋除尘法适用于捕集轻质、细小的粉尘 主要用于过滤因烟气输送过程中所带出的催化剂粉尘。通过布袋法除尘,可以过滤颗粒直径>5 μm 的催化剂粉尘,效率达 99.99%,比旋风分离器的除尘效率提高约 3%。

1.1.3 反吹过滤除尘

使用反吹过滤系统清除催化裂化装置烟气中的粉尘,该工艺通过过滤器来实现降低催化剂浓度的效果。通过反冲过滤器,在事先确定的过滤压降或时间间隔控制下生成一股反向气流,把收集的固体卸除进行回收。

1.1.4 湿法除尘

湿法普遍使用水洗塔采用高效洗涤技术,利用文丘里等形式使气液两相充分接触,达到将催化剂粉末洗涤到浆液里的目的。目前常用的湿法除尘方法有:宁波院的水洗除尘技术、Exxon 公司的 WGS洗涤处理技术,BELCO 公司的 EDV 钠法脱硫除尘等技术。

1.2 原料加氢处理

催化原料预加氢处理能够有效控制进入催化裂化装置原料中的硫含量,从而达到控制再生烟气中的 SOx 含量目的,效率很高,但催化加氢原料预加氢降低硫含量需要较高的投资和运行成本。

1.3 转移助剂

在再生器中的富氧条件下,硫转移助剂上的金属氧化物吸附再生过程中生成的 SO 3 并发生化学反应生成硫酸盐;形成硫酸盐后的转移助剂随着催化剂循环到提升管和沉降器时,在蒸汽等还原介质的作用下,硫酸盐被水解为金属氧化物和硫化氢,硫化氢进入油气中经脱硫系统分离后去硫回收装置进行回收,金属氧化物回到再生器中继续吸附 SO 3 。

原料中的N约 40%~50%以焦炭形式沉积于待生剂上,只有 2%~5%焦炭中的氮化物转化为NOx,焦炭中的N首先被转化为还原态氮化物HCN、NH 3 ,然后被氧化成NOx, 催化裂化再生烟气中的NOx以NO为主,在脱硝助剂作用下,可加速NOx被焦炭或CO还原成N 2 。

使用硫转移助剂和脱硝转移助剂操作灵活,无需增加设备,但无法降低烟气中的粉尘含量 。

1.4 脱硫技术

烟气脱硫目前方法较多,从回收脱硫物角度,可分为非再生法、再生法两大类。常见的烟气脱硫技术如表 1 所示。

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1.5 脱硝技术

目前国内催化现行的脱硝技术主要是臭氧氧化技术(LoTOx)、SCR 和 SNCR 脱硝技术。常见的烟气脱硝技术如表 2 所示。

1.5.1 臭氧氧化技术(LoTOx)

LoTOx 技术是在烟气进入烟气脱硫塔之前,利用臭氧对烟气中的 NO 进行强制氧化,使 NO 转化为易溶于水的氮氧化物,之后氮氧化物再与脱硫塔

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通过对SEI半干法双循环脱硫工艺、湿式钠法工艺、湿式胺法工艺进行对比,三种技术均能够有效降低净化烟气中的SO 2 含量,湿式钠法和湿式胺法应用业绩较多,湿式钠法脱硫技术SO 2 和粉尘脱除率高,宁波院提供的湿式钠法除尘脱硫技术采用了中石化自主知识产权的“新型湍冲文丘里除尘脱硫技术”,天津石化 280 万t/a催化裂化装置最终确定采用宁波院提供的湿式钠法脱硫除尘技术。

3 结 论

天津石化炼油产品结构调整及油品质量升级改造项目新建 280 万t/a催化裂化装置在烟气脱硫、脱硝、除尘技术选择时,通过多种技术对比,从投资、装置长周期运行、工艺技术可靠性、新技术创新、装置运行成本、应用业绩等多个方面进行了比选,最终确定 280 万t/a催化裂化装置采用抚顺石油化工研究院开发的SCR脱硝技术、中石化宁波工程有限公司开发的“新型湍冲文丘里除尘脱硫技术”和“过滤+浓缩脱水+氧化处理脱硫废水处理工艺技术”,通过脱硝、脱硫、除尘控制净化烟气中颗粒物≤10 mg·Nm-3 、SO2 ≤30 mg·Nm-3 、NOx≤80mg·Nm-3 ,达到国家环保控制要求。

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