催化裂化烟气脱硫脱硝技术的应用

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1、催化裂化烟气脱硫脱硝技术的应用陈忠基( 中国石油化工股份有限公司金陵分公司， 江苏省南京市 210033)摘要: 介绍了中国石油化工股份有限公司金陵分公司 3 5 Mt / a 催化裂化( FCC) 装置引进美国 DuPont-Belco 的 EDV( Electro-Dynamic Venturei) 湿法洗涤脱硫技术( EDV ) 和 LOTOX( Low Temperature Oxidation System) 脱硝技术 ( LOTOXTM ) 。使用该技术后，FCC 装置外排烟气污染物质量浓度大幅度下降， SO2 质量浓度从 553 mg / m3 下降到29 mg / m3 ; 氮

2、氧化物质量浓度从 215 mg / m3 下降到 29 mg / m3 ; 粉尘质量浓度从 152 mg / m3 下降到 25 mg / m3 ， 远低于国家排放标准， 具有很好的环保效益。同时该技术还节省了 FCC 装置烟囱的投资， 洗涤系统压力降低， 对前部系 统影响小， 外排烟气无水滴， 操作简便， 设备可靠， 能与 FCC 装置同步运行。关键词: 催化裂化 烟气 脱硫 脱硝随着社会的发展与进步， 人类社会对环境的 要求越来越高， 尤其是对清洁空气和蓝天的需求 愿望越来越强烈。但是， 随着国内工业化程度的 提高， 空气污染指数却不降反升， 特别是 PM2 5( 可被肺吸收的细颗粒物)

3、已成为空气污染的主 要原因。而 PM2 5 的来源除了汽车尾气的排放外， 工业尾气的排放也很严重。石油化工行业是污染 物排放的提供者之一。 为了保护环境， 满足人们对环境空气质量的 要求， 中国石油化工股份有限公司金陵分公司 ( 金陵分公司) 对新建的 3 5 Mt / a 渣油催化裂化( FCC) 装置配套建设了烟气除尘脱硫脱硝装置。 该装置 引 进 了 美 国 DuPont-Belco 公 司 的 EDV化剂) 后， 自流入三级氧化罐， 脱除化学需氧量( COD) ， 最后作为达标废水排出装置。特 点 含有硫氧化物、氮氧化物以及催化剂的热烟 气( 带正压) ， 通过烟道送入 EDV 系统。

4、EDV 系统在冷却吸收塔的急冷段将这股气体冷却到饱 和温度。含硫和氮氧化物气体及颗粒在冷却吸收 塔的洗涤单元脱除。除此之外， 还装有滤清模块， 用于脱除颗粒， 以及补充脱除 SO3 。水珠分离器( CYCLOLABS) 用于在烟气释放到大气前脱除里 面的液滴。 1 2 1 氮氧化物( NOx) 的脱除LOTOXTM 工艺氮氧化物气体转换的反应时间 大约是 3 s。臭氧被喷入冷却吸收塔的入口段。 喷入的臭氧气体氧化烟气中的 NOx 将它转换成 N2 O5 。N2 O5 与烟气中的水汽化合形成硝酸。所 有这些反应都发生在喷射点到冷却吸收塔入口这 段区域内。在反应区后， 烟气再分 4 层喷淋洗涤(

5、每层 有4 个喷嘴) ， 用于吸收硝酸。这些喷淋液另外还具有脱除烟气中未反应的臭氧， 完成对 NOx 控 制工艺末端控制的功能。1 2( Electro-Dynamic Venturei )湿 法 洗 涤 技 术 和LOTOXTM 脱硝技术1 ， 由中石化洛阳工程有限公 司设计。1技术原理及特点1 1 原则流程 FCC 烟气自余热回收系统来， 在急冷区与急 冷水、臭氧混合， 水平进入洗涤塔， 与由塔中部喷 淋装置喷出的高密度水帘逆流接触， 向上通过滤 清模块、除雾器， 作为清静、不含水滴的湿烟气排 出塔外。 洗涤水在注碱量的控制下， 控制其 pH 值在 正常范围， 由塔底浆液泵抽出， 一部分作

6、为回流， 一部分排入澄清池， 去除悬浮物( 洗涤下来的催 48 收稿日期: 2013 06 17; 修改稿收到日期: 2013 07 31。 作者简介: 陈忠基， 高级工程师， 1993 年毕业于抚顺石油学院 石油炼制专业， 现为该公司炼油运行四部主任， 长期从事炼 油生产技术的管理工作。联系电话: 025 58980918，E-mail: chenzj jlsh sinopec com。臭氧择优将 NOx( NO 和 NO2 ) 氧化成 N2 O5 ，N2 O5 然后再与烟气中的水汽化合形成硝酸， 反应 方程式如下2 :NO + O3 NO2 + O22NO2 + O3 N2 O5 + O2

7、N2 O5 + H2 O 2HNO3在反应区的上方， HNO3 进入有 4 个喷淋床 层的冷却吸收塔的垂直单元被洗涤。每层含有 4个 BELCO G400 喷嘴， 总计 16 个。洗涤液的 pH 值维持在 7 0。由于烟气和液体强力的接触， 故 而有效地脱除硝酸。验， 装置达到了设计预期的效果。装置设计及运 行的相关数据见表 1 5。表1 装置主要设计指标( 入口条件)Main design parameters of unit( inlet conditions)Table 1炉旁路SO2 的脱除1 2 2冷却吸收塔内形成有强有力的烟气和液体接触， 将 SO2 吸入洗涤液体。洗涤液体的 pH

8、 值通 过添加 30% 左右的 NaOH 溶液加以控制。在冷却吸收塔二氧化硫的脱除反应如下3 : SO2 + NaOH NaHSO3NaHSO3 + NaOH Na2 SO3 + H2 O冷却吸收塔中如有任何过量的 O3 都将亚硫 酸氢盐和亚硫酸盐转成硫酸盐， 但冷却吸收塔再 循环回路内需要维持至少 3 000 g / g 的亚硫酸 盐和亚硫酸盐氢盐， 借以最大程度地降低烟囱中 O3 的下降量。如有必要， 可添加亚硫酸氢盐， 以维持这个最小量。表2 排放指标参数Table 2 Parameters of emission indexes注: NOx 排放包括 NO 和 NO ， 并按 NO 报

9、告; COD 测量仅与22由洗涤塔中吸收的 SO 形成的钠盐有关， 明确排除任何2 其它 COD; TSS 为总悬浮固体量。表3 脱硫脱硝装置实际运行主要参数Table 3 Main running parameters of desulfurization and denitration devices 颗粒脱除1 2 3烟气中的颗粒绝大多数是 FCC 装置再生烟 气夹带的催化剂微粒。夹带在烟气中的颗粒将在 冷却吸收塔中脱除， 而微粒的脱除则在塔的上部 滤清模块中完成。烟气在离开冷却吸收塔吸收段后， 再进入 38 个 EDV 滤 清 模 块。 每 个滤清模块配有 1 个 BELCO F130

10、 喷嘴， 向下喷入文丘里管出口。这 些喷嘴产生的喷水通过液滴团聚作用可进一步收 集微尘颗粒和酸雾。在文丘里管发散单元内部， 饱和气体的膨胀形成一道水膜， 冷凝在颗粒上， 便 形成团聚。另外， 烟气和液体强力接触， 不仅能有效地脱 除粗颗粒还可脱硫。喷淋过后的水沿四壁往下流 到塔釜， 再排入内部再循环罐。臭氧 / ( kgh)45比较表1 与表 3， 可以看出装置实际入口烟气 质量好于设计值， 同时比较表 2 数据， 也能看出装 置运行效率较高， 装置出口硫氧化物、氮氧化物、粉 尘含量远低于设计值， 脱出率也高于设计值。 从表3 中数据可以看出， 塔压力降极小， 只有 1 5 kPa， 对FCC

11、 装置的余热回收和烟机系统影响 极小， 保证装置能量回收不损失。 49 2 运行状况分析 装置于 2012 年 10 月 8 日与 3 5 Mt / a FCC 装置同步首次投入运行， 经过近 8 个月的运行考项 目 入口 出口烟气流量 / ( dam3 h 1 )496 496( SO2 ) / ( mgm 3 )553 29 ( NOx) / ( mgm 3 )215 29 ( 粉尘) / ( mgm 3 )152 25 压力 / kPa2 78 1 28 消耗新鲜水 / ( th 1 ) 60 循环水 / ( th 1 ) 35 电 / ( kWh) h 1 1 027 130% NaO

12、H / ( th 1 ) 2 02絮凝剂 / ( kgh 1 ) 1 4项 目 保证值项 目 保证值( 烟气) / ( mgm 3 )SO2 ( 出口)98微粒 30NOx( 出口)100( 废水) / ( mgL 3 )COD 60TSS 60 pH 值 6 9项 目 正常 最大值 最小值 一台锅烟气流量 / ( dam3 h 1 ) 497 547 284 414 温度 / 200 250 170 400 最高温度 / 400 400 400 400 烟气压力 / kPa 4 0 4 8 4 0 4 0( 洗涤塔入口微粒) /( mgm 3 ) 200 200 100 1 000( SO2

13、 ) / ( mgm 3 ) 1 064 3 400 1 064 3 400( NOx) / ( mgm 3 ) 300 300 300 300表4 氧化罐进出水监测数据Table 4 Monitoring data of water in / out oxidation tank监测点pH 值 ( mgL 1 )( mgL 1 )图1 洗涤塔腐蚀状况Fig 1 Corrosion of scrubber 防止过度吸收 装置为了降低上述泄漏部位的 pH 值， 将滤注: 测试时间为 2013 年1 月4 日。表5 理化测试分析数据Table 5 Physicochemical testing d

14、ata3 2mg / L清模块处喷淋水的 pH 值从 7 调高到 11 运行， 泄 漏处的冷凝水 pH 值上升至 7， 补焊后的部位未再 次发生泄漏。但滤清模块循环泵( P702 ) 入口出 现堵塞现象。 经再次采 样 分 析， 该 处 循 环 水 中罐进水罐出水2 CO2 质量浓度较 pH 值为 9 时出现大幅度 ( 从33 110 mg / L上升至 378 mg / L) 上升。说明该处碱度23 350733 727 02423 543上升后， 发生 CO 气体被吸收的现象， 产生碳酸2 盐沉淀物堵塞泵入口过滤器。 因此， 需要选择 合适的注减量， 既能防止腐蚀， 又要防止 CO2 气 体的过吸收。32烟气经过滤清模块后， 便进入 CYCLOLAB 组 件， 它由 12 个 CYCLOLAB 单元组成， 位于冷却吸 收塔内部。每个 CYCLOLAB 用于通过离心力将 剩余的水滴与烟气分离。当分离的水均匀地冲洗 列管内壁时， CYCLOLAB 便完成自清洗， 水然后 再排入每个 CYCLOLAB 单