催化裂化再生烟气湿法脱硫腐蚀分析及新技术开发应用

催化裂化再生烟气湿法脱硫腐蚀分析及新技术开发应用
发布时间：2023-02-10T05:57:46.382Z 来源：《城镇建设》2022年19期作者：张爽
[导读] 催化裂化再生烟气是污染物排放的主要来源，为了降低再生烟气中ＳＯｘ的排放，
张爽
沧州炼化河北沧州 061000
摘要：催化裂化再生烟气是污染物排放的主要来源，为了降低再生烟气中ＳＯｘ的排放，主要采取以下几种措施：一是通过对催化裂化原料进行加氢处理来降低其硫含量，从而大幅度降低烟气中ＳＯｘ的排放，其处理效果明显，但是加工成本较高；二是在催化裂化反应再生体系内引入硫转移助剂，无需增加设备投资，操作简单，但由于其脱硫效率低，难以达到环保排放要求；三是直接对催化裂化再生烟气进行处理，由于其投资相对较低、脱硫效率高，其应用也较为广泛。

催化裂化再生烟气湿法脱硫技术具有工艺流程简单和原料适应性强等优势，但是湿法脱硫工艺装置在长期运行过程中会产生蓝色和白色烟羽，存在高盐废水排放量大、设备腐蚀严重等问题，影响了该技术的应用效果。

为了克服湿法烟气脱硫技术的缺陷，有些企业研究开发和应用了半干法和干法等烟气脱硫技术。

关键词：催化裂化；湿法脱硫；腐蚀；分析；新技术
引言
随着中国经济的快速发展和科技的不断创新，汽油、柴油、乙烯等石油化工产品的需求不断增加，高质量炼油量无法满足社会需求。

随着全球石油资源退化的强劲趋势以及氮和硫含量高的原油比例显着增加，越来越多的炼油公司开始尝试提炼劣质石油。

对高氮和高硫原油进行提炼，将不可避免地导致催化裂化再生烟气中的二氧化硫和氮氧化物等空气污染物含量大幅度增加。

与此同时，各国的环境要求不断提高，炼油工业的环境压力也大大增加。

1.概念
催化裂化（ＦＣＣ）催化剂再生是一个在高温下烧掉沉积在催化剂表面焦炭的过程，在这个过程中会产生大量的再生烟气。

由于催化剂上的焦炭除了含有大量的碳、氢元素外还含有少量的硫、氮等元素，因此ＦＣＣ再生烟气中会有一定量的氮氧化物ＮＯｘ和硫氧化物ＳＯｘ存在。

ＧＢ３１５７０—２０１５《石油炼制工业污染物排放标准》中对炼化装置产生的废气中污染物的排放浓度做了限定，规定净化后的烟气中ＮＯｘ（以ＮＯ２计）的排放浓度不得超过２００ｍｇ／ｍ３，ＳＯ２的排放浓度小于１００ｍｇ／ｍ３，并在特别排放区实施了更为严格的排放标准。

2.碱性吸收剂喷射脱除烟气中SO3技术
SO3技术在碱性吸附剂废气中的应用是利用中和和酸碱反应原理将碱性吸附剂注入锅炉排气通道，实现SO3的消除。

碱性吸附剂可以是固体颗粒或稀释溶液，根据吸附剂的类型，SO3的脱硫技术可以分为干燥和潮湿两种形式。

由于烟囱的环境温度通常在260至360c之间，因此即使是作为溶液运输的碱性吸附剂，进入烟囱时也会迅速加热为固体颗粒。

因此，碱性吸附剂与SO3的反应基本上是典型的非催化气体固化反应。

当使用固体颗粒形式的碱性吸附剂时，颗粒大小通常至少为20微米；使用碱性溶液时，雾化喷嘴后的粒径可达到约10μm，而较小的粒径可带来较大的吸收表面面积，从而提高SO3与烟气中碱性吸附剂之间的接触反应效率。

3.高效袋式除尘+臭氧脱硝+钠法脱硫技术原理
aznphos-甲基锅炉使用后催化裂化再生的废气首先进入高效袋式过滤器去除废气中的灰尘。

袋式除尘器出口的无尘烟气由过压风机引入脱硫塔。

在进入脱硫塔之前，烟气通过臭氧脱氮反应堆产生高浓度氮氧化物(NOx)，即N2O5。

氧化烟气进入脱硫塔。

在脱硫柱中，含有SO2和no5的烟气直接与NaOH脱硫阵列发生反向接触，产生硫酸盐和硝酸盐，以去除烟气中的SO2和N2O；净化后，净烟气由雾化器去除，然后由脱硫塔顶部的右烟囱排出；当脱硫装置达到一定密度时，从脱硫塔底部运输到氧化槽中，在氧化槽中氧化，在COD达到排放标准后，由工厂将其运输到工厂地区的污水处理厂。

4.材料的适应性分析
洗涤塔入口区域包括入口干湿交替区、急冷区和臭氧加注区，该区域腐蚀环境最为复杂。

在入口干湿交替区主要是含有氯离子的硫酸腐蚀环境;急冷区腐蚀介质为中性水溶液，但这里具有较高的温度;而在臭氧加注区，因烟气温度已降至饱和温度以下，硫酸和硝酸等物质能够在局部冷凝析出，形成露点腐蚀环境。

Inconel600合金是镍-铬铁固溶强化合金，具有良好的耐高温腐蚀和抗氧化性能，但是在含有还原性酸和氯离子环境中耐蚀性能较差。

因此，此部位不适合Inconel600系列合金的使用，应该选用更适合该环境的20合金或者Mo含量高的超级奥氏体不锈钢254SMO材料。

5.烟气脱硫新技术的开发与应用
半干法烟气脱硫技术针对催化裂化再生烟气的特点，中国石化利用自身工程技术开发优势，并借鉴燃煤电厂、钢铁冶金等行业的半干法烟气超低排放治理经验，开发了负压式循环流化床半干法（ＦＳＣ半干法）烟气脱硫工艺，实现了催化裂化烟气的超低排放。

从催化裂化再生器来的烟气经过能量、热量回收后进入ＳＣＲ脱硝装置，经过脱硝后的烟气降温后进入脱硫吸收塔，与消石灰、循环脱硫灰等脱硫剂混合后经文丘里管加速而形成固体颗粒湍动状态。

在塔内喷水可使固体颗粒表面得到充分润湿，同时将烟气冷却到适宜的反应温度，此时烟气中的SO2和SO3可与脱硫剂充分反应,生成2CaSO3·H2O和2CaSO4·H2O等副产物，从而达到脱硫的目的。

富含固体颗粒的烟气通过布袋除尘器脱除粉尘后，再经风机送至烟囱处排放，实现烟气的超低排放。

布袋除尘器收集的脱硫灰大部分返回脱硫吸收塔循环利用，其余少部分送往脱硫灰库。

6.工艺控制措施
氧气的存在和元素硫的生成是造成烟气脱硫装置腐蚀失效的主要原因，其他腐蚀性介质如Cl-，SO32-，SO42-和固体颗粒等加速了腐蚀。

从工艺控制上可以采取以下措施：（1）在保证脱硫达标的情况下，降低循环量；（2）加大热稳定性盐的脱除；（3）控制pH不低于4.5，减轻腐蚀；（4）溶液中添加除氧剂；（5）抑制SO2的歧化反应，减少元素硫的析出；（6）加强烟气和胺液中固体颗粒物质的脱除，减轻冲蚀磨损。

7.加强施工过程的监督与检验
防腐性能好坏除了材料选择以外，施工过程也是影响的重要因素。

当采用玻璃鳞片树脂防腐时，在施工过程中，对于金属基体处理、
材料储存及施工料配置、衬里施工工艺、局部加强措施、缺陷修复等有齐全的施工方案，为了保证施工质量，需要对每一道工序做检验记录，合格后方可进入下道工序。

质量评判标准和检验方法可根据HB/T2640《玻璃鳞片衬里施工技术条件》中的规定。

对于磨损严重区域，必须刮涂耐磨层。

当采用合金金属衬里防腐时，多为现场组装焊接，则重点对焊接质量进行把控，焊接工艺可根据GB50236-2011《现场设备、工业管道焊接工程施工规范》执行。

焊接质量符合DL/T5418相关规定。

结束语
催化裂化装置烟气脱硫脱硝洗涤塔从塔体、烟囱以及内构件等选择304L材质是能够满足耐蚀要求的。

实际设计中，下段塔体选用316L 具有更好的耐腐蚀性;洗涤塔烟气入口处臭氧注入管应选择耐硫酸腐蚀较好的20合金或者254SMO超级奥氏体不锈钢。

湿法脱硫技术在国内水泥行业的应用时间较短，至今约运行5~6年左右的时间。

水泥窑原、燃料品种多，成分复杂，部分还涉及协同处置生活垃圾、污泥等，窑尾烟气含有SO2、HF、HCl、NOx、重金属等有害成分，导致湿法脱硫装置运行环境更为复杂。

本文采用烟气脱硫技术，加强防腐材料的选择及施工规范，促进催化裂化再生烟气湿法脱硫防腐技术的开发应用。

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