催化裂化烟气脱硫脱硝技术的应用_陈忠基

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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 )
Belco 的 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 DuPontEDV( ElectroDynamic Venturei) 湿法洗涤脱硫技术( EDV ) 和 LOTOX ( Low Temperature Oxidation System) 脱硝技术 ( LOTOX TM ) 。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 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 于国家排放标准, 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
[3 ]
烟气流量 / ( dam3 ·h - 1 ) 温度 / ℃ 最高温度 / ℃ 烟气压力 / kPa ρ( 洗涤塔入口微粒) / ( mg·m - 3 ) ρ( SO2 ) / ( mg·m
-3

ρ( NOx) / ( mg·m - 3 )
表2 Table 2
项 目
排放指标参数
Parameters of emission indexes
图1 Fig. 1
洗涤塔腐蚀状况 Corrosion of scrubber
注: 测试时间为 2013 年 1 月 4 日。
3. 2
mg / L
防止过度吸收 装置为了降低上述泄漏部位的 pH 值, 将滤
表5 Table 5
项 Cl - NO2- NO3-
- SO2 4 - SO2 3
理化测试分析数据 Physicochemical testing data
— 48 —
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
[2 ] 方程式如下 : NO + O3 NO2 + O2 2NO2 + O3 N2 O5 + O2
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 。
1 号氧化 罐进水 106 46 276 23 350 733. 7 456 300
泄 清模块处喷淋水的 pH 值从 7 调高到 11 运行, 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
收稿日期: 2013 - 06 - 17 ; 修改稿收到日期: 2013 - 07 - 31 。 1993 年毕业于抚顺石油学院 作者简介: 陈忠基, 高级工程师, 石油炼制专业, 现为该公司炼油运行四部主任, 长期从事炼 Email: 油生产技术的管理工作。联系电话: 025 - 58980918 , chenzj. jlsh@ sinopec. com。
保证值 项 ≤98 ≤30 ≤100 目 COD TSS pH 值 保证值 ≤ 60 ≤ 60 6 ~9 ρ( 废水) / ( mg·L - 3 )

ρ( 烟气) / ( mg·m - 3 ) SO2 ( 出口) 微粒 NOx( 出口)
注: NOx 排放包括 NO 和 NO2 , 并按 NO2 报告; COD 测量仅与 明确排除任何 由洗涤塔中吸收的 SO2 形成的钠盐有关, 其它 COD; TSS 为总悬浮固体量。
表3 Table 3
脱硫脱硝装置实际运行主要参数 denitration devices
Main running parameters of desulfurization and
项Biblioteka Baidu

入口 496 553 215 152 2. 78 60 35 1 027 45
-1
出口 496 29 29 25 1. 28
烟气流量 / ( dam3 ·h - 1 ) ρ( SO2 ) / ( mg·m - 3 ) ρ( NOx) / ( mg·m - 3 ) ρ( 粉尘) / ( mg·m - 3 ) 压力 / kPa 消耗 新鲜水 / ( t·h - 1 ) 循环水 / ( t·h
-1

( kW·h) ·h - 1] 电 /[ 臭氧 / ( kg·h - 1 ) 30% NaOH / ( t·h ) 絮凝剂 / ( kg·h - 1 )
- CO2 质量浓度较 pH 值 为 9 时 出 现 大 幅 度 ( 从 3

3 号氧化 罐出水 115 64 269 27 024 23. 5 188 173
110 mg / L上升至 378 mg / L) 上升。说明该处碱度 发生 CO 2 气体被吸收的现象 , 产生碳酸 上升后 , 需要选择 盐沉淀 物 堵 塞 泵 入 口 过 滤 器 。 因 此 , 合适的注减量 , 既能防止腐蚀 , 又要防止 CO 2 气 体的过吸收 。 4 存在问题 ( 1 ) 装置外排废水 COD 较高, 达不到国家一 经过 级废水排放标准 ( COD ≤60 mg / L ) 的要求, 分析排水质量与 FCC 装置的操作参数, 发现装置 汽提段汽提蒸汽的注入量有 的直馏渣油掺炼量、 部分关联, 作者还未做深入研究。 但洗涤塔洗涤 水的 COD 浓度直接影响排水的 COD 浓度。针对 这一问题, 建议对排水采用臭氧进行深度氧化 , 该 装置正在实施中。 ( 2 ) 外排废水的盐含量较高, 对于后续处理 带来了较大的困难。 5 结束语 Belco 公司成熟 金陵分公司采用美国 DuPont的 FCC 烟气脱硫脱硝技术, 有效地降低了尾气中 污染物的排放, 烟气污染物排放远低于国家排放 标准, 操作简便, 设备可靠, 可与 FCC 装置同步运 行, 系统压力降小, 对前部系统影响小, 可以减少 FCC 装置烟囱设置, 节约投资。
N2 O5 + H2 O 2HNO3 HNO3 进入有 4 个喷淋床 在反应区的上方, 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。 1. 2. 2 SO2 的脱除 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 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 SO2 + NaOH NaHSO3 NaHSO3 + NaOH Na2 SO3 + H2 O 冷却吸收塔中如有任何过量的 O3 都将亚硫 但冷却吸收塔再 酸氢盐和亚硫酸盐转成硫酸盐, 循环回路内需要维持至少 3 000 μg / 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。 1. 2. 3 颗粒脱除 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 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。 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
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 随着国内工业化程度的 愿望越来越强烈。 但是, 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 ) 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。 Belco 公 司 的 EDV 该装置 引 进 了 美 国 DuPontLOTOX 脱硝技术 司设计。 1 1. 1 技术原理及特点 原则流程 FCC 烟气自余热回收系统来, 在急冷区与急
TM [1 ]
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。 1. 2 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。 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 LOTOX TM 工艺氮氧化物气体转换的反应时间
( ElectroDynamic Venturei ) 湿 法 洗 涤 技 术 和 , 由中石化洛阳工程有限公
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 ( 每层 有 4 个喷嘴 ) , 用于吸收硝酸。 这些喷淋液另外 完成对 NOx 控 还具有脱除烟气中未反应的臭氧, 制工艺末端控制的功能。
— 49 —
表4 Table 4
监测点 1 号氧化罐进水 1 号氧化罐出水 2 号氧化罐出水 3 号氧化罐出水
氧化罐进出水监测数据
Monitoring data of water in / out oxidation tank
pH 值 7 7 7 7 溶解氧 / ( mg·L - 1 ) 0. 05 1. 88 2. 82 2. 51 COD / ( mg·L - 1 ) 291 110 111 99
表1 Table 1
项 目
装置主要设计指标( 入口条件)
Main design parameters of unit( inlet conditions)
正常 497 200 400 ≤4. 0 200 1 064 300 最大值 最小值 547 250 400 ≤4. 8 200 3 400 300 284 170 400 ≤4. 0 100 1 064 300 一台锅 炉旁路 414 400 400 ≤4. 0 1 000 3 400 300
2. 02 1. 4
比较表 1 与表 3, 可以看出装置实际入口烟气 , 也能看出装 质量好于设计值 同时比较表 2 数据, 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 装置的余热回收和烟机系统影响 保证装置能量回收不损失。 极小,
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, 一部分作为回流, 一部分排入澄清池, 去除悬浮物 ( 洗涤下来的催
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