烟气脱硫脱硝工艺的现状分析

工艺与设备

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Chenmical Intermediate

当代化工研究

烟气脱硫脱硝工艺的现状分析

*汪龙浩李烨

(中海油惠州石化有限公司广东 516086

摘要:本文对流化催化裂化(FCC装置再生烟气的烟气脱硫脱硝技术进行探讨,介绍了现有装置的烟气脱SOX技术、脱NOX技术和脱硫脱

硝一体化技术工艺和特点,并对这些烟气脱硫脱硝技术进行对比。关键词:催化裂化装置;烟气;脱硫脱硝

中图分类号:T 文献标识码:A

Status Analysis of Flue Gas Desulfurization and Denitrification Process

Wang Longhao, Li Ye

(CNOOC Huizhou Petrochemical CO., LTD., Guangdong, 516086

Abstract :The flue gas desulfurization and denitrification technology of regenerated flue gas from fluid catalytic cracking (FCC unit is

discussed in this paper. The flue gas SOX removal technology, NOX removal technology and integrated desulfurization and denitrification technology of existing units

are introduced, and the flue gas desulfurization and denitrification technologies are compared in this paper.

Key words :catalytic cracking unit ;flue gas ;desulfurization and denitrification

1.引言

流化催化裂化(FCC工艺是石油炼制工业的二次加工过程,重油轻质化以及生产汽油柴油的核心工艺也是FCC工艺。原油中会存在一部分的硫和氮元素,在反应过程中会生成SOX和NOX,会伴随烟气排入到大气中,造成环境污染,因此FCC装置烟气污染物的排放治理不断受到关注。FCC再生烟气的污染物除了硫和氮的氧化物外,还有CO和固体颗粒等,在过去烟气污染物的控制中,主要靠CO锅炉、用CO作助燃剂等工艺手段来控制CO的含量;采用抗磨催化剂、改善再生器旋风分离器、静电沉降器等技术控制颗粒物的排放,但是硫和氮的氧化物控制效果较差。

现有的FCC装置硫和氮氧化的控制技术主要有三种技术手段:(1加氢脱硫脱氮:将催化剂原料预处理,建立蜡油加氧或渣油加氢装置,降低装置原料硫和氮的含量。(2硫氮转移剂或助剂。(3烟气脱硫脱硝技术。前两种方法适用于FCC再生烟气中硫和氮氧化物含量较低的情况,第三种方法硫和氮氧化物脱除率高,适用范围比较广泛。本文主要针对FCC烟气脱硫脱硝技术进行探讨。

2.烟气脱硫技术

FCC烟气的脱硫技术可分为湿法、干法和半干法技术。(1烟气湿法脱硫法。烟气湿法洗涤技术以石灰石、钠碱、MgOH、海水等吸收剂水溶液作为吸收剂对再生烟气进行洗涤,脱除烟气中的二氧化硫。烟气中的二氧化硫与吸收剂反应生成硫酸盐、亚硫酸盐,吸收剂不进行再生。该方法硫的脱除率较高,流程比较简单,但是缺点是吸收剂不能回收利用,造成能源浪费,因此又称之为烟气湿法洗涤抛弃技术。另外一种烟气湿法脱硫技术为再生法,采用可再生的吸收剂溶液对烟气进行洗涤,将烟气中的硫氧化物吸收,生成不稳定性的富类盐吸收溶液,再进一步对富类盐吸收溶液

进行加热再生,再生后的吸收剂循环使用。该方法烟气净化度较高,且吸收溶剂可再生,符合可持续发展的理念。

(2干法/半干法湿法脱硫法。干法/半干法烟气脱硫采用干粉或者湿吸收剂制备的干粉作为吸收剂,主要分为喷雾

干燥法和烟气循环流化床法。喷雾干燥法以石灰为脱硫吸收剂,消化后的石灰加水制成消石灰乳,在吸收塔内经雾化装置分散为小液滴,与烟气中的SO 2充分接触反应生成硫酸钙,从而脱除烟气中的二氧化硫。脱硫后产物与未参与吸收的石灰乳吸收剂以干燥的颗粒物随烟气排出吸收塔,进入后续除尘装置处理。喷雾干燥法具有技术成熟、工艺安全可靠、流程简单等特点,脱硫率在85%以上。烟气循环流化床法吸收剂喷雾干燥法吸收剂,吸收剂为干态的消石灰粉。烟气与吸收剂粉末经过流化床底部的文丘里装置后,通道变小,流速加快,混合均匀、剧烈摩擦,形成流化态流体,喷入均匀水雾覆盖的吸收塔内,吸收剂吸收反应烟气中的SO 2。吸收塔顶部排出脱硫后夹带大量固体颗粒的脱硫产物,进入后续除尘装置,吸收剂脱吸后循环利用,吸收剂使用效率较高,且烟气循环流化床法脱硫效率高达90%以上。

3.烟气脱硝技术

烟气脱硝技术主要有还原法和氧化法两种,原理是通过物理手段和化学反应将烟气中的含硝化物还原为氮气或氧化为N 2O 5等。

(1烟气脱硝还原法。烟气脱硝还原法又分为选择性催化还原法和选择性非催

化还原法两种。选择性催化还原法是在专有的反应器内喷入氨或尿素等氨基还原剂,还原剂将烟气中硝化合物选择性催化还原为氮气和水。选择性催化还原法脱硝率高达90%,且整个系统压降较小、氨逃逸率低等优点,使其成为最成熟的脱硝技术。选择合适的催化剂是选择性催化还原法的关键技术所在,一般要求催化剂具有耐腐蚀、耐磨损、抗硫性、高活性和寿命长的特点。选择性非催化还原法将液氨和尿素等还原剂喷入反应器炉内,炉膛温度在1000℃左右下,与硝化合物发生选择性反应,还原剂被迅速热解为氨气,氨气将硝化物还原生成氮气,从而到达脱除烟气中硝化物的

目的。虽然选择性非催化还原法具有操作简单、投资成本和操作费用低等优点,但其较低的脱硝效率(30~50%和较高的氨逃逸率,在工业上的应用较少。

(2烟气脱硝氧化法。氧化法主要为臭氧脱除烟气中硝

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化物,臭氧等强氧化剂将难溶于水的硝化物氧化为易溶于水的高价态的N 2O 3和N 2O 5等氮氧化物,而后通过碱洗涤塔并与水反应生成硝酸,再与碱吸收液反应生成硝酸盐,从而达到吸收溶解氮氧化物的目的。烟气脱硝氧化法中氧化剂臭氧的制备成本较高,限制了氧化法的工业化应用。

4.烟气脱硫脱硝一体化技术

(1湿式洗涤脱硫脱硝法。国外公司开发的湿式洗涤脱硫脱硝技术的主要工艺流程为:经过除尘器处理后的烟气,加热到350~400℃,而后进入选择性催化还原反应器,氮化物催化还原为氮气,改质气处理后的烟气在固相催化剂作用下,二氧化硫转化为三氧化硫,空气将烟气冷却到250~ 360℃之间,在瀑布膜冷凝器中与水转化为硫酸,从而除去烟气中的硫化物。该工艺硫化物脱除率高达98%,氮化物脱除率达95%以上,同时能够基本脱除烟气中的灰尘等颗粒物;该方法值需要消耗氨气和少量的控制酸雾的化学品,具有运行可靠、操作费用低和安全稳定的特点,不足之处在于副产品浓硫酸的储存和运输问题。

(2氧化铜CuO脱硫脱硝法。CuO负载在Al 2O 3作为系统吸收剂,在流化床吸附器中与逆向流动的烟气接触,同时向反应器中喷入氨气,在高温条件下300~450℃