催化裂化再生烟气脱硫技术进展

2022-09-11

一、前言

随着国家经济的快速发展, SOX的排放总量正在不断增加, 导致了酸雨污染区域持续扩大, 对人类生态环境和社会经济发展带来严重的影响和破坏。“十二五”期间, 国家节能减排工作持续推进, 催化裂化烟气污染治理被提上议程, 2014年5月, 发改委、能源局和环保部三部门联合发布《能源行业加强大气污染防治工作方案》, 要求所有石化企业催化裂化装置都要安装脱硫设施, 催化裂化烟气脱硫建设投用已经刻不容缓。

二、催化裂化烟气排放的现状

催化裂化是石油二次加工的重要工艺, 是炼厂经济效益的主要来源。据统计, 通过催化裂化工艺生产的汽油约占全国汽油商品的70%, 柴油占30%, 液化气则占炼厂液化气总量的90%以上[1]。同时, 炼厂烟气排放的SOX占硫氧化物排放总量的6%-7%, 其中催化裂化装置再生烟气就占据5%左右。此外, 催化裂化再生烟气中还含有固体颗粒:催化剂粉尘, 酸雾:SO2/H2SO4以及酸性气体NOX等[2]。

1. 国外催化裂化装置烟气脱硫技术发展现状

(1) 非资源脱硫工艺。典型的工业化非资源脱硫代表性工艺是EDV技术, 该技术使用碱性洗涤剂, 但在脱除SOX过程中会消耗较多洗涤剂, 产生大量废水。

(2) 可资源脱硫工艺。典型的工业化可资源脱硫代表工艺有LABSORB工艺和CANSOLV工艺, 它们分别以无机缓冲液和有机缓冲液作为洗涤剂, 通过洗涤剂的再生和循环, 实现降低生产成本, 减少废水排放。

2. 我国脱硫技术研究现状

目前, 国外一些先进脱硫技术的可行性研究理论及模型被国内的学者吸收引进, 在催化裂化再生烟气脱硫项目上予以成功应用, 洛阳石油化工工程公司结合国内炼油企业的实际情况, 自行研究开发了RASOC (可再生湿法烟气脱硫技术) 。该工艺采用具有自主知识产权的LAS吸收剂, 有吸附容量大、蒸发损失小、再生效果好、废物产生少等特点[3]。

三、催化裂化烟气脱硫技术手段

常用烟气脱硫技术按脱硫方式和产物的处理形式不同, 可划分为湿法、干法、半干三类。湿法脱硫技术已成功应用在控制催化裂化再生烟气中硫氧化物和颗粒物的排放[4]。湿法烟气脱硫技术既可以脱除烟气中大部分SOX, 也可以脱除粉尘, 是一种比较先进的催化烟气净化技术, 并且对于未来装置能力变化、进料变化或者更加严格的降低排放限制具有更大的灵活性, 本文概述湿法脱硫几种代表性工艺。

1. WGS湿法洗涤工艺

该工艺包括湿法烟气净化处理装置和烟气洗涤装置 (WG-SR) 两部分。WGSR主要包括文丘里管和分离塔。烟气与洗涤剂同向进入到文丘里管, 洗涤液体在缩径段内壁形成一层液相薄膜, 在咽喉段的入口处被分割成许多小液滴, 由于存在相对速度差, 烟气与小液滴发生惯性碰撞, 催化剂的固体颗粒便在文丘里管咽喉段被成功捕捉, 而SOX在文丘里管咽喉段和扩径段被吸收, 生成亚硫酸钠及硫酸钠。气液混合物进入分离塔中, 实现清洁气体与洗涤剂的分离。

2. EDV湿法洗涤工艺

EDV湿法洗涤系统由美国贝尔格技术公司开发, 主要有液滴分离器、过滤器和喷射塔三部分组成。当烟气进入喷射塔后, 在急冷区降温, 达到饱和温度, 除去烟气中较大的烟尘颗粒, 随后烟气与专用喷嘴喷出洗涤剂逆向接触脱去SO2, 接着携带部分洗涤液的烟气通过过滤器和液滴分离器, 将微细颗粒和细小水珠清除, 净化后的气体可通过烟囱直接排入大气[5]。

3. LABSORB湿法洗涤工艺

LABSORB工艺使用一种可再生的非有机药剂-磷酸钠溶液来吸收SO2, 磷酸钠溶液在EDV洗涤器中循环, 与SO2反应将其脱除, 富含SO2的溶液送入LABSORB再生系统再生, 通过两次加热、分离, 冷凝后分离出水分和SO2, 不含SO2的贫溶液返回洗涤系统。蒸发后的水分和SO2再进入汽提塔, 冷却后SO2浓度达到90%送到硫磺回收装置, 汽提塔底排出的贫溶液返回洗涤系统。

4. RASOC湿法洗涤工艺

RASOC工艺采用了具有自主知识产权的LAS洗涤剂, 该洗涤剂是具有特殊双胺官能团的有机胺衍生物, 具有有吸附容量大、蒸发损失小、再生效果好、废物产生少等技术优点, 尤其是该技术不产生二次污染物, 符合环保要求和技术经济发展趋势。同时洛阳石油化工工程公司还开发了与LAS洗涤剂相适应的吸收-再生工艺, 实现了脱硫侧线的工业试验。

结语

综上所述, 我们可以依据以下几点原则进行催化裂化烟气脱硫项目的选定:

(1) 需要达到国家大气污染物综合排放标准。目前, 对于SO2的排放控制日益严格, 因此对于脱硫效率低于90%的干法及半干法, 其应用将受到一定限值。

(2) 具有较好的技术经济指标。催化裂化装置烟气脱硫装置的投资及运行费用必须符合企业实际情况, 使得企业能够建得起, 用得上, 采用可回收法时, 则根据脱硫副产品的销售情况来确定。

(3) 满足企业长期使用、运行的需求。要充分考虑脱硫项目工艺和设备的可靠度, 尤其在防止腐蚀、结垢、堵塞等环节方面的技术手段, 还要考虑脱硫项目对催化裂化装置运行状态和再生烟气系统的影响。

摘要：随着国内催化裂化装置再生烟气SOx、NOx排放限值相关的国家政策以及国家标准日益严格, 作为环境保护部、中石油重点环保项目, 催化裂化再生烟气脱硫脱氮项目已经成为企业生存与发展的立足点, 更加严格、高效的烟气脱硫脱氮方法的研究和应用迫在眉睫。本文综述介绍催化裂化装置烟气排放现状及脱硫技术进展。

关键词：烟气污染治理,催化裂化,脱硫