湿式烟气脱硫除尘技术在TMP催化裂化装置的应用

第4 期
高传成，等 . 湿式烟气脱硫除尘技术在 TMP 催化裂化装置的应用
·287·

实现固液分离，固体滤饼定期清理，滤饼含水量低 于 40% 可以直接作为工业固体废物处理。过滤 后的清液由压滤器下部自流进入滤液罐，部分返 回吸收塔，部分外排。
4 装置运行情况和效果分析 恒源石化 FCC 烟气脱硫装置于 2013 年 12
从脱硫除尘强化单元流出的烟气再经过上部 的喷淋区，喷淋液充分混合，烟气中的 SO2 、颗粒 物以及其他酸性气体被吸收，烟气得到净化。
图 1 吸收单元工艺流程示意
3. 2 废水废渣处理单元 废水处理单元工艺流程示意见图 2。
图 2 废水处理单元工艺流程示意
由吸收塔浆液排出泵送来的吸收废水含有颗 粒物等污染物，首先在缓冲罐与絮凝剂混合均匀 后由泵送入压滤机，含颗粒物的废水在压滤器内
与其他锅炉烟气相比，催化裂化再生烟气的 特点是温度高，粉尘浓度高，粉 尘 粒 径 小、硬 度 大，对设备磨损严重。受催化裂化装置生产波动 的影响，烟气的温度、压力、流量和催化剂粉尘浓 度变化较大。
与国内其他炼油厂相似，近年来，随着恒源石 化催化裂化装置加工的原料油重质化、劣质化趋 势加剧，油种多、更换频繁。反应—再生系统操作 条件苛刻，第二再生区密相温度控制在 720 ℃ ，稀 相温度高达 730 ～ 740 ℃ ，催化剂颗粒容易破损； 系统回用细粉含量高的低磁催化剂，其磨损指数
表 2 吸收单元主要运行参数
设计条件
正常值
最大值
750
1 000
40 000
50 000
200
230
3 500
240
4. 0
2. 0
6. 5 ～ 7. 0
200
65
工况 1 2013 － 12 － 30
680 44 767
250 2 529 110 4. 11 2. 0 6. 5 1. 63 1. 98 9. 4 101 16. 7
现有排放源自 2017 年 9 月 1 日起执行第三
收稿日期： 2014 － 10 － 27； 修回日期： 2014 － 12 － 03。 作者简介： 高传成（ 1967—） ，男，山东省禹城市人。1988 年 7 月毕业于石油大学（ 华东） 化工学院石油加工专业，现任山东 恒源石油化工股份有限公司副总经理，从事生产管理和新技 术的应用及开发、安全管理、环保管理、质量管理等工作。电 话： 0534 － 4233703。
吸收单元工艺流程示意见图 1 。脱硫塔是烟 气脱硫系统的核心设备，主要包括带有喷雾降温 作用的倾斜烟气进口、强化脱硫除尘组合单元、喷 淋层、除雾器、烟囱等。烟气先经脱硫塔的入口处 经过喷雾加湿降温，使烟气中的颗粒物部分去除， 并使细粒子凝聚变大，以便在后续单元中被高效 去除； 之后，烟气由脱硫塔底部上升，经过一个特 殊设计的脱硫除尘强化单元，经过两次导流转向， 同时脱硫液也经过多次喷射，使气液充分接触，达 到高效脱硫除尘的作用。由于所采用的塔板开孔 率较高，自洁能力强，因此气流阻力较低，也不会 形成堵塞。且塔板处留有新鲜水冲洗线，方便塔 板的在线洁净清洗。
关键词： 催化裂化 烟气脱硫 粉尘 中图分类号： X701 文献标识码： B 文章编号： 1009 － 9859（ 2014） 04 － 0285 － 05
近年来，含硫和高硫原油在国内炼油厂中的 加工比重不断上升，虽然有效降低了原料采购成 本，但加工过程对环境的危害却在加剧。以 2012 年为基准，我国催化裂化装置加工量约 250 Mt，原 料硫质量分数 0. 05% ～ 1. 33% ，焦炭产率平均约 7. 5% ，110 套运行催化裂化装置中 73 套原料硫 质量分数大于 0. 3% ，催化裂化再生烟气中 SO2 含 量与原料中硫含量密切相关。通过试验测算，以 减压馏分油（ VGO） 为原料，其中质量分数为 10% ～ 15% 的硫在催化裂化反应过程中进入到焦炭 中； 以焦化蜡油 （ CGO） （ 未经过加氢处理） 为原 料，质量分数约为 30% 的原料硫进入到焦炭中。 在催化裂化再生器中，焦炭上的硫约有 90% 转化 为 SO2 ，其余以 SO3 形式存在［1］。目前，国内火电 厂 SO2 的排放已基本得到控制，但随着加工劣质 原油、高硫原油比重的不断增加，催化裂化排放烟 气中 SO2 浓度超标的问题日益突出。因此，对催 化裂化烟气进行脱硫除尘处理已是势在必然。
放烟气中 SO2 含量在 2 500 ～ 3 800 mg / m3 ，固体 颗粒物含量约 100 ～ 200 mg / m3 ，烟气中 SO2 和颗 粒物含量均超过国家大气排放标准，更难满足规 定更加严格的地方排放标准（ 见表 1） 要求。为实 现烟气中 SO2 达标排放，装置曾试用过硫转移剂， 该方法简单、见效快，但有一定的局限性。受原料 中硫含量以及添加助剂在系统催化剂中的比例的 影响，使用硫转移剂对 SOx 的脱除率不稳定［2］。 虽然使用硫转移剂后烟气中 SO2 浓度有明显下 降，但仍不能达到排放标准要求。
·288·
齐鲁石油化工 QILU PETＲOCHEMICAL TECHNOLOGY
2014 年第 42 卷
高于新鲜催化剂，这些工况和条件决定了恒源石 化 TMP 催化裂化装置的平衡剂中细粉比例高，排 放烟气中粉尘浓度高，因此对吸收塔的烟气除尘 能力要求、以及对吸收液处理单元的液固分离要 求均高于国外同类催化裂化烟气净化装置。
经过喷淋区后，烟气中会夹带部分雾滴，再经 过塔顶部的除雾单元将其去除。经上述处理后的 净化烟气经过脱硫塔上部烟囱排放。
循环泵将塔底的吸收液抽出送至吸收喷嘴， 吸收液循环使用。为防止催化剂粉尘积累，并保 证吸收效率和设备安全，在正常运行时，应控制循 环吸收液中总固体 （ TSS） 、Cl － 、总溶解盐（ TDS） 含量，循环系统需要排放一部分吸收液，保证脱硫 的效率，排放液通过塔底排液泵送到废水废渣处 理系统处理。
吸收塔下部的旋流组合区可以将烟气中携带
的粒径大于 2. 5 μm 的粉尘颗粒几乎全部捕捉， 剩余的更细小粉尘微粒和酸性小液滴在喷淋和除 雾区被清除。
项目
入口烟气压力 / Pa 入口烟气流量 / （ m3 ·h － 1 ） 入口烟气温度 /℃ 入口烟气 SO2 含量 / （ mg·m － 3 ） 入口烟气 NOx 含量 / （ mg·m － 3 ） 补充水量 /（ t·h －1 ） 外排浆液量 /（ t·h －1 ） pH（ 循环浆液） NaOH 注入量（ 以 32% 液碱计） / （ t·d － 1 ） MgOH 注入量（ 以 MgO 计） / （ t·d － 1 ） 出口烟气 SO2 含量 / （ mg·m － 3 ） 出口烟气 NOx 含量 / （ mg·m － 3 ） 出口烟气颗粒物含量 / （ mg·m － 3 ） 烟囱排烟温度 /℃
88 16. 5
60
吸收塔出口烟囱排放烟气压力为常压，表 2 中吸收塔入口烟气压力数值即为整个吸收塔的运 行压降。标定时（ 工况 1） 烟气流量稍大于设计 值，从吸收塔入口烟气压力数据判断，整个吸收塔 实际压降比设计值低。
TMP 催化裂化装置中烟气中 NOx 的主要成 分是 NO （ 约占 90% ） ，只含有少量的 NO2 溶于 水，通过碱液吸收烟气中 NOx的脱除效果不明显。 4. 1. 1 脱除烟气 SO2 效率因素分析
装置投用后，不同烟气流量和操作工况下，吸 收塔运行情况良好，具有较大的操作弹性，达到或 优于设计要求，其主要运行参数见表 2。通过向 塔内不断注碱液，将吸收浆液的 pH 值控制在设 定值，维持吸收反应的物料平衡，保证吸收液对烟 气中 SOx 的吸收效率。为平衡吸收过程中蒸发 和排液损失的液体，系统需补充工艺用水。
表 1 国家与地方大气污染物排放标准 mg / m3
项目
石油炼制企业污染物 GB 16397 排放标准（ 二次征求意见）
—1996
山东 DB37 / 2376—2013
一般区域 特别限值 第三时段 第四时段
SO2
550
200
100
200
100
NOx
240
300
100
300
200
颗粒物 120
50
50
·286·
齐鲁石油化工 QILU PETＲOCHEMICAL TECHNOLOGY
2014 年第 42 卷
时段标准，自 2020 年 1 月 1 日起执行第四时段标 准； 新排放源自 2017 年 1 月 1 日起执行第四时段 标准。
为了实现清洁生产，积极履行环境保护的社 会责任，并彻底解决长期困扰企业的烟气排放超 标的问题，2013 年 12 月恒源石化采用淄博齐塑 环保科技有限公司的湿式烟气脱硫除尘技术应用 于 TMP 装置的烟气净化。
3 烟气净化装置工艺流程 TMP 催化裂化装置湿式烟气脱硫除尘装置
由山东三维石化工程有限公司（ 简称三维工程公 司） 设计，包括吸收剂配置单元、烟气吸收单元和 废水废渣处理单元。主要设备有烟气脱硫塔、浆 液循环泵、MgO 熟化罐、Mg （ OH） 2 输送泵、碱液 罐、碱液泵等。 3. 1 烟气吸收单元
正常工况下，影响烟气中 SO2 吸收效果的决 定因素是循环浆液的 pH 值，pH 值越高吸收效果 越好。由表 2 数据可见，在吸收液 pH 值为 6. 5 的操作条件下，烟气中的 SO2 脱除率达到 99% ， 即使停止液碱加料，烟气中的 SO2 脱除率变化仍
极小，可以认定添加氢氧化钠并不能提高 SO2 脱 除率。 4. 1. 2 吸收除尘效果分析
30
20
1 TMP 催化裂化装置及烟气排放现状 山东恒源石油化工有限公司 （ 简称恒源石
化） TMP（ 两段提升管多产丙烯技术） 催化裂化装 置于 2011 年 9 月 建 成 投 产。现 实 际 加 工 能 力 0. 3 Mt / a，所加工的高硫焦化蜡油未经过加氢预 处理，原料油中硫质量分数在 1. 5% ～ 3. 2% 。排