催化裂化煙氣凈化技術(shù)研究與探討

  摘要：催化裂化反應(yīng)是石油精煉過程的關(guān)鍵組成部分，催化裂化裝置在工藝流程中會(huì)形成大量硫氧化物、氮氧化物，并且由于煙氣中存在大量的吸入顆粒，從而會(huì)導(dǎo)致對(duì)大氣環(huán)境的破壞。隨著石油煉制行業(yè)發(fā)展的惡化，人們不得不考慮發(fā)展的可持續(xù)性，因此必須要凈化廢氣污染物。文章對(duì)催化裂化裝置的凈化方案進(jìn)行了分析探究，并提出了合理化的建議，效果達(dá)到了預(yù)期要求，可供參考。

  為了控制原油的成本，達(dá)到追求經(jīng)濟(jì)效益的目的，企業(yè)將降低原油質(zhì)量來提高企業(yè)效益作為首要任務(wù)，最終的結(jié)果就是使催化后煙氣中的SO2和NOx以及顆粒物的排放量相繼提高。為了提升劣質(zhì)原油的空間，保證催化煙氣污染物降低符合新標(biāo)準(zhǔn)的要求，需要盡快對(duì)現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行技術(shù)改造，大幅減少污染物的煙氣排放。

  1通用的煙氣污染物脫硫技術(shù)

  堿性吸收劑可以有效地對(duì)煙氣當(dāng)中的二氧化硫進(jìn)行吸收，從而達(dá)到脫硫的目的，同時(shí)，煙氣中最主要的催化劑顆粒被轉(zhuǎn)移到液相，清潔后的煙氣直排，吸收催化劑的溶液在沉積、過濾后達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，如在氧化過程中，釋放出的二氧化硫的吸收循環(huán)，是很多次的氧化過程。該種方法是比較穩(wěn)定的，可以極大程度地去除SO2以及固體顆粒。現(xiàn)在世界上應(yīng)用于實(shí)踐的煙氣污染物脫硫系列技術(shù)有很多種類，可分為濕法、干法和半干法3種，分別是不同形式的脫硫和產(chǎn)品加工工藝。目前，F(xiàn)CC再生煙氣設(shè)備是利用技術(shù)手段較為先進(jìn)的方法，其主要是利用濕法煙氣脫硫技術(shù)將大量的SO2從其煙氣當(dāng)中清除，并且還可將當(dāng)中的灰塵清除。同時(shí)濕式脫除系統(tǒng)具有更大的靈活性和可操作性，為未來潛在設(shè)備的變化、來料的變化或更嚴(yán)格的減排限制提供了基礎(chǔ)提升條件。文章主要介紹了濕法洗滌法和Labsorb、Cansolv的濕洗工藝，是濕洗法的最典型代表。目前國(guó)內(nèi)大多數(shù)催化裝置采用EDV和WGS兩種工藝。

  1.1產(chǎn)品類別濕清洗過程

  EDV濕擦冼技術(shù)由BELCO技術(shù)公司開發(fā)，其中包括煙氣清洗系統(tǒng)和排水系統(tǒng)(PTU)。

  這項(xiàng)技術(shù)采用了模塊化的組合，其吸收系統(tǒng)由多個(gè)部分組成，例如減震冷卻和吸收模塊、過濾器清潔模塊和水珠分離器，這些都設(shè)置在一個(gè)塔上。煙道氣體在通過洗滌塔時(shí)，冷卻的區(qū)域的溫度在達(dá)到了相應(yīng)的飽和度時(shí)，就會(huì)將煙氣當(dāng)中體積大的粒子進(jìn)行清除。在吸收液的吸收板塊，其專屬的噴嘴噴射的吸收液與SO2反向接觸，最終去除SO2。在噴嘴上方的過濾單元當(dāng)中清除細(xì)顆粒及微珠，經(jīng)過凈化的煙氣在通過液滴分離器當(dāng)中會(huì)進(jìn)行液相以及氣體的分離過程。液滴進(jìn)行分離后產(chǎn)生清潔氣體再通過上煙囪排放到大氣中，并回收吸收性溶液。為了避免催化劑的積累，一些洗滌液將被排放到污水處理系統(tǒng)中。

  EDV是利用煙氣分成，并對(duì)其進(jìn)行凈化處理的一個(gè)程序，該系統(tǒng)是一種低壓降處理系統(tǒng)并且具有很大的可彈性設(shè)備，以便承受在催化過程中和污染氣體濃度不一的系列情況。排水處理系統(tǒng)降低了排放中的液氧需要量(COD)和固體懸浮顆粒的含量，同時(shí)也從懸浮顆粒物中去除濕氣。

  1.2 WGS濕洗滌過程

  WGS濕洗工藝主要包括濕式洗氣元件(WGSR)與凈化處理元件(PTU)這倆個(gè)部分。用富堿性溶液來用作吸收劑。在煙道氣體第一次進(jìn)入WGSR后，顆粒和SOx會(huì)被分離取出。WG—SR主要由文丘里管及分離塔兩部分構(gòu)成。吸收劑與煙氣同時(shí)進(jìn)入文丘里管后，吸收過程會(huì)發(fā)生在文丘里管的湍流部分。吸收液在減速墻中吸收液體，最終形成一層薄膜，隨機(jī)被分解成液滴，由于進(jìn)入喉部位置的速度不同步，煙氣和液滴兩者間會(huì)發(fā)生慣性碰撞，就會(huì)把催化劑粒子保留在喉嚨位置，用緩沖溶液洗掉了；SOx被吸收在喉部和膨脹節(jié)段中，產(chǎn)生亞硫酸鈉和硫酸鈉。

  氣體和液體的合成物進(jìn)入分離塔后可將干凈的氣體從臟氣體中分離出來。塔中的脫夾帶具備高效率、低壓降和低堵塞的特性，這時(shí)氣體中含有的吸收劑成分就被除去了。清潔氣體可通過分離器頂部的煙囪排放到大氣中。吸收性溶液可循環(huán)再利用以防止催化劑的積聚。在設(shè)備的操作中，一些洗滌液會(huì)被排放到洗滌劑溶液中。廢水處理系統(tǒng)基本上與EDV過程中的洗液處理裝置相同。

  到目前為止，很多煉油廠的催化煙氣處理裝置都采用了WGS的工藝，比如寧夏石油化工、金西石油化工和達(dá)格石油化工，其去除效果也可以完全滿足環(huán)境保護(hù)的要求。

  2 日常煙氣脫硝技術(shù)

  2.1選擇性催化還原技術(shù)

  選擇性的催化還原(SCR)的原理是在催化劑的作用下，利用還原劑(如NH3或尿素)有選擇性地和氮氧化物產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，最終排出無毒、無污染的N2與H2O。選擇性催化的還原系統(tǒng)是由系類反應(yīng)系統(tǒng)組成。即在反應(yīng)器內(nèi)注入的位置和在反應(yīng)器內(nèi)與NOx反應(yīng)的煙道氣體混合物 。采用這種方法，目的是要對(duì)現(xiàn)有的催化鍋爐進(jìn)行改造，添加反應(yīng)模塊，所以需要停產(chǎn)很長(zhǎng)時(shí)間。目前，在這一過程中大港石化和海南精煉的煉油廠使用頻率較高，并與WGS脫硫技術(shù)進(jìn)行了結(jié)合。

  2.2非選擇性催化還原(SNCR)技術(shù)

  非選擇性催化還原技術(shù)(SN CR)，通過減少選擇性反應(yīng)噴射鍋爐的NH，、尿素和氮化物，在高溫(850～1100)中加入減壓劑，在沒有催化劑的情況下，在煙氣中產(chǎn)生氮化物，生成N2和H20。這個(gè)方法與SCR方法相比，不同的是投資、成本和運(yùn)營(yíng)成本，沒有額外的S0-0-3轉(zhuǎn)換速率，但是其脫硝效率通常是低的，只有30％～50％。

  2.3臭氧氧化(LoTOXTM)技術(shù)

  臭氧氧化技術(shù)在煙氣脫硫塔中，在煙氣中使用臭氧氧化NOx，使其成為高氮，溶于水，然后在脫硫塔中，將其溶于水從而產(chǎn)生硝酸，同時(shí)脫硫塔循環(huán)液體將與其產(chǎn)生系列反應(yīng)最終生成為鹽，經(jīng)過上述過程完成脫硫，NOx的剔除率一般在70％～90％之間。在脫硫塔中，與NOx不發(fā)生反應(yīng)的臭氧被氧化為硫酸鹽，最終被去除，因此沒有像SCR氨(NH3)那樣的臭氧泄漏情況 。在本項(xiàng)技術(shù)中，SO2和CO不僅不會(huì)影響到氮氧化物的去除，同時(shí)也不會(huì)影響其他污染物。

  3煙氣顆粒凈化技術(shù)

  當(dāng)今工業(yè)行業(yè)應(yīng)用較為成熟的凈化技術(shù)有3類：靜電除塵技術(shù)、濕法洗滌技術(shù)、旋風(fēng)分離技術(shù)。

  (1)旋風(fēng)分離器的技術(shù)是把旋風(fēng)分離器安裝于關(guān)鍵裝置，如煙氣輪機(jī)進(jìn)口和分離器的出口，通過離心力來分離并回收催化劑粉和煙霧粉塵。

  (2)靜電場(chǎng)除塵技術(shù)。靜電場(chǎng)除塵技術(shù)的關(guān)鍵原理是借助電場(chǎng)的作用形成帶電粒子之間的相互作用來固定塵埃粒子。在具體的應(yīng)用中，應(yīng)增加放電的電極配置，以便增加其煙氣中粉塵粒子的電荷。通過集成板再對(duì)煙道中氣體進(jìn)行收集，定期加以清除。與其他技術(shù)相比，靜電除塵的技術(shù)在實(shí)施過程中是相對(duì)成熟的，但是這項(xiàng)技術(shù)也有相應(yīng)的弊端，要想達(dá)到其設(shè)計(jì)的效果，在實(shí)施過程中要求溫度達(dá)到150oC，因此可能會(huì)增加其工作成本。

  (3)濕法凈化技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)的工作原理比較簡(jiǎn)單，主要用接觸和捕獲煙氣中的顆粒及水，把最終形成的沉淀泥消除，實(shí)踐證明，本項(xiàng)技術(shù)在實(shí)際運(yùn)行中達(dá)到的效果很受限制。

  4結(jié)語

  綜上所述，催化裂化裝置會(huì)產(chǎn)生大量的煙氣污染物，造就了催化裂化煙氣凈化裝置在煙氣污染治理中的地位至關(guān)重要。催化裂化煙氣凈化技術(shù)工藝的成就與經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有著直接的關(guān)系，積極地開展其相關(guān)技術(shù)的攻關(guān)研究，將會(huì)對(duì)我國(guó)石油工業(yè)的發(fā)展起到十分重要的意義。