催化裂化烟气净化技术研究与探讨

文章导读

催化裂化反应是石油精炼过程的关键组成部分，催化裂化装置在工艺流程中会形成大量硫氧化物、氮氧化物，并且由于烟气中存在大量的吸入颗粒，从而会导致对大气环境的破坏。随着石油炼制行业发展的恶化，人们不得不考虑发展的可持续性，因此必须要净化废气污染物。文章对催化裂化装置的净化方案进行了分析探究，并提出了合理化的建议，效果达到了预期要求，可供参考。

▲ 来源：《化工管理》  作者：李宁

为了控制原油的成本，达到追求经济效益的目的，企业将降低原油质量来提高企业效益作为首要任务，最终的结果就是使催化后烟气中的SO2和NOx以及颗粒物的排放量相继提高。为了提升劣质原油的空间，保证催化烟气污染物降低符合新标准的要求，需要尽快对现有设备进行技术改造，大幅减少污染物的烟气排放。

1  通用的烟气污染物脱硫技术

碱性吸收剂可以有效地对烟气当中的二氧化硫进行吸收，从而达到脱硫的目的，同时，烟气中最主要的催化剂颗粒被转移到液相，清洁后的烟气直排，吸收催化剂的溶液在沉积、过滤后达到排放标准，如在氧化过程中，释放出的二氧化硫的吸收循环，是很多次的氧化过程。该种方法是比较稳定的，可以极大程度地去除SO2以及固体颗粒。现在世界上应用于实践的烟气污染物脱硫系列技术有很多种类，可分为湿法、干法和半干法3种，分别是不同形式的脱硫和产品加工工艺。目前，FCC再生烟气设备是利用技术手段较为先进的方法，其主要是利用湿法烟气脱硫技术将大量的SO2从其烟气当中清除，并且还可将当中的灰尘清除。同时湿式脱除系统具有更大的灵活性和可操作性，为未来潜在设备的变化、来料的变化或更严格的减排限制提供了基础提升条件。文章主要介绍了湿法洗涤法和Labsorb、Cansolv的湿洗工艺，是湿洗法的最典型代表。目前国内大多数催化装置采用EDV和WGS两种工艺。

1.1 产品类别湿清洗过程

EDV湿擦冼技术由BELCO技术公司开发，其中包括烟气清洗系统和排水系统(PTU)。

这项技术采用了模块化的组合，其吸收系统由多个部分组成，例如减震冷却和吸收模块、过滤器清洁模块和水珠分离器，这些都设置在一个塔上。烟道气体在通过洗涤塔时，冷却的区域的温度在达到了相应的饱和度时，就会将烟气当中体积大的粒子进行清除。在吸收液的吸收板块，其专属的喷嘴喷射的吸收液与SO2反向接触，最终去除SO2。在喷嘴上方的过滤单元当中清除细颗粒及微珠，经过净化的烟气在通过液滴分离器当中会进行液相以及气体的分离过程。液滴进行分离后产生清洁气体再通过上烟囱排放到大气中，并回收吸收性溶液。为了避免催化剂的积累，一些洗涤液将被排放到污水处理系统中。

EDV是利用烟气分成，并对其进行净化处理的一个程序，该系统是一种低压降处理系统并且具有很大的可弹性设备，以便承受在催化过程中和污染气体浓度不一的系列情况。排水处理系统降低了排放中的液氧需要量(COD)和固体悬浮颗粒的含量，同时也从悬浮颗粒物中去除湿气。

1.2 WGS湿洗涤过程

WGS湿洗工艺主要包括湿式洗气元件(WGSR)与净化处理元件(PTU)这俩个部分。用富碱性溶液来用作吸收剂。在烟道气体第一次进入WGSR后，颗粒和SOx会被分离取出。WG—SR主要由文丘里管及分离塔两部分构成。吸收剂与烟气同时进入文丘里管后，吸收过程会发生在文丘里管的湍流部分。吸收液在减速墙中吸收液体，最终形成一层薄膜，随机被分解成液滴，由于进入喉部位置的速度不同步，烟气和液滴两者间会发生惯性碰撞，就会把催化剂粒子保留在喉咙位置，用缓冲溶液洗掉了；SOx被吸收在喉部和膨胀节段中，产生亚硫酸钠和硫酸钠(见图1)。

气体和液体的合成物进入分离塔后可将干净的气体从脏气体中分离出来。塔中的脱夹带具备高效率、低压降和低堵塞的特性，这时气体中含有的吸收剂成分就被除去了。清洁气体可通过分离器顶部的烟囱排放到大气中。吸收性溶液可循环再利用以防止催化剂的积聚。在设备的操作中，一些洗涤液会被排放到洗涤剂溶液中。废水处理系统基本上与EDV过程中的洗液处理装置相同。

到目前为止，很多炼油厂的催化烟气处理装置都采用了WGS的工艺，比如宁夏石油化工、金西石油化工和达格石油化工，其去除效果也可以完全满足环境保护的要求。

2  日常烟气脱硝技术

2.1 选择性催化还原技术

选择性的催化还原(SCR)的原理是在催化剂的作用下，利用还原剂(如NH3或尿素)有选择性地和氮氧化物产生化学反应，最终排出无毒、无污染的N2与H2O。选择性催化的还原系统是由系类反应系统组成。即在反应器内注入的位置和在反应器内与NOx反应的烟道气体混合物 。采用这种方法，目的是要对现有的催化锅炉进行改造，添加反应模块，所以需要停产很长时间。目前，在这一过程中大港石化和海南精炼的炼油厂使用频率较高，并与WGS脱硫技术进行了结合。

2.2 非选择性催化还原(SNCR)技术

非选择性催化还原技术(SN CR)，通过减少选择性反应喷射锅炉的NH，、尿素和氮化物，在高温(850～1100)中加入减压剂，在没有催化剂的情况下，在烟气中产生氮化物，生成N2和H20。这个方法与SCR方法相比，不同的是投资、成本和运营成本，没有额外的S0-0-3转换速率，但是其脱硝效率通常是低的，只有30％～50％。

2.3 臭氧氧化(LoTOXTM)技术

臭氧氧化技术在烟气脱硫塔中，在烟气中使用臭氧氧化NOx，使其成为高氮，溶于水，然后在脱硫塔中，将其溶于水从而产生硝酸，同时脱硫塔循环液体将与其产生系列反应最终生成为盐，经过上述过程完成脱硫，NOx的剔除率一般在70％～90％之间。在脱硫塔中，与NOx不发生反应的臭氧被氧化为硫酸盐，最终被去除，因此没有像SCR氨(NH3)那样的臭氧泄漏情况 。在本项技术中，SO2和CO不仅不会影响到氮氧化物的去除，同时也不会影响其他污染物。

3  烟气颗粒净化技术

当今工业行业应用较为成熟的净化技术有3类：静电除尘技术、湿法洗涤技术、旋风分离技术。

(1)旋风分离器的技术是把旋风分离器安装于关键装置，如烟气轮机进口和分离器的出口，通过离心力来分离并回收催化剂粉和烟雾粉尘。

(2)静电场除尘技术。静电场除尘技术的关键原理是借助电场的作用形成带电粒子之间的相互作用来固定尘埃粒子。在具体的应用中，应增加放电的电极配置，以便增加其烟气中粉尘粒子的电荷。通过集成板再对烟道中气体进行收集，定期加以清除。与其他技术相比，静电除尘的技术在实施过程中是相对成熟的，但是这项技术也有相应的弊端，要想达到其设计的效果，在实施过程中要求温度达到150oC，因此可能会增加其工作成本。

(3)湿法净化技术。这项技术的工作原理比较简单，主要用接触和捕获烟气中的颗粒及水，把最终形成的沉淀泥消除，实践证明，本项技术在实际运行中达到的效果很受限制。

4  结语

综上所述，催化裂化装置会产生大量的烟气污染物，造就了催化裂化烟气净化装置在烟气污染治理中的地位至关重要。催化裂化烟气净化技术工艺的成就与经济的发展有着直接的关系，积极地开展其相关技术的攻关研究，将会对我国石油工业的发展起到十分重要的意义。

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