催化裂化煙氣凈化技術研究與探討

  摘要：催化裂化反應是石油精煉過程的關鍵組成部分，催化裂化裝置在工藝流程中會形成大量硫氧化物、氮氧化物，并且由于煙氣中存在大量的吸入顆粒，從而會導致對大氣環境的破壞。隨著石油煉制行業發展的惡化，人們不得不考慮發展的可持續性，因此必須要凈化廢氣污染物。文章對催化裂化裝置的凈化方案進行了分析探究，并提出了合理化的建議，效果達到了預期要求，可供參考。

  為了控制原油的成本，達到追求經濟效益的目的，企業將降低原油質量來提高企業效益作為首要任務，最終的結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。為了提升劣質原油的空間，保證催化煙氣污染物降低符合新標準的要求，需要盡快對現有設備進行技術改造，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

  堿性吸收劑可以有效地對煙氣當中的二氧化硫進行吸收，從而達到脫硫的目的，同時，煙氣中最主要的催化劑顆粒被轉移到液相，清潔后的煙氣直排，吸收催化劑的溶液在沉積、過濾后達到排放標準，如在氧化過程中，釋放出的二氧化硫的吸收循環，是很多次的氧化過程。該種方法是比較穩定的，可以極大程度地去除SO2以及固體顆粒。現在世界上應用于實踐的煙氣污染物脫硫系列技術有很多種類，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品加工工藝。目前，FCC再生煙氣設備是利用技術手段較為先進的方法，其主要是利用濕法煙氣脫硫技術將大量的SO2從其煙氣當中清除，并且還可將當中的灰塵清除。同時濕式脫除系統具有更大的靈活性和可操作性，為未來潛在設備的變化、來料的變化或更嚴格的減排限制提供了基礎提升條件。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。目前國內大多數催化裝置采用EDV和WGS兩種工藝。

  1.1產品類別濕清洗過程

  EDV濕擦冼技術由BELCO技術公司開發，其中包括煙氣清洗系統和排水系統(PTU)。

  這項技術采用了模塊化的組合，其吸收系統由多個部分組成，例如減震冷卻和吸收模塊、過濾器清潔模塊和水珠分離器，這些都設置在一個塔上。煙道氣體在通過洗滌塔時，冷卻的區域的溫度在達到了相應的飽和度時，就會將煙氣當中體積大的粒子進行清除。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中清除細顆粒及微珠，經過凈化的煙氣在通過液滴分離器當中會進行液相以及氣體的分離過程。液滴進行分離后產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中。

  EDV是利用煙氣分成，并對其進行凈化處理的一個程序，該系統是一種低壓降處理系統并且具有很大的可彈性設備，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)這倆個部分。用富堿性溶液來用作吸收劑。在煙道氣體第一次進入WGSR后，顆粒和SOx會被分離取出。WG—SR主要由文丘里管及分離塔兩部分構成。吸收劑與煙氣同時進入文丘里管后，吸收過程會發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，隨機被分解成液滴，由于進入喉部位置的速度不同步，煙氣和液滴兩者間會發生慣性碰撞，就會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段中，產生亞硫酸鈉和硫酸鈉。

  氣體和液體的合成物進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。吸收性溶液可循環再利用以防止催化劑的積聚。在設備的操作中，一些洗滌液會被排放到洗滌劑溶液中。廢水處理系統基本上與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、金西石油化工和達格石油化工，其去除效果也可以完全滿足環境保護的要求。

  2 日常煙氣脫硝技術

  2.1選擇性催化還原技術

  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生化學反應，最終排出無毒、無污染的N2與H2O。選擇性催化的還原系統是由系類反應系統組成。即在反應器內注入的位置和在反應器內與NOx反應的煙道氣體混合物 。采用這種方法，目的是要對現有的催化鍋爐進行改造，添加反應模塊，所以需要停產很長時間。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脫硫技術進行了結合。

  2.2非選擇性催化還原(SNCR)技術

  非選擇性催化還原技術(SN CR)，通過減少選擇性反應噴射鍋爐的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，在煙氣中產生氮化物，生成N2和H20。這個方法與SCR方法相比，不同的是投資、成本和運營成本，沒有額外的S0-0-3轉換速率，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

  臭氧氧化技術在煙氣脫硫塔中，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，將其溶于水從而產生硝酸，同時脫硫塔循環液體將與其產生系列反應最終生成為鹽，經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不發生反應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 。在本項技術中，SO2和CO不僅不會影響到氮氧化物的去除，同時也不會影響其他污染物。

  3煙氣顆粒凈化技術

  當今工業行業應用較為成熟的凈化技術有3類：靜電除塵技術、濕法洗滌技術、旋風分離技術。

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

  (2)靜電場除塵技術。靜電場除塵技術的關鍵原理是借助電場的作用形成帶電粒子之間的相互作用來固定塵埃粒子。在具體的應用中，應增加放電的電極配置，以便增加其煙氣中粉塵粒子的電荷。通過集成板再對煙道中氣體進行收集，定期加以清除。與其他技術相比，靜電除塵的技術在實施過程中是相對成熟的，但是這項技術也有相應的弊端，要想達到其設計的效果，在實施過程中要求溫度達到150oC，因此可能會增加其工作成本。

  (3)濕法凈化技術。這項技術的工作原理比較簡單，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，實踐證明，本項技術在實際運行中達到的效果很受限制。

  4結語

  綜上所述，催化裂化裝置會產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重要。催化裂化煙氣凈化技術工藝的成就與經濟的發展有著直接的關系，積極地開展其相關技術的攻關研究，將會對我國石油工業的發展起到十分重要的意義。