催化裂化烟气脱硫脱硝优化技术研究

催化裂化烟气脱硫脱硝优化技术研究催化裂化烟气脱硫脱硝优化技术研究摘要：摘要：催化裂化是目前石油冶炼和二次加工过程中的重要环节，在生产过程中原油中的氮氧化物和硫氧化物等转变为气体、固体颗粒等污染物随催化裂化再生烟气一起排入大气中，造成了严重的大气污染。提出一种新的催化裂化烟气脱硫脱硝优化方法，在分析催化裂化再生烟气脱硫脱硝工艺原理和流程基础上，考察了某催化裂化装置和脱硫脱硝装置的实际投入运行状况和烟气净化效果均达到了预期效果，在此基础上为了更好地实现催化裂化烟气脱硫脱硝，选取符合环保要求、价格低廉、脱硫脱硝更彻底的三效助剂作为催化裂化助剂。经工业测试证明，三效助剂在试用标定阶段二氧化硫、三氧化硫和氮氧化物去除率分别达到了67.2%、88%和43.8%，且能够实现烟气脱硫脱硝减排优化。我国是一个能源结构以煤炭为主的国家，煤炭产量位居世界首位。2017年我国原煤产量超过了35亿t，煤炭占我国一次能源消费总量的四分之三。煤炭燃烧造成的大气污染包括粉尘污染、二氧化硫污染、氮氧化物污染和二氧化碳污染等。随着煤炭能源消费的不断增长，煤炭燃烧向大气中排放的二氧化硫气体也不断增加，已经连续多年超过2000万t，其排放量居于世界第一。大量的煤炭燃烧致使我国酸雨增多，二氧化硫污染日益严重。将污染的严重程度从高到低来划分，其顺序依次为火电厂、化工厂和冶炼厂。其中火电厂是通过燃煤发电的，其向大气中排放的污染物占全部工业污染物排放总量的半数以上，甚至有个别地区达到了将近90%。石油冶炼工业也是我国能源工业中不可或缺的一部分，催化裂化作为目前石油冶炼和二次加工过程中的重要环节，在生产过程中原油中的氮氧化物和硫氧化物等转变为气体污染物随催化裂化再生烟气一起排入大气中，造成了严重的大气污染[4]。以我国目前的经济水平和技术能力还不允许像发达国家那样大量投入人力、物力和财力去治理大气的污染，且我国对大气中氮氧化物和硫氧化物等污染物的相关治理起步较晚，目前还处于探索阶段。国内一些火电厂、炼油厂等工业部门的烟气脱硫装置制造大部分都是从欧美等国引进的技术，许多都在试验阶段，且这些脱硫装置处理的烟气量有限，脱硫速度有待提高，如果处理不善很可能会造成二次污染[5]。随着节能减排战略的提出和实施，以及相关环境法律法规要求的日益严格，火电厂、炼油厂等对催化裂化装置中排放出的氮氧化物和硫氧化物等污染物排放标准和治理方案也开始提上日程。近年来电厂、炼油厂都被要求必须采用烟气脱硫脱硝优化工艺，以降低催化裂化装置中再生烟气的污染物排放量，满足大气环保要求[6]。1催化裂化再生烟气脱硫脱硝工艺原理催化裂化再生烟气脱硫脱硝工艺原理催化裂化再生烟气脱硫脱硝装置主要由烟气洗涤（即烟气脱硫脱硝）、排液处理和臭氧氧化三部分构成，用于去除工业部门催化裂化再生烟气中的SOx和NOx，以及催化剂细粉等，同时还能用于去除催化裂化再生烟气脱硫脱硝净化水中悬浮的固体颗粒物，降低其COD浓度值。催化裂化再生烟气脱硫脱硝的工艺原理是利用碱洗方法将再生烟气中的SOx和NOx等去除[7]，具体脱硫脱氮化学公式描述如下：2催化裂化再生催化裂化再生烟气脱硫脱硝流程烟气脱硫脱硝流程如图1所示给出了催化裂化再生烟气脱硫脱硝工艺流程。来自于催化裂化装置的再生烟气首先进入冷却吸收塔，再生烟气在上升过程中与冷却水逆向相遇，催化裂化装置再生烟气中的氧化硫气体和固体颗粒物被洗涤去除。为了去除再生烟气中的NOx，向冷却吸收塔下部注入臭氧，通过臭氧氧化反应将再生烟气中的NOx氧化为N2O5，N2O5在冷却吸收塔的冷却吸收段和NOx一同被冷却水洗涤去除，另外应控制向冷却吸收塔中注入碱液的pH值在6~9范围内。冷却吸收塔下部排出的液体大部分会重新返回塔内作为冷却水，只有其中少部分被送至废液处理装置中，并通过补水维持冷却吸收塔内的液相平衡状态。再生烟气冷却后从塔底上升进入塔中的过滤膜组泵脱除烟气中的固体颗粒物和硫酸酸雾，经过滤膜组泵后的再生烟气从冷却吸收塔塔顶的烟囱排放到大气中。至于工业部门外送的废液经絮凝剂沉淀和空气曝气处理后，将废液中的固体悬浮颗粒物去除以降低其中的COD浓度，经处理达标后再向外排放。图1催化裂化再生烟气脱硫脱硝工艺流程3催化裂化装置和脱硫脱硝装置运行状况催化裂化装置和脱硫脱硝装置运行状况已知某炼油厂催化裂化装置和某火电厂烟气脱硫脱硝装置于2017年初同步投入运行，经过12个月的运行考察，催化裂化装置和脱硫脱硝装置均达到了预期效果[9]，具体运行数据统计如表1-3所示。表1催化裂化装置入口烟气表2脱硫脱硝装置烟气排放指数（出口指标）表3烟气脱硫脱硝装置实际运行指标通过对比表1-3的数据可以看出，催化裂化装置实际入口烟气质量明显优于预先设计值。另外，催化裂化装置的运行效率较高，催化裂化装置出口固体颗粒物浓度、硫氧化物浓度，以