GEA濕法煙氣脫硫在實際中的應用

孫琪，李昕益

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GEA濕法煙氣脫硫在實際中的應用

孫琪，李昕益

（中國石油集團東北煉化工程有限公司葫蘆島設計院，遼寧 葫蘆島 125001）

分析了常見的催化裂化煙氣脫硫技術，并通過項目實施效果驗證了GEA脫硫除塵一體化技術的優勢。

GEA；濕法煙氣脫硫；催化裂化煙氣；

催化裂化是在催化劑的作用，在一定的溫度和壓力條件下，使原料油經過一系列的化學反應，裂解成為輕質油品的過程。催化裂化煙氣含有大量的SOX、NOX、顆粒物及CO等，已經成為重要的空氣污染源。煉油廠排放的SOX約占其總排放量的6%～7%，而催化裂化裝置排放的SOX就占5%左右。

為控制大氣污染物排放，改善我國空氣質量和控制酸雨污染，國家環境保護總局和國家發展和改革委員會采取了多項旨在進一步加強二氧化硫污染防治的新措施。

政府各級環保監管部門加大了對SO2和NOx排放力度的監管，對企業煙氣排放的要求越來越高。按《石油煉制工業污染物排放標準》中催化裂化裝置SO2最高允許排放濃度限值為200 mg/Nm3（重點地區濃度限值為100 mg/Nm3）。隨著氮氧化物排放污染的日趨嚴重，在國家和地方政府對NOx、SO2以及顆粒物排放標準要求和排污費政策雙重壓力下，為應對日益嚴格的環保要求和企業發展需求，要求各個煉油企業的催化裂化裝置設有煙氣凈化裝置，并于催化裝置同開同停。

1 國內外催化煙氣脫硫技術

1.1 煙氣脫硫技術

不同煙氣脫硫方法各有特點，需要根據環保要求、治理對象、環境條件（地理位置、占地等）、燃料特點、吸收劑來源以及副產物去向等綜合因素選取合適的方法。目前常見的煙氣脫硫方法見表1。

表1 常見的煙氣脫硫技術

1.2 催化煙氣脫硫技術

煙氣脫硫技術大多應用在大型電廠、燃煤燃氣鍋爐，在催化煙氣脫硫主要采用非再生濕法脫硫工藝、可再生濕法脫硫工藝。目前國內的大型石油企業催化裂化煙氣脫硫裝置多采用引進國外成熟可靠的工藝技術。

表2 催化煙氣脫硫技術

由表2可以看出，從對上游催化裂化裝置運行的影響及長周期運轉方面比較，EDV工藝、EP-Absorber及Labsorb工藝具有煙氣壓降小、不會出現堵塞、操作彈性大等優勢；從投資、流程簡化、操作方便、技術成熟可靠程度等方面比較，選擇非再生濕法洗滌的EDV工藝、EP-Absorber及WGS工藝較為合理，但WGS工藝因壓降較大，對上游煙機及鍋爐系統影響較大。

從業績方面比較來看，近年來中石油、中石化等石油龍頭企業均選擇了應用業績較多的belco的EDV工藝，少數采用了Exxon的WGS技術，而德國GEA Bischoff的EP-Absorber技術往往被忽略了。中國化工集團在國內率先使用了該技術并建成投產，運行良好。

1.3 德國 GEA Bischoff 公司提供的脫硫除塵一體化技術（EP-Absorber）

SO2吸收和相當部分的顆粒物脫除是在一個開放的、無填料的逆流式洗滌器內完成的。煙氣沿垂直方向自下而上通過洗滌器，洗滌層噴入苛性溶液，煙氣與苛性溶液形成逆流。噴淋層接一組循環泵，另設有一臺公用備用泵，與這組循環泵連接在一起。洗滌器入口處設急冷段，裝有噴嘴組以急冷氣體。噴嘴組連接事故水系統，以便在循環泵組失效時（如失電情況下）仍能對氣體進行急冷。氣/液充分接觸確保了顆粒物和硫化物的有效脫除。大容量的苛性液收集池起到了緩沖作用，即使在SO2含量處于峰值時，仍能保證SO2的持續脫除。

圖2 EP-Absorber原理圖

煙氣經過急冷噴淋以預除催化劑顆粒，并使SO2懸浮粒子冷凝，然后到達逆流吸收段，該段設有4級噴淋層，2個環形磁頭，4級噴淋層之間設有3級上下噴淋和1級向下噴淋，Na2CO3或NaOH作為反應劑，在該吸收段內高效吸收煙氣中的SO2。經過脫硫后的煙氣到達位于吸收段上部的濕式靜電除塵段，濕法靜電除塵器（WESP）與洗滌器在同一罩殼內，位于洗滌器上部。氣體通過氣體分布板，自下而上進入WESP。氣體流經除塵管束，放電電極沿每根除塵管軸線懸吊。通過高壓產生的電場使灰塵及懸浮粒子帶電（無論其尺寸大小）。帶負電的粒子在收塵電極處被收集。從氣體中分離出來的粒子和冷凝液不斷滴入下方的洗滌區。本凈化段（微米、亞微米粒子級）的壓力降不超過0.5 kPa。

如需要，可安裝沖洗系統以定期清洗。沖洗系統由一組噴嘴組成，安裝于收塵電極上方。沖洗用水為清潔水，設置一臺泵以滿足所需壓力，沖洗水流入池中作為工藝用水，以節約用水。

該工藝的壓損小，不需要設置增壓風機或者壓力控制系統。

為使排出廢液COD更低，從洗滌器底部池中抽取液體至外部氧化系統氧化，再回流至洗滌器池中。外部氧化系統由空氣噴射器和高壓泵等組成，液體被高壓泵輸送至動力噴嘴，通過噴嘴噴射后，液體變成液滴，隨后與噴射空氣充分混合，使溶解在洗滌液中的亞硫酸鹽與空氣發生氧化反應。在空氣噴射器之后，含有非常細微分散氣泡的洗滌液回流至洗滌器池內，在這些氣泡上升至池面的過程中，殘余的氧進一步與洗滌液發生氧化反應。

該脫硫除塵工藝的主要業績為美國北達科他州泰索羅公司曼丹煉油廠147 000 Nm3/h（濕）煙氣脫硫除塵和美國伊利諾斯州雪鐵戈公司雷蒙特煉油廠約400 000 Nm3/h（濕）煙氣脫硫除塵。

該工藝的特點是：

（1）洗滌吸收區為多級，脫硫效率高；

（2）不論煙氣中的催化劑顆粒粒徑大小，都能高效脫除煙塵；

（3）靜電場中顆粒物<1 μm時，可以進行設計調整；

（4）高效脫除SO3（H2SO4懸浮液）及水滴；

（5）可通過設計調整分別控制SO2和SO3各自的排放量，實現總體高SOx脫除率；

（6）高可靠性，設計壽命滿足催化裝置連續5年運行，在相關工業實際運行中壽命已達幾十年；

（7）可脫除來自上游的SNCR/SCR逃逸氨；

（8）寬氣體流量量程，設計可預留滿足更高氣體流量。

GEA Bischoff公司提供的脫硫除塵一體化技術（EP-Absorber）與其他技術相比較最大的優勢在于除塵方法采用高壓靜電除塵，靜電除塵采用六邊形管束狀結構，既能通過調節電壓來調整除塵效果，又能保證了煙氣的流通量，使壓降最低。EP-Absorber技術的濕式靜電除塵器的壓力降遠遠低于EDV技術的濾清模塊以及液珠分離器帶來的壓力降。此外EP-Absorber技術為使排出廢液COD更低，從洗滌器底部池中抽取液體至外部氧化系統氧化，再回流至洗滌器池中，使后續PTU單元減少了設置氧化箱（罐）的必要，降低了投資成本，節約了PTU單元的占地面積。

2 脫硫除塵一體化技（EP-Absorber）實際生產應用情況

中國化工集團某煉廠催化裝置的煙氣凈化裝置采用GEA Bischoff公司提供的脫硫除塵一體化技術（EP-Absorber），于2016年10月投產運行。2016年11月20日某時刻進出口物料平衡見表3。

3 結束語

催化裝置采用GEA的脫硫除塵一體化技術（EP-Absorber），可以有效降低煙氣中硫含量和催化劑細粉含量，使煙氣達標排放，對減輕本地區的酸雨危害、改善環境質量作用明顯。對推動清潔生產和可持續發展，具有重要貢獻。

表3 催化煙氣脫硫物料平衡表

［1］張楊,王瑞,王清和,等.濕法煙氣脫硫脫硝技術在催化裂化裝置上的應用[J].石化技術與應用，2015，33（3）：239-241．

Application of GEA Wet Flue-gas Desulfurization Technology

,

（CNPC Northeast Refining & Chemical Engineering Co.,Ltd. Huludao Design Institute, Liaoning Huludao 125001, China）

Commondesulfurization technologies were analyzed and compared，and the effect of GEA wet flue-gas desulfurization was verified by the actual test.

GEA； wet flue-gas fesulfurization； FCC flue-gas

2017-09-14

孫琪（1983-），男，工程師，遼寧省葫蘆島市人，2006 年畢業于浙江大學化學系，從石油化工工藝設計工作。

TE 624

A

1004-0935（2017）11-1094-03