JWGS 技術在催化裂化裝置的實踐與應用

邱春 徐自偉（中國石油玉門油田分公司）

1 現狀

玉門油田分公司煉油化工總廠80×104t/a 重油催化裂化裝置煙氣除塵脫硫系統建于2014 年，系統采用中石油自主JWGS 工藝技術，主要包括煙氣洗滌系統及廢液處理系統（PTU）兩部分。系統自投運以來，運行平穩，煙氣中的二氧化硫、顆粒物含量顯著下降，減排效果顯著，實現了廢氣達標排放，不僅改善了企業周邊環境，還實現了環境效益、社會效益和經濟效益的統一，應用效果良好。

2 JWGS 技術工藝特點

煙氣除塵脫硫系統運用JWGS 濕法洗滌技術，即采用噴射文丘（JEV）濕氣洗滌系統（WGS）技術[1]，其煙氣除塵脫硫工藝流程見圖1。該工藝具有以下特點：

圖1 煙氣除塵脫硫工藝流程

1）采用文丘里噴射技術，煙氣入口壓力適應能力強，不影響催化煙機系統做功。

2）對催化裝置事故狀態適應能力強，尤其是在催化裝置大量跑劑和余熱鍋爐切除狀態下，不影響裝置正常運行。

3）技術成熟可靠，投資和運行成本較EDV 技術具有明顯優勢。

2.1 煙氣洗滌系統

煙氣以水平方式進入噴射文丘里管，文丘里管上部噴射循環液，由于液體的抽吸作用，煙氣與循環液在喉管處劇烈混合，經擴散段后進入彎頭處脫除二氧化硫及固體顆粒物。煙氣與循環液通過切線方式進入洗滌塔，氣體先經塔盤整流、分液，再經填料層分液后由洗滌塔上部煙囪排入大氣。

2.2 廢液處理系統

煙氣洗滌系統排出的廢液與絮凝劑混合后，輸送至澄清器，顆粒物在澄清器內經絮凝沉降后從底部排出，澄清液由頂部自流至氧化罐，氧化處理后的污水自氧化罐頂溢流至污水緩沖罐，再經污水外送泵增壓后排至水處理車間檢測池。澄清器底部排出物經污泥泵增壓后送至板框式過濾機，脫水后的污泥排入密閉垃圾箱內，作為“危險廢物”定期處置。

3 煙氣除塵脫硫裝置運行情況

2014 年，80×104t/a 重油催化裂化裝置煙氣除塵脫硫投料運行，目前該裝置運行平穩，污染物排放滿足國家標準要求，實現了減排目標。

3.1 原料性質

煙氣除塵脫硫單元原料為80×104t/a 重油催化裂化裝置再生煙氣，煙氣性質見表1。2017 年7 月再生煙氣中主要污染物平均值顆粒物為170 mg/m3，硫化物為865 mg/m3，氮化物為127 mg/m3。洗滌塔主要操作參數見表2。

表1 再生煙氣性質

表2 主要操作參數

從表2 可以看出，洗滌塔入口壓力較低，平均為0.25 kPa 左右，而文丘里洗滌器采用JEV 型洗滌器，因此可采用較小的氣液比，約為75～150。該裝置氣液比為79.5，液、氣接觸充分。同時，洗滌塔循環液性質均在設計范圍內，但存在Cl-含量偏高的情形，會加劇設備腐蝕，不利于裝置長周期運行。

3.2 產品性質及指標分析

3.2.1 凈化污水指標分析

目前，玉門煉油化工總廠催化裂化裝置外排污水pH 值控制在8.85～8.89，符合煙氣脫硫外排污水排放指標pH 值6～9；外排污水COD 含量控制在46～57 mg/L，滿足煙氣脫硫外排污水排放指標COD 含量小于60 mg/l 的要求；外排污水總懸浮顆粒物為59～65 mg/L，滿足煙氣脫硫外排污水排放指標總固體懸浮物小于70 mg/L。2017 年洗滌塔循環液和凈化污水分析數據見表3。

表3 2017 年洗滌塔循環液和凈化污水分析數據

3.2.2 凈化煙氣排放指標分析

目前，玉門煉油化工總廠催化裂化裝置凈化煙氣中二氧化硫小于或等于100 mg/m3[2]平均含量為18 mg/m3，符合煙氣排放指標二氧化硫含量不大于100 mg/m3，凈化煙氣中顆粒物平均為27 mg/m3，符合煙氣脫硫煙氣排放指標顆粒物含量不大于50 mg/m3。凈化煙氣中氮化物含量滿足小于或等于200 mg/m3的要求，凈化煙氣達標排放。同時凈化煙氣濕度由入口的7.03%上升至出口的9.03%，對周邊空氣起到了加濕作用，但由于濕度較大，而我廠地處西北高山地區，冬季環境溫度低，煙氣中水汽經冷凝降落地面后容易產生積冰，對該處環境面貌造成一定破壞。

表4 2017 年煙氣分析數據

通過表4 可以看出，催化裂化裝置煙氣除塵脫硫單元運行工況良好，凈化煙氣、凈化污水等各項指標滿足排放標準，實現了達標排放，起到了改善空氣質量，保護環境的目的。

3.3 煙氣中二氧化硫及顆粒物脫除率

通過表4 可知：洗滌塔入口二氧化硫含量平均值為1 322 mg/m3，洗滌塔出口二氧化硫含量平均值為18 mg/m3，二氧化硫脫出率達到了98.6%，二氧化硫脫除量為165.47 kg/h，按照每年8 400 h 計算二氧化硫脫除量為1 389.95 t，按每年365 天計算二氧化硫脫除量為1 449.52 t。同理，洗滌塔入口顆粒物含量平均值為237 mg/m3，洗滌塔出口顆粒物含量平均值為27 mg/m3，顆粒物脫出率達到了88.6%，顆粒物脫除量為26.65 kg/h，按照每年8 400 h 計算顆粒物脫除量為223.9 t，按每年365 天計算顆粒物脫除量為233.45 t。從脫除量的數據可以看出，煙氣除塵脫硫設施的運行給環境改善帶來了極大的促進作用。

4 優化操作保障運行

隨著《石油煉制工業污染物排放標準》的發布，要求現有企業在2017 年7 月1 日起執行該標準。催化裂化裝置煙氣及凈化污水已實現達標排放，滿足了最新的環保排放標準，針對煙氣外排口數據偶爾接近限值的現象，裝置人員通過優化和調整操作，可有效避免出現超標排放事件。

4.1 使用液堿代替片堿

煙氣除塵脫硫系統在建設投產初期一直使用片堿，采用人工加堿，無法保證堿液濃度穩定，也給現場操作帶來一定安全隱患。經裝置一段時間的運行探索，決定采用液堿代替片堿，實現了精準控制堿液濃度，穩定了pH 值，有效保障了系統的運行。

4.2 做好煙氣除塵脫硫單元防腐蝕及防堵塞工作，保證長周期運行

隨著國家對環保要求的日益嚴格，為確保煙氣達標排放，必須保證煙氣除塵脫硫裝置長周期、穩定運行[3]。通過表3 可知，正常運行時洗滌塔循環液中Cl-達到200～500 mg/L，超出設計值不大于300 mg/L 的要求；總懸浮顆粒物達到0.35%～0.45%；總溶解鹽達到3.5%～4.5%。較高Cl-、總懸浮顆粒物及總溶解鹽含量[4]，易造成Cl-富集從而引起設備點腐蝕，懸浮顆粒物（主要是催化劑粉塵）和溶解鹽的沉積、結晶易導致管線、設備的磨損及堵塞，影響煙氣除塵脫硫單元的長周期運行。為解決上述問題，可采取以下對策：

1）適當增加洗滌塔補水量及廢液外排量。達到控制洗滌塔循環液Cl-含量不大于300 mg/l，固體懸浮物含量不大于0.4%，總溶解鹽含量不大于4%，防止管道、設備的腐蝕、磨損及堵塞[5]。

2）增加澄清器污泥壓濾頻次，由2 天/次改為1天/次，防止污泥在澄清器內板結，壓縮澄清器空間，造成污水澄清時間縮短，影響污水凈化效果。發現污泥板結時，啟用澄清器沖洗水進行沖洗，務必將澄清器內污泥清洗干凈。

3）定期對管線、設備進行檢查，尤其是文丘里噴嘴，防止因磨損造成噴嘴孔徑變大，影響噴嘴水幕范圍，造成再生煙氣除塵、脫硫效果下降。同時，日常巡檢過程中定時檢查洗滌塔循環液環進噴嘴的壓力，確保壓力大于0.75 MPa，且兩個噴嘴入口壓力一致，防止再生煙氣偏流。

4.3 進一步降低煙氣除塵脫硫單元能耗

1）根據煙氣除塵脫硫單元實際運行情況，該單元能耗仍有較大改善潛力，主要表現為降低1.0 MPa 蒸汽消耗。1.0 MPa 蒸汽主要用于冬季防凍，每年用量約為2 100 t，占該單元總能耗的8.55%。按照安排，采用換熱水代替蒸汽用于冬季防凍，對降低裝置能耗具有較大貢獻。2016 年大檢修期間，裝置通過技改，將煙氣脫硫系統蒸汽伴熱改造為換熱水伴熱，降低了裝置蒸汽用量，每年可節約蒸汽用量約4 000 t。

2）適當調整洗滌塔操作工況[6]。洗滌塔操作工況的調整，不僅要達到煙氣除塵、脫硫效果，實現煙氣達標排放，還要兼顧節能降耗的要求。當前液堿單價約為775 元/t，pH 值由7.0 降低至6.0，液堿消耗減少0.2～0.5 t/h。因此，僅液堿一項每天可節約成本9 300 元。調整操作工況后，洗滌塔循環泵每天可節約電費270.5 元，洗滌塔操作調整在保證達標排放前提下，可分兩步進行優化調整，一是適當降低洗滌塔循環液pH 值，根據操作反饋數據減少液堿用量。二是降低洗滌塔循環液流量至1 450 m3/h左右，在保證達標排放的前提下實現節能降耗。

通過上述措施，充分保證了煙氣脫硫系統的有效運行，實現了污染物達標排放，使操作更可控，切實保障了生產的安全與環保。但在運行過程中，外排煙氣冬季“下雨”現象仍未徹底解決，下一步我們將積極探索，實施改進，避免冬季“下雨”現象，在保障環保達標排放的前提下著力改善裝置局部環境面貌。

5 結束語

JWGS 技術在80×104t/a 重油催化裂化裝置煙氣除塵脫硫單元運行狀況良好，凈化煙氣及污水各項指標滿足達標排放要求。煙氣除塵脫硫單元的投入運行，不僅使煙氣實現了達標排放，通過裝置技改，還有效降低了裝置蒸汽用量，每年可節約蒸汽約4 000 t。經裝置進一步精細化調整操作后，一是液堿的消耗量降低，每天可節約液堿成本9 300元；二是洗滌塔循環液流量由1 636 m3/h 調整至1 450 m3/h 后，電流由78 A 降至75 A，每天可節約電力成本270.5 元，在保證達標排放的情況下實現了節能降耗。