淺談煙氣一體化脫硫除塵技術(shù)在催化裝置的應(yīng)用

文增坤

(中海油石化工程有限公司，山東 青島 266101)

2015年4月16日發(fā)布的《石油煉制工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定，自2015年7月1日起，新建企業(yè)催化裝置再生煙氣SO2最高排放濃度為100 mg/m3，顆粒物的最高排放濃度為50 mg/m3；針對(duì)國(guó)土開(kāi)發(fā)密度已經(jīng)較高、環(huán)境承載能力開(kāi)始減弱，或大氣環(huán)境容量較小，生態(tài)環(huán)境脆弱，容易發(fā)生嚴(yán)重大氣環(huán)境污染問(wèn)題的特殊地區(qū)催化再生煙氣SO2最高排放濃度為50 mg/m3，顆粒物排放濃度為50 mg/m3。可見(jiàn)國(guó)家對(duì)催化裝置尾氣的污染物排放要求愈加嚴(yán)格。

1 催化裝置脫硫與除塵

催化裝置主要以常壓渣油、減壓渣油、焦化蠟油等重質(zhì)油為加工原料，其進(jìn)料硫含量多少直接決定了煙氣中硫含量的高低，同時(shí)催化裝置因自身工藝的特點(diǎn)，導(dǎo)致煙氣中催化劑粉塵含量較高且波動(dòng)較大。

催化脫硫方面，按脫硫階段劃分，主要分為催化反應(yīng)前脫硫和反應(yīng)后脫硫，前脫硫主要包括原料加氫處理和使用硫轉(zhuǎn)移助劑；后脫硫即煙氣脫硫。受投資成本、脫硫效率及能否除塵等方面的制約，目前煙氣脫硫被認(rèn)為是控制SO2最行之有效的途徑。按脫硫劑狀態(tài)劃分，催化煙氣脫硫可分為濕法、半干法和干法脫硫，其中濕法脫硫因在脫硫效率、裝置可靠性、裝置操作性、同時(shí)脫除SO2和顆粒物等方面的具有明顯優(yōu)勢(shì)，成為主流的脫硫方法[1]。

除塵方面，工業(yè)除塵技術(shù)主要有布袋除塵、靜電除塵、旋風(fēng)分離除塵和濕式洗滌除塵幾種[2]。就催化裝置而言，綜合考慮除塵效果、設(shè)備投資等方面，最常見(jiàn)的是靜電除塵及濕式洗滌除塵兩種。

2 催化煙氣脫硫除塵一體化技術(shù)綜述

催化煙氣排放要達(dá)標(biāo)，脫硫和除塵兩方面必不可少，因此一體化脫硫除塵技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)運(yùn)而生。目前國(guó)內(nèi)外煉廠實(shí)際應(yīng)用最廣泛的一體化技術(shù)有WGS、EDV和WPS-Absorber技術(shù) 。下面對(duì)這三種技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)要概括對(duì)比，以期對(duì)工業(yè)生產(chǎn)起一定指導(dǎo)。

2.1 WGS技術(shù)

WGS技術(shù)由美國(guó)Exxon Mobil公司開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)，自1974年在世界上首次應(yīng)用于煙氣脫硫技術(shù)至今，國(guó)外已有20多套的應(yīng)用業(yè)績(jī)[2]，國(guó)內(nèi)首套應(yīng)用該技術(shù)的裝置是錦西石化[3]。

圖1 WGS法脫硫除塵工藝技術(shù)示意

圖1所示W(wǎng)GS工藝流程，它由脫硫除塵單元和廢水處理單元PTU構(gòu)成，采用NaOH溶液為脫硫劑。上游來(lái)的催化煙氣被吸入噴射文丘里管，與泵送循環(huán)漿液在喉徑處充分混合，經(jīng)擴(kuò)散恢復(fù)壓力后在連接彎頭處脫除SO2及煙塵，脫硫除塵后的煙氣與循環(huán)漿液繼續(xù)以切線方向進(jìn)入洗滌塔，在塔內(nèi)進(jìn)行氣液分離，分離出的煙氣經(jīng)煙囪排大氣，漿液留在塔底，經(jīng)循環(huán)泵抽出后送至文丘里洗滌器入口。高濃度的脫硫除塵漿液經(jīng)泵排至廢水處理單元。另外由于裝置需要外送洗滌漿液，洗滌塔需要不間斷補(bǔ)充水和堿液。

WGS技術(shù)最大的特點(diǎn)是采用文丘里技術(shù)強(qiáng)化對(duì)煙氣和洗滌液的抽吸混合，顯著提高脫硫除塵效果。

2.2 EDV技術(shù)

EDV技術(shù)是美國(guó)BELCO公司設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的技術(shù)，自1992年該技術(shù)工業(yè)化至今，全球已經(jīng)有100多套裝置，在國(guó)內(nèi)最早的應(yīng)用是燕山石化[4]。

EDV技術(shù)與WGS技術(shù)脫硫原理基本相同，也分為脫硫除塵單元和廢水處理單元，如圖2所示。脫硫除塵單元由洗滌吸收塔、濾清模塊、液滴分離器、噴嘴、煙囪、漿液循環(huán)泵及濾清液循環(huán)泵等構(gòu)成。催化煙氣首先進(jìn)入洗滌吸收塔入口激冷段，被噴嘴噴出的漿液激冷到飽和溫度，然后煙氣在塔內(nèi)上升，在吸收段內(nèi)與多層噴淋層逆向接觸，SO2被吸收，煙塵被洗滌，然后進(jìn)入濾清模塊，煙氣中剩余的小顆粒被洗滌下來(lái)，最后煙氣進(jìn)入氣液分離器分離出水汽后經(jīng)煙囪排放。為控制塔底漿液的COD、TSS和TDS，部分漿液需要送往PTU。

圖2 EDV法脫硫除塵工藝技術(shù)示意

EDV技術(shù)雖然起步較WGS晚，但全球應(yīng)用此技術(shù)的裝置總數(shù)遠(yuǎn)超過(guò)后者，主要原因是該技術(shù)具有較大的處理負(fù)荷和較低的壓降，即使在事故狀態(tài)也能保證煙機(jī)和余熱鍋爐的安全。

2.3 WSP-Absorber技術(shù)

WSP-Absorber技術(shù)是由德國(guó)GEA Bischoff公司開(kāi)發(fā)的新型濕法煙氣脫硫除塵一體化技術(shù)。該技術(shù)在美國(guó)有兩套應(yīng)用業(yè)績(jī)，在國(guó)內(nèi)的首次應(yīng)用是中國(guó)化工集團(tuán)的正和、昌邑和華星石化三套裝置[5]。

圖3 WSP-Absorber脫硫除塵技術(shù)示意

如圖3所示，WSP-Absorber技術(shù)脫硫除塵塔由逆流式苛性鈉吸收器與高壓靜電除塵器組成。煙氣進(jìn)入吸收塔后首先被激冷，激冷后的煙氣沿垂直方向自下而上通過(guò)吸收器，吸收器由多層噴淋層構(gòu)成，可噴入苛性溶液，經(jīng)過(guò)脫硫后的煙氣進(jìn)入高壓靜電除塵器。高壓產(chǎn)生的電場(chǎng)使灰塵及懸浮粒子帶電并在收塵電極處被收集而除去。凈化后的煙氣經(jīng)除霧器除霧后從塔頂煙囪排至大氣。

為使排出的廢液COD更低，從吸收器底部抽取液體至外部氧化系統(tǒng)氧化后回流至底部池。池內(nèi)漿液循環(huán)一定時(shí)間后經(jīng)泵送至PTU單元處理。

WSP-Absorber技術(shù)的最大優(yōu)點(diǎn)是采用高壓靜電除塵，此方法大大降低了脫硫除塵塔壓降。另外，為排出較低COD的廢水，該技術(shù)采用射流曝氣技術(shù)對(duì)塔底廢水進(jìn)行先期氧化，大大降低了PTU單元的設(shè)備占地面積。

2.4 技術(shù)對(duì)比

作為三種在工業(yè)中應(yīng)用相對(duì)比較廣泛的脫硫除塵一體化技術(shù)，從壓降高低、運(yùn)行操作復(fù)雜度、占地面積大小等指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比分析，詳見(jiàn)表1所示。

表1(續(xù))

3 結(jié)論

主流催化裝置再生煙氣脫硫除塵一體化技術(shù)各有特點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)外均取得一定的應(yīng)用業(yè)績(jī)。WSP-Absorber技術(shù)因其壓降低、占地面積小、技術(shù)經(jīng)濟(jì)性好等優(yōu)點(diǎn)逐漸顯現(xiàn)出其應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。