摘要：当前背景下，催化裂化装置再生烟气中的NOx、SO2、粉尘等大气污染物会给环境带来较大污染。文中结合某公司催化裂化装置烟气脱硫脱硝技术应用，及运行过程中存在的问题，制定有针对性的解决措施，以推进烟气脱硫脱硝技术应用的不断完善，保证污染物达标排放。
关键词：再生烟气；污染物；烟气脱硫脱硝
1工艺流程说明
1.1急冷段
来自脱硝装置的烟气通过一矩形管进入脱硫除尘装置脱硫段，脱硫段入口管道上方装有两级喷嘴组，喷嘴组喷射循环洗涤液---该喷射液覆盖整个气流断面并均匀冲洗管道内壁以急冷烟气，使烟气饱和，烟气被冷却至绝热饱和温度：正常运行工况下约为60°C。
两级急冷喷嘴配有独立的洗涤液供给系统，即各有分支管路接至洗涤液供液总管。
急冷喷嘴组管路还另接至一套紧急供水系统，以便在洗涤液供应完全中断时还能对烟气进行急冷。
1.2逆流式脱硫段（洗涤段）
SO2吸收和相当部分的颗粒物脱除是在一个开放的逆流式脱硫段内完成的。该脱硫段布置有4级喷淋层，喷射从（脱硫除尘装置底部）洗涤液池泵入的循环液，喷射液与沿垂直方向通过的饱和汽形成逆流。为了吸收SO2以及中和静电除尘段收集的酸雾，须在洗涤液池内添加氢氧化钠溶液，添加的量通过测量循环液的PH来控制。脱硫段反应机理如下：
吸收二氧化硫（SO2）气体生成亚硫酸氢钠/亚硫酸盐（HSO3/ SO3）液体
亚硫酸盐：SO2 + 2 OH¯ + 2 Na+→Na2SO3 + H2O
亚硫酸氢盐：SO2 + HSO3¯ + Na+→NaHSO3 + CO2
吸收剂分解：NaOH + H2O→Na+ + OH¯
SO3 / H2SO4反应：H2SO4 + 2OH¯ + 2Na+→Na2SO4 + 2 H2O
脱硫段为一圆柱形塔器。其底部作为洗涤液泵池，池底有锥形排放口。
喷淋系统喷嘴为径向流喷嘴，材料为SiC（碳化硅），有两种类型：下3层喷淋层为双向喷嘴（上下喷淋），最上层为单向喷嘴（向下喷淋），喷嘴各有喷枪支撑，为了确保喷淋液100%覆盖洗涤段断面，喷枪相应也有两种尺寸。喷枪由法兰固定在洗涤器壁上。在喷嘴意外损坏时（这种可能性极低），可以通过关闭相应手动阀切断通往所在喷枪的洗涤液，即可在线拆下喷枪以更换喷嘴。每两级喷淋层连接一个环形总管，共设两个环形总管，分别接入洗涤液供液总管，供液总管分三路接入洗涤池入液面，每路各配有一台泵，其中两路运行，一路备用。
洗涤液池的最大入液量由溢流喷嘴来保证，溢出的液体会被导入外部容器。
1.3 氧化空气喷射器
为了降低排放液的亚硫酸盐含量（低COD），洗涤液池中的洗涤液有旁路连至外部氧化系统，经氧化后再回流到洗涤液池。外部氧化系统由六个空气喷射器和两台高压泵构成，另设有第三个泵作为备用。液体被高压泵输送至动力喷嘴，通过喷嘴喷射后，液体变成液滴，随后与喷射空气充分混合。使溶解在洗涤液中的亚硫酸盐与空气发生氧化反应。反应化学式如下：
Na2SO3 + ½O2→Na2SO4
2NaHSO3 + ½ O2 + OH¯→Na2SO4 + H2O
在空气喷射器之后，含有非常细微分散气泡的洗涤液回流至洗涤器池内，在这些气泡上升至池面的过程中，残余的氧进一步与洗涤液发生氧化反应。
1.4湿法静电除尘器
湿法静电除尘器与洗涤器在同一壳体内，位于洗涤器上部。烟气通过气体分布板，自下而上进入。除尘器由管束构成，共有160根蜂窝状管子作为收尘电极，放电电极为针刺性管，沿蜂窝管轴线悬吊于蜂窝管内。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆除尘段上部四侧有四套绝缘子组件，其中绝缘子支撑高压系统。在除尘段下部也有四个绝缘子，支撑导向架，防止放电电极摆动。每个绝缘子都由独立的压缩机吹扫。
高压产生的电场使酸雾悬浮液和粉尘（无论其大小）带负电，带负电的粒子在收尘电极处（带正电）被收集。来自洗涤区的液滴---包括饱和气的凝结水---也会带电然后被收集，这些从烟气中分离出来的物质会随着收尘电极上形成的液膜，流入下方的洗涤区。
在正常操作条件下，不断流动的液膜就足以保持收集电极清洁。然而，经过长时间的使用，还是会有灰尘堆积，从而导致电压/电流读数降低。为了在这种情况下清洗静电除尘段，在电场上方装有一套冲洗系统。冲水系统由一组安装在喷枪上的喷嘴组成，覆盖静电除尘段的整个断面。冲洗系统使用的是公用工程的水。通过增压泵达到喷嘴必须的操作压力。在静电除尘段出口下部，安装有一雪佛龙型除雾器以防止冲洗阶段产生的液滴被夹带进入烟囱。这个除雾器也可以被一个独立的喷嘴冲洗。
2项目概况
某公司炼油厂260×104t/a催化裂化装置再生烟气排放量为438240m3/h（标况），烟气中污染物排放数值：SO2为528mg/m3、NOx为313mg/m3、粉尘为78.6mg/m3（标况）。公司于2013年增设烟气脱硫设施、于2017年增设烟气脱硝设施。并对脱硫脱硝设施运行过程中存在的问题进行优化改造，保证外排烟气中污染物排放浓度及外排污水COD指标达到新标准要求（SO2值小于50mg/m3、NOx值小于100mg/m3、粉尘值小于30mg/m3、COD小于60mg/L），提高周边地区空气质量。
3脱硫脱硝运行中出现的问题及对策
3.1再生烟气脱硫
该技术属于烟气及吸附剂的反应洗涤工艺，能够让SO2的排放减少超过90%。就中小型的炼油企业而言，因为原料预处理装置的投资比较高，且氢气的耗量比较大，其操作成本也比较高，通常都没有配置。原料直接进入催化裂化装置，导致烟气超标，企业就需要增上烟气脱硫设施。对于处理加氢渣油或掺炼未加氢蜡、渣油组分的装置，仍需采取烟气脱硫措施，来保证烟气达到排放标准。
3.2烟气脱硝设施烟气脱硝设施
2017年8月运行以来，出现的问题为脱硝入口烟气NOx实测浓度比设计值低的多，导致氨气注入量不易调节；脱硝床层反应温度南侧测点比东西两侧测点偏高70℃，导致脱硝反应温度不能准确判断；脱硝装置配套中压蒸汽吹灰器，在运行期间吹灰器震动较大、卡涩故障较频繁；脱硝设施投用以来，氨逃逸表检测偏差较大，不能真实反应氨逃逸量[3]。针对烟气脱硝设施运行问题，为保证烟气NOx达标排放，做出了以下技术改造。1）在原注氨调节阀旁增加了小流量注氨调节阀，氨气最大量由52.03m3/h（标况）降至19m3/h（标况），经过近一年操作，能够满足当前催化操作条件下调整使用，且当前注氨调节阀已投自动控制调节。2）脱硝反应温度偏差较大是由于南侧测点检测到炉内局部短路未换热烟气的温度，故在原安装位置旁重新开孔，热电偶长度由800mm变为1200mm。改造后，脱硝反应温度偏差降至15℃以内，为脱硝设施平稳操作提供真实数据。3）为消除中压蒸汽吹灰器震动较大、卡涩故障较频繁的隐患，保证中压蒸汽吹灰器正常运行，在吹灰器蒸汽主管上新增自立式减压阀。改造后蒸汽吹灰器运行平稳，保证了脱硝反应床层稳定运行[4]。4）针对氨逃逸表检测问题，先期由选取预留采样口进行激光检测，到激光抽取式改造，再到选取在不同位置改回原内置式激光检测。调试后氨逃逸表数值显现出变化趋势，但根据注氨量的调整，氨逃逸表数值变化较大，且数值最高在10×10-6，设计要求氨逃逸监控数值在3×10-6以内，目前注氨量与理论需氨量数值基本一致时，氨逃逸表数值4×10-6，判断此氨逃逸表还存在异常，不能真实反应实际烟气中氨逃逸数值。目前在保证环保指标排放达标前提下，控制单台炉烟气出口NOx数值不低于20mg/m3（标况），以尽可能降低实际氨逃逸量。
结束语
随着国家对节能减排工作的日益重视，污染物排放指标会更加严厉，结合现有的脱硝技术、设备结构及工艺还需进一步改进完善。为使催化裂化装置再生烟气获得最佳的净化效果，在工程设计中，烟气脱硫脱硝设施的设备和工艺参数根据实际具体运行情况进行调整，后面将继续优化操作参数，持续对氨逃逸表进行探讨，保证污染物达到最低排放。
参考文献：
[1]陈刚.FCC再生烟气污染物对再生系统设备的腐蚀与对策[J].石油化工腐蚀与防护，2018，35（03）：35-38.
[2]胡敏.催化裂化烟气三氧化硫排放问题分析与对策[J].炼油技术与工程，2016，46（09）：1-7.
[3]胡化风.催化裂化装置再生烟气污染物净化方案研究[J].化工管理，2015（30）：212.
[4]李德林.探究炼油厂催化裂化装置烟气污染物的治理与建议[J].化工管理，2015（18）：205.
论文作者:毛文茂
论文发表刊物:《基层建设》2019年第25期
论文发表时间:2019/12/9
标签：烟气论文; 洗涤液论文; 喷嘴论文; 装置论文; 数值论文; 污染物论文; 喷枪论文; 《基层建设》2019年第25期论文;