简述催化烟气脱硫脱硝装置工艺操作

简述催化烟气脱硫脱硝装置工艺操作

石油炼制工业作为国家环境保护的重点行业，对实现国家环境保护目标具有重要的作用。催化裂化装置再生烟气是炼油企业的主要有组织排放源，其主要污染物为SO2、NOx、颗粒物。增设烟气脱硫脱硝装置后，每年可大幅度减少氮氧化物等污染物的排放，减小对周边环境的污染影响。

标签：再生烟气；脱硫脱硝工艺；排放标准

为了改善当地的空气质量，完成国家污染减排减排治理任务，实现“十二五”SO2排放总量降低10%控制目标，中海油东方石化催化裂解装置配套建设催化烟气和硫磺装置再生尾气、脱臭尾气综合烟气脱硫脱硝设施。装置采用成熟先进的丹麦一托普索SCR脱硝工艺和杜邦一BELCO公司的EDV?湿法洗涤技术工艺，对催化烟气及硫磺烟气进行脱硫脱硝除尘治理。排放催化烟气中SO2含10.4mg/m3，NOx含量45.3mg/m3，颗粒浓度含量15.5mg/m3，满足排放要求均低于《石油炼制工业污染物排放标准》GB31570-2015排放标准。

1 工艺过程简述

1.1 脱硝工艺原理

SCR是一种通过在烟气中喷入合适的还原剂氨气，在一定温条件下利用催化剂（五氧化二钒）将烟气中的氮氧化物转化为氮气和水。

脱硝反应：

4NH3+NO+O2-4N2+6H2O

4NH3+2NO+O2-3N2+6H2O

4NH3+6NO-5N2+6H2O

8NH3+6NO2-7N2+12H2O

1.2 脱硫工艺原理

EDV?湿法洗涤是采用 30%（wt）NaOH作为脱硫吸收剂，与进入洗涤塔的烟气接触混合，烟气中的SO2与NaOH反应，生成亚硫酸钠，亚硫酸钠经曝气进行氧化反应生成硫酸钠。

脱硫反应：

SO2+H2O-H2SO3

H2SO3+NaOH-Na2SO3+2H2O

H2SO3+ Na2SO3-2NaHSO3

NaHSO3+NaOH-2Na2SO3+2H2O

Na2SO3+O2-Na2SO4

2 工艺流程

脱硫脱硝装置主要包括脱硫单元、脱硝单元、排液处理单元。如图。

①脱硝单元：氨气与稀释空气在氨/空气混合器充分混合稀释到5vt%浓度以下，氨/空气混合气通过专利喷氨格栅喷入SCR反应器入口烟道与烟气充分混合，并进入SCR反应器在催化剂作用下与烟气中NOX发生反应。经过脱硝处理后的烟气进入锅炉后继脱硫除尘设备，并最后通过烟囱排出。

②脱硫单元：余热锅炉后烟气进入EDV?除尘脱硫塔激冷段，激冷段设置G-400喷头，热烟气在激冷段与G-400喷头喷出的含碱液的循环液进行充分接触，烟气温度降至饱和温度，此过程大粒径的催化剂颗粒和一部分SO2被吸收，饱和烟气经过激冷段后上行进入SO2吸收区域，此区域布置了G-400喷头，饱和烟气与喷头喷出的循环液充分接触，大部分的SO2在吸收段脱除，饱和烟气离开吸收区域后进入滤清模块除去细小颗粒，饱和状态的烟气经此处的滤清模块作用先加速后减速，通过绝热膨胀达到过饱和状态，烟气中的水包裹在细小颗粒上，被每个滤清管上部的F-130喷头喷出的水捕捉，冲洗到滤清模块的漏斗中。为保证烟气进人烟囱不含液滴，在滤清模块后设置叶片水珠分离器，饱和烟气由下进入到水珠分离器，烟气在水珠分离器内导流片的作用下改变方向，聚集在叶片分离器上，气液分离后烟气通过上部烟囱排放。

③排液处理单元MSTN-PTU?主要是处理由洗涤塔进液产生的TSS（悬浮物）和COD（化学耗氧量），通过絮凝、沉降、氧化、过滤的过程去除排液中的TSS和COD。澄清器上部清液含有大量的亚硫酸盐，会产生浓度较高的COD，澄清器出口澄清液自流至氧化罐，利用空气氧化水中的亚硫酸根，从而消减废水中的COD，在氧化过程中，为保持适宜pH，用pH计监测氧化罐溢流液的pH，用pH控制器通过碱液管道上的调节阀控制加碱量，从

而使pH值在7左右。经过氧化罐的污水中COD可达标。澄清器下部泥浆排入到污泥罐，再从污泥罐到压滤机，压滤机过滤出来的水进入过滤池，进行循环利用，压滤机出来的泥浆进行适合的方式进行处理。

3 脱硫脱硝装置化验分析

通过表1表2数据分析结果看完全满足国家炼油企业污染物排放要求。

4 日常操作注意事项

①影响SCR脱硝性能的几个关键因素有反应温度、烟气速度、催化剂活性以及烟气/氨气的混合效果。如果反应温度太低，催化剂的活性降低，脱硝效率下降，则达不到脱硝的效果，此外催化剂在低温下持续运行，还将导致催化剂的永久性损坏；如果反应温度太高，则NH3容易被氧化，生成NOx的量增加，甚至会引起催化剂材料的相变，导致催化剂的活性退化。NH3输入量必须既保证SCR系统NOx的脱除效率，又保证较低的氨逃逸率。只有气流在反应器中速度分布均匀及流动方向调整得当，NOx转化率、氨逃逸率和催化剂的寿命才能得以保证。

②正常运行时，提前激活蒸汽吹灰器，每8小时进行一次。根据实际运行经验调整频率。在用蒸汽吹灰之前，吹灰器必须用蒸汽预热至要求蒸汽的最低温度。

重点：当达到催化剂表面时，吹灰器蒸汽必须干燥且无水滴。否则，水滴将磨损和破坏催化剂。无论烟气何时进入SCR反应器，吹灰器的密封气源必须正常持续供应，以便于对吹灰器提供密封保护风。

③当出现高温工况和跑剂工况时，设置在激冷段的紧急用水通过自动或手动进行补水进行降温或捕捉大量的催化剂粉尘。

④洗涤塔底循环液控制指标及调整：a.溶固物10%以下，100000mg/l，溶固物含量高，即循环液盐含量高，在pH值控制较高时候塔底系统和PTU?都容易结盐结垢，严重的氧化罐内部结垢严重，需要切出除垢；b.悬浮物5000mg/l，悬浮物含量高，磨损喷头，易造成喷头损坏，另外造成压滤机负荷大，增加压泥频次，增加工作量；c.pH值，控制6-9，但是lims控制指标为6.5-7.5，pH值控制低腐蚀设备，同时，SO2难以达标排放，pH值控制高则系统易结盐结垢，氧化罐后部pH在8.5，保证后部pH在8左右，控制盐含量5%以下，在合格排放的同时避免结盐结垢；d.氯离子不高于750mg/l，氯离子可以监控不锈钢的腐蚀速率，高于1000以后要加大水进行置换，防止氯离子继续富集腐蚀设备；e.COD控制不高于2000，為外排液以及PTU的操作提供参考。5 日常操作问题解决方法

5.1 洗涤塔碱液泵的注入量小问题以及解决办法

设计催化裂解烟气进脱硫洗涤塔SO2浓度为257mg/m3，需要注碱量200kg/h左右才能维持洗涤塔溶液pH。但由于催化裂解加工的原油性质改变，进脱硫洗涤塔SO2浓度增大，超过设计值。注入洗涤塔碱液量达到270kg/h左右才能满足洗涤塔溶液pH值，外排净化烟气满足环保指标。但需要洗涤塔注碱泵双泵运行（单台碱液泵出口最多流量200kg/h），运行期间碱液泵单台故障，一台泵运行难以维持生产，催化净化烟气SO2浓度超过环保指标，临时增加一台移动计量泵注入碱液量维持正常生产，后经更换原碱液泵的膜头，增大碱液泵单台运行的流量，新更换的碱液泵最大流量334L/h，满足脱硫洗涤塔的单泵注碱量，满足装置的生产需求。

5.2 稀释风机选型过大问题以及解决办法

由于脱硝单元设计氨气与稀释空气在氨/空气混合器充分混合稀释到5vt%浓度以下，稀释风按工艺要求达到900Nm3/h以上。当SCR反应器进、出口NOx浓度变化时，相应稀释风流量随氨注入量来调整。但在调节稀释风机入口手阀时，发现入口手阀微动，稀释风机出口流量大幅波动，难以控制，而稀相风机电流超额定电流，稀释风机震动变大、有杂音，影响正常操作。2018年8月停工期间，将原两台稀释风机更换，更换后的风机在调节风量时，未出现上述情况，满足工艺生产要求。

5.3 新鲜水用量大问题以及解决办法

脱硫洗涤塔每小时需约20t新鲜水，约10t以烟气携带部分水蒸汽排放至大气，约10t通过洗涤塔底泵送至PTU处理排至污水处理。为节约新鲜水，将硫磺提汽单元净化水一部分改至脱硫洗涤塔。

6 结语

催化裂解装置配套增加建设催化裂解装置和硫磺装置烟气、脱臭尾气综合烟气脱硫脱硝设施，采用成熟的SCR技术、EDV技术，均能实现催化烟气中NOx、SO2达标排放，对周边地区的空气质量、环境质量贡献显著，减少SO2，NOx，颗粒浓度污染物对居民身体健康的危害。

参考文献：

[1]龚望欣.催化裂化烟气脱硫除尘脱硝技术问答[M].北京：中国石化出版社，2015.

[2]郑晓曦，张磊.催化裂化装置烟气净化技术进展[J].化工技术與开发，2015.