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催化裂化烟气内蒙古脱硫脱硝设备技术应用现状及存在问题

2022-11-23 10:45:49

SOx和NOx它是催化再生烟气中的主要污染物,内蒙古脱硫脱硝设备其浓度与催化裂化原料中的硫、氮含量、催化剂的再生方法和催化裂化的主要操作条件有关。随着环境排放限制的严格,现有设备中新的脱硫脱硝单元被控制SOx和NOx排放的有效手段。现阶段湿法洗涤脱硫技术及选择性催化还原(SCR)脱硝技术应用为广泛,但湿法脱硫技术在应用过程中存在高盐废水二次污染,SO3.高含量导致蓝色烟羽现象突出,设备管道腐蚀,粉尘难以达到超低排放标准,运行成本高,已成为困扰企业进一步实现超低排放的普遍瓶颈。FSC烟气循环流化床干式超净半干法脱硫技术可以有效解决湿法脱硫技术中存在的一系列瓶颈问题,不断提高硫转移添加剂的应用效果,开发脱硫废水综合近零排放技术。

1概述

在原油加工过程中,催化裂化是我国炼油厂采用的主要二次加工工艺,也是汽柴油蒸馏的核心生产装置。催化裂化装置的空气污染物主要包括SOx,NOx,CO颗粒物主要来自再生器烧焦时产生的烟气。催化裂化原料油中的一些含氮化合物和含硫化合物在生产过程中转化为NOx和SOx,再生烟气一起排入大气,造成环境污染。据估计,炼油厂排放的烟气被排放到大气中。SOx占污染物总排放量的6%~7%,其中只催化裂化烟气中的6%~7%SOx占近5%。由于其排放浓度高、分布集中,是造成大气污染和酸雨的主要原因。NOx挥发性有机物(VOC)臭氧在光和热的作用下反应,产生光化学烟雾污染,因此NOx也被认为是地表臭氧(烟雾)形成的主要原因。NOx或催化裂化再生系统设备产生硝酸、裂纹的主要原因,对装置的安全生产危害极大。

在催化裂化装置污染物控制方面,通过添加CO助燃剂,使用CO可采取焚烧炉等措施CO排放控制在0.05%以下;通过改进再生器旋风分离器和三旋四旋的设计,采用抗磨指数高的催化剂和新的静电除尘技术,有效控制了颗粒物的排放,但SOx和NOx排放仍不能满足现有环保指标的要求。炼油厂通常采取以下三种措施来控制催化裂化再生烟气SOx和NOx排放:一是加氢精制原料油,通过新建蜡油加氢或渣油加氢装置对催化原料进行预处理,降低原料油中的硫含量和氮含量。但随着环保指标的进一步提高,单独使用该措施已不能满足要求,该措施的主要目的是提高产品质量(尤其是汽柴油),脱硫脱硝不是主要目的;二是加入硫/氮转移添加剂;三是采取烟气脱硫脱硝措施。以上三种方法各有优缺点,但随着原油劣质化程度的加大和硫/高硫原油加工比例的提高,催化裂化装置必然会发生SOx和NOx随着排放量的增加,在保要求下,排放量得到严格控制,烟气脱硫脱硝技术的应用已成为大势所趋。

2催化裂化污染物的来源及影响因素

催化裂化过程是将原料油加热,在催化剂的作用下发生裂化反应,产生干气、液态烃、汽油、柴油、油浆和焦炭。反应过程中产生的焦炭附着在待生催化剂表面,通过斜管输送到再生器中烧焦,使催化剂恢复活性并可回收利用。再生器排出的烟气通过三四旋分离出部分催化剂,然后通过余热锅炉回收余热,再通过烟囱排放到大气中。

2.1SOX来源及影响因素

催化裂化装置的原料油通常含有硫酚、硫醚、硫醇等含硫化合物。在催化裂化反应过程中,约70%~95%的含硫化合物转化为硫化氢、噻命等产物,存在于反应油气中。其余的含硫化合物转化为结构复杂、相对分子量大的缩合物,存在于焦炭中。这些含硫焦炭在再生器中通过燃烧氧化反应产生约90%SO2和10%左右的SO3、再生烟气SOx浓度与设备原料硫含量、焦炭产率、再生方法有关。

催化裂化装置在烟气中再生SOx浓度与原料中硫含量成正比。预加氢脱硫可以降低烟气中的硫含量SOx含量。研究表明,未加氢和加氢预处理的催化裂化原料中分别有15%~30%和10%~15%的硫转化到焦炭中。在加氢预处理过程中提高反应苛刻度,对处理加氢蜡油的催化裂化装置在烟气中再生SOx浓度控制在500mg/m下面有一些帮助,虽然不足以满足现有的环保排放要求,但降低了后续烟气脱硫的难度,为硫转移添加剂的应用提供了条件。

2.2NOx来源及影响因素

催化裂化装置的原料一般含有氮杂环化合物和芳香族化合物,其中氮含量一般为0.05%~0.5%(w),内蒙古脱硫脱硝设备厂家在催化裂化反应过程中,吸附在催化剂分子筛的晶间酸性位上,以大分子复杂芳香环的形式存在于焦炭中。原料中30%~50%的氮被带入焦炭中,随机催化剂进入再生器。在催化剂再生过程中,10%~30%的氮被转化为NOx,其余氮以氮气的形式释放。

在烟气中催化再生NOx催化裂化装置的浓度与催化装置原料油的氮含量、催化剂的再生方式、主要操作条件有关:

1)原料氮含量。随着原料油氮含量的增加,待生催化剂上的氮含量增加,烟气中的氮含量也随。NOx浓度也随之增加。

2)催化再生烟气中过量氧含量的控制影响

NOx主要因素之一是再生器的结构和催化剂的再生方法NOx生成也有很大的影响。当再生器选择富氧操作时,作为还原剂CO内容下降,造成NOx浓度显著增加。两段再生有助于减少烟气中的烟气NOx浓度一般为再生器上段不完全再生,下段完全再生,下段富氧环境产生NOx进入上一个再生器后,富含CO烟气与待生催化剂上的C接触,使烟气与待生催化剂上的C接触NOx转化为N2.烟气中采用两段再生方式NOx浓度比传统再生方法低20%~25%。

3)主要操作条件。文献研究表明,较高的操作压力和较低的操作温度有利于降低再生反应过程中的操作压力NOx生成。随着操作压力的增加,催化剂多孔骨架结构中含氮挥发物的沉淀速度受到抑制,NOx生成量相应减少,操作压力的增加会导致催化剂床层烟气的停留时间和烟气的停留时间COC浓度增加,增强CO对NOx还原效果,减少NOx排放量。但随着再生温度的升高,焦炭中含氮化合物的沉淀率增加,导致焦炭中含氮化合物的沉淀率增加。NOx生成量逐渐增加。

2.3工艺过程中SOx和NOx的减排措施

催化裂化装置在烟气中再生SOx和NOx污染物控制必须先加强源头控制,通过降低催化原料油的硫含量和氮含量,优化催化裂化装置的运行条件,尽可能减少再生烟气SOx和NOx的生成。

在目前的工艺条件下,可以通过以下方法减少再生烟气SOx含量:一是选择性能稳定的脱硫添加剂,降低原料油硫含量,在不增加设备投入的情况下快速控制再生烟气SOx排放量;配备催化剂原料加氢预处理装置的催化裂化装置,可通过提高加氢操作的严重性,选择高脱硫活性催化剂,降低催化裂化装置原料的硫含量。

减少再生烟气NOx方法包括:在再生方法的前提下,优化再生器的操作条件,减少过氧含量和铂助燃剂的使用;在设计阶段,考虑低NOx再生器的设计理念,改进待生催化剂床分布器和主风分布器的结构,利用低氮喷嘴、分段燃烧等技术优化CO焚烧炉的设计可以尽可能减少过量氧含量,抑制过量氧含量,抑制NOx的生成,也可以通过加注脱硝助剂的方式减少再生烟气NOx的排放。

随着环保指标的不断提高,除上述方法外,内蒙古脱硫脱硝设备现有装置还采用减少催化再生烟气中的催化再生方法SOx和NOx排放以外,对SOx和NOx再生烟气含量较高,必须增加脱硫脱硝装置,才能有效控制SOx和NOx排放。

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