论文部分内容阅读
摘 要：电厂烟气中SO2是比重较大的污染物，如何利用技术减少其排放量，是当今环保方面的重要课题，本文介绍了催化裂化装置以氢氧化镁为吸收剂的湿法烟气脱硫技術的工艺特点，对某公司湿法洗涤技术的两种吸收剂进行了分析和比较，并对该公司的湿法洗涤技术的应用进行了介绍，结果表明湿法氢氧化镁技术具有很好的应用效果。
关键词：二氧化硫；湿法烟气脱硫；氢氧化镁；应用
催化裂化装置催化剂再生烟气是电力企业的主要有组织排放源，其主要污染物为SO2、NOx、颗粒物。目前国内电力行业的催化裂化装置再生烟气的二氧化硫含量普遍存在超标现象，部分装置的氮氧化物、颗粒物也有超出标准的情况。随着原油品质越来越差，环境保护越来越重要，国家环保部准备发布的《石油炼制工业污染物排放标准（征求意见稿）》，对SO2、NOx和颗粒排放浓度有了更高的要求，新建电厂的催化裂化装置必须配套建设烟气脱硫脱硝装置，正在运行的催化裂化装置也需要考虑增加脱硫脱硝设施。
1 催化裂化再生烟气脱硫工艺技术简介
1.1烟气脱硫项目工艺技术选择
国内电厂催化裂化装置烟气脱硫在2009年以前尚未有工业化装置，技术多为国外专业公司所掌握，目前国外普遍采用的烟气脱硫技术主要有某公司的EDV？誖湿法洗涤系统技术、美国孟莫克公司的动力波逆喷洗涤塔技术，以及某公司填料塔海水洗涤脱硫技术。经过技术实地考察和技术询价以及综合对比，选择了美国某公司的EDV？誖湿法洗涤系统技术。
1.2某公司的EDV？誖湿法洗涤技术介绍
某公司开发的EDV？誖湿法洗涤技术自1994年开始工业应用以来，已经在世界各国建造了200余套装置，其中用于电力厂的近百套，已显示出其优异的操作性和可靠性。EDV？誖湿法洗涤系统的工艺以氢氧化钠或氢氧化镁等碱性溶液作为吸收剂，采用分层式的烟气净化处理方法来净化烟气。洗涤塔内部有多组设计独特的喷嘴，通过喷嘴喷出的洗涤液能够形成非雾化的液滴，烟气由底部进入洗涤塔后，立即被急冷洗涤到饱和温度，同时脱除了烟气中的SO2和粉尘。设计独特的喷嘴是该技术的重要组成部分，具有防堵塞、耐磨、耐腐蚀、处理高浓度液浆等特点。烟气经过洗涤塔的急冷区、洗涤区后，携带部分洗涤液通过旋珠风分离器，除去大部分雾滴，净化后的烟气经烟囱排出。经过洗涤的烟气总压降小于1.5KPag，是一套低压降的系统。该技术的特点如下：
（1）技术成熟可靠，操作简单，设备较少，烟气的急冷、酸性气体脱除以及固体粉尘的脱除可在同一塔中完成。
（2）特殊的喷嘴设计，喷出的液滴大小适中，塔内不雾化。
（3）喷嘴喷出的液滴很强烈的喷冲塔的内壁，内壁不容易结垢。
（4）有较高的水气比和大量的喷水，可以承受运行异常和污染物浓度不稳定的状况。
（5）可以采用各种脱硫剂进行脱硫除尘，脱硫率在95%以上，NOx脱除效率为90%。
（6）烟气下进上出，有利于烟道布置。
（7）专用的排液处理系统（PTU）处理自洗涤塔系统排出的液体，其处理过程包括沉降、氧化、过滤等，该过程可以减少排液化学需氧量（COD）和固体悬浮颗粒在排放液中的含量，使之达到直排标准。
1.3吸收剂选择
催化裂化装置烟气脱硫过程就是采用碱性吸收剂，吸收烟气中二氧化硫，同时烟气中的大部分催化剂颗粒转移到液相中，这样烟气得到净化，直排大气。吸收了二氧化硫的吸收液部分作为洗涤塔循环液返塔，部分排出洗涤塔经排液处理系统（PTU）处理，废水COD降低到50mg/L以下，达标排入海水监测池，过滤出的固体泥浆排入渣场。某公司为WEPEC提供两个方案供选择，方案A是采用氢氧化钠作为吸收剂的湿法洗涤工艺，方案B是采用氢氧化镁作为吸收剂的湿法洗涤工艺，两个方案区别是方案B需要配套氧化镁储运、制浆系统，方案A不需要该系统，其氢氧化钠的来源依托厂内氢氧化钠碱液供应部分，其它部分两个方案的流程相同，投资也相近。为了降低运行成本，对使用的碱性吸收剂进行技术和经济比选。
目前用于催化烟气脱硫的吸收剂多为氢氧化钠、氢氧化镁。由于WEPEC的催化烟气中硫含量较高，消耗氢氧化钠量大，同时氢氧化钠的价格较高，所以使用氢氧化钠作吸收剂的运行成本较高。采用氢氧化镁浆液作为吸收剂，用量小，最终反应产物为可溶性盐，不产生固体废物。氢氧化镁浆液是由氧化镁与水混合制成，大连周边地区具有资源优势，而且价格低廉。经过比较，采用氢氧化镁浆液作为吸收剂在满足技术要求的前提下，大大降低运行成本。但氧化镁含有其它矿粉，这些矿粉在脱硫过程不会转变，有少量的固体废渣排出。氧化镁湿法烟气脱硫工艺最早起源于日本和美国，经过几十年的研究发展，已经成为一种很成熟的脱硫工艺，在美国、日本、韩国及台湾都有成功的应用。
2 EDV？誖烟气脱硫工艺
EDV？誖湿法烟气脱硫工艺由氧化镁制浆系统、烟气洗涤系统和废水处理系统3部分组成，洗涤塔是烟气脱硫系统的核心单元。
2.1氧化镁制浆系统
配制氢氧化镁溶液时，首先向混合罐中注入定量的水，再将袋装氧化镁提升至混合罐顶部卸料机上，卸料机辅以振动装置促使吨袋内的氧化镁粉粒物料靠重力落进混合罐，与水混合，打成浆液，由碱液泵抽出，一部分送至烟气洗涤系统及PTU系统，一部分回流至混合罐。
2.2 EDV？誖系统
催化裂化装置催化剂再生烟气以水平方式经过急冷区再进入EDV？誖湿法洗涤系统的洗涤塔。洗涤塔主要包括烟气急冷区、吸收区、旋珠分离器、烟囱和循环水箱等部分。在急冷区，烟气与由某-G-400喷嘴所喷出高密度的吸收剂（循环液）充分接触，冷却并达到饱和状态。在冷却烟气的同时，部分二氧化硫被吸收，一些三氧化硫和较大的颗粒（大于3微米）被除去。吸收剂喷出的方向几乎与烟气的流向成垂直方向，并延伸到塔壁，同时冲洗塔的内壁。吸收剂由塔壁流到塔底的循环水箱，通过循环泵返回洗涤塔内的喷嘴循环使用。 循环水箱设在洗涤塔内的底部，也用来支撑上方的旋珠分离器和烟囱。
在吸收区，设有4组16个某-G-400喷嘴。当饱和烟气流经吸收区时，大量的二氧化硫和较大的颗粒物被除去。与急冷区一样，喷嘴喷出吸收剂的方向与烟气的流向成垂直并延伸到塔壁，同时冲洗塔的内壁。由吸收区来的烟气，经旋珠分离器分离除去游离水。水流到循环水箱循环使用，净化烟气由塔上方的烟囱排入大气中。循环水箱中的循环液，一部分被送到排液处理系统（PTU）中以降低悬浮颗粒、可溶物如硫酸盐和亚硫酸盐及氯的含量，一部分用于洗涤塔循环使用。对于氢氧化镁为洗涤液的湿洗系统，集成在洗涤塔内的循环水箱设置有一套氧化空气注气口，空气注气口把空气打入到循环箱中来氧化亚硫酸镁（主要是悬浮的MgSO3和Mg（HSO3）2固体物）成硫酸镁。硫酸镁是高可溶的，而亚硫酸镁的溶解性低并会在洗涤液中形成晶体。这些晶体会堵塞设备并极大地磨损设备。氧化用的空气是由洗涤塔风机提供的。
2.3 PTU系统
洗涤塔底排出的含盐污水在进入PTU系统前混入一定浓度的絮凝剂，然后进入含盐污水澄清器。澄清器上部排出的清液进入二级氧化罐，通过风机在氧化罐内通入空气，对污水进行氧化，使亚硫酸盐被氧化成硫酸盐以减少其化学需氧量（COD）。经氧化处理后的污水送至排水缓冲池，由排水泵送至纤维球过滤器、超精细纤维过滤器，使污水中悬浮物含量降至20mg/l以下。过滤后的水通过排水冷却器降温至40℃后外排污水处理系统。澄清器底部的颗粒物经沉淀后排入泥浆过滤箱，滤出的水由滤液泵打回澄清器处理。
4 应用情况
催化裂化烟气脱硫处理设施自2010年4月投产运行至2012年6月，已吸收二氧化硫达6000多吨，减排效果明显。用氧化镁将催化烟气中的二氧化硫气体吸收为硫酸盐，使二氧化硫浓度降到原来的十分之一，在国内处于领先水平，取得良好的社会效益和环境效益；与应用氢氧化钠做吸收剂相比，每年节省装置生产费用达1000多万元，在达到减排效果的同时，大大节省运行成本。装置一次开车成功，投产至今生产运行平稳，烟气、污水排放指标远低于国家指标。各项技术指标达到或优于设计要求。
参考文献
[1]尹卫萍.催化裂化装置烟气脱硫脱氮技术的选择[J].化工技术与经济，2012，28（5）：42-46.
[2]姚洪猛，崔爱臻.镁法烟气脱硫技术的应用[J].山东电力技术，2007，（2）：56-58.
作者簡介：吴博（1984-10），男，籍贯：河南省郾城县，学历：本科学历，助理工程师，研究方向：电力工程
关键词：二氧化硫；湿法烟气脱硫；氢氧化镁；应用
催化裂化装置催化剂再生烟气是电力企业的主要有组织排放源，其主要污染物为SO2、NOx、颗粒物。目前国内电力行业的催化裂化装置再生烟气的二氧化硫含量普遍存在超标现象，部分装置的氮氧化物、颗粒物也有超出标准的情况。随着原油品质越来越差，环境保护越来越重要，国家环保部准备发布的《石油炼制工业污染物排放标准（征求意见稿）》，对SO2、NOx和颗粒排放浓度有了更高的要求，新建电厂的催化裂化装置必须配套建设烟气脱硫脱硝装置，正在运行的催化裂化装置也需要考虑增加脱硫脱硝设施。
1 催化裂化再生烟气脱硫工艺技术简介
1.1烟气脱硫项目工艺技术选择
国内电厂催化裂化装置烟气脱硫在2009年以前尚未有工业化装置，技术多为国外专业公司所掌握，目前国外普遍采用的烟气脱硫技术主要有某公司的EDV？誖湿法洗涤系统技术、美国孟莫克公司的动力波逆喷洗涤塔技术，以及某公司填料塔海水洗涤脱硫技术。经过技术实地考察和技术询价以及综合对比，选择了美国某公司的EDV？誖湿法洗涤系统技术。
1.2某公司的EDV？誖湿法洗涤技术介绍
某公司开发的EDV？誖湿法洗涤技术自1994年开始工业应用以来，已经在世界各国建造了200余套装置，其中用于电力厂的近百套，已显示出其优异的操作性和可靠性。EDV？誖湿法洗涤系统的工艺以氢氧化钠或氢氧化镁等碱性溶液作为吸收剂，采用分层式的烟气净化处理方法来净化烟气。洗涤塔内部有多组设计独特的喷嘴，通过喷嘴喷出的洗涤液能够形成非雾化的液滴，烟气由底部进入洗涤塔后，立即被急冷洗涤到饱和温度，同时脱除了烟气中的SO2和粉尘。设计独特的喷嘴是该技术的重要组成部分，具有防堵塞、耐磨、耐腐蚀、处理高浓度液浆等特点。烟气经过洗涤塔的急冷区、洗涤区后，携带部分洗涤液通过旋珠风分离器，除去大部分雾滴，净化后的烟气经烟囱排出。经过洗涤的烟气总压降小于1.5KPag，是一套低压降的系统。该技术的特点如下：
（1）技术成熟可靠，操作简单，设备较少，烟气的急冷、酸性气体脱除以及固体粉尘的脱除可在同一塔中完成。
（2）特殊的喷嘴设计，喷出的液滴大小适中，塔内不雾化。
（3）喷嘴喷出的液滴很强烈的喷冲塔的内壁，内壁不容易结垢。
（4）有较高的水气比和大量的喷水，可以承受运行异常和污染物浓度不稳定的状况。
（5）可以采用各种脱硫剂进行脱硫除尘，脱硫率在95%以上，NOx脱除效率为90%。
（6）烟气下进上出，有利于烟道布置。
（7）专用的排液处理系统（PTU）处理自洗涤塔系统排出的液体，其处理过程包括沉降、氧化、过滤等，该过程可以减少排液化学需氧量（COD）和固体悬浮颗粒在排放液中的含量，使之达到直排标准。
1.3吸收剂选择
催化裂化装置烟气脱硫过程就是采用碱性吸收剂，吸收烟气中二氧化硫，同时烟气中的大部分催化剂颗粒转移到液相中，这样烟气得到净化，直排大气。吸收了二氧化硫的吸收液部分作为洗涤塔循环液返塔，部分排出洗涤塔经排液处理系统（PTU）处理，废水COD降低到50mg/L以下，达标排入海水监测池，过滤出的固体泥浆排入渣场。某公司为WEPEC提供两个方案供选择，方案A是采用氢氧化钠作为吸收剂的湿法洗涤工艺，方案B是采用氢氧化镁作为吸收剂的湿法洗涤工艺，两个方案区别是方案B需要配套氧化镁储运、制浆系统，方案A不需要该系统，其氢氧化钠的来源依托厂内氢氧化钠碱液供应部分，其它部分两个方案的流程相同，投资也相近。为了降低运行成本，对使用的碱性吸收剂进行技术和经济比选。
目前用于催化烟气脱硫的吸收剂多为氢氧化钠、氢氧化镁。由于WEPEC的催化烟气中硫含量较高，消耗氢氧化钠量大，同时氢氧化钠的价格较高，所以使用氢氧化钠作吸收剂的运行成本较高。采用氢氧化镁浆液作为吸收剂，用量小，最终反应产物为可溶性盐，不产生固体废物。氢氧化镁浆液是由氧化镁与水混合制成，大连周边地区具有资源优势，而且价格低廉。经过比较，采用氢氧化镁浆液作为吸收剂在满足技术要求的前提下，大大降低运行成本。但氧化镁含有其它矿粉，这些矿粉在脱硫过程不会转变，有少量的固体废渣排出。氧化镁湿法烟气脱硫工艺最早起源于日本和美国，经过几十年的研究发展，已经成为一种很成熟的脱硫工艺，在美国、日本、韩国及台湾都有成功的应用。
2 EDV？誖烟气脱硫工艺
EDV？誖湿法烟气脱硫工艺由氧化镁制浆系统、烟气洗涤系统和废水处理系统3部分组成，洗涤塔是烟气脱硫系统的核心单元。
2.1氧化镁制浆系统
配制氢氧化镁溶液时，首先向混合罐中注入定量的水，再将袋装氧化镁提升至混合罐顶部卸料机上，卸料机辅以振动装置促使吨袋内的氧化镁粉粒物料靠重力落进混合罐，与水混合，打成浆液，由碱液泵抽出，一部分送至烟气洗涤系统及PTU系统，一部分回流至混合罐。
2.2 EDV？誖系统
催化裂化装置催化剂再生烟气以水平方式经过急冷区再进入EDV？誖湿法洗涤系统的洗涤塔。洗涤塔主要包括烟气急冷区、吸收区、旋珠分离器、烟囱和循环水箱等部分。在急冷区，烟气与由某-G-400喷嘴所喷出高密度的吸收剂（循环液）充分接触，冷却并达到饱和状态。在冷却烟气的同时，部分二氧化硫被吸收，一些三氧化硫和较大的颗粒（大于3微米）被除去。吸收剂喷出的方向几乎与烟气的流向成垂直方向，并延伸到塔壁，同时冲洗塔的内壁。吸收剂由塔壁流到塔底的循环水箱，通过循环泵返回洗涤塔内的喷嘴循环使用。 循环水箱设在洗涤塔内的底部，也用来支撑上方的旋珠分离器和烟囱。
在吸收区，设有4组16个某-G-400喷嘴。当饱和烟气流经吸收区时，大量的二氧化硫和较大的颗粒物被除去。与急冷区一样，喷嘴喷出吸收剂的方向与烟气的流向成垂直并延伸到塔壁，同时冲洗塔的内壁。由吸收区来的烟气，经旋珠分离器分离除去游离水。水流到循环水箱循环使用，净化烟气由塔上方的烟囱排入大气中。循环水箱中的循环液，一部分被送到排液处理系统（PTU）中以降低悬浮颗粒、可溶物如硫酸盐和亚硫酸盐及氯的含量，一部分用于洗涤塔循环使用。对于氢氧化镁为洗涤液的湿洗系统，集成在洗涤塔内的循环水箱设置有一套氧化空气注气口，空气注气口把空气打入到循环箱中来氧化亚硫酸镁（主要是悬浮的MgSO3和Mg（HSO3）2固体物）成硫酸镁。硫酸镁是高可溶的，而亚硫酸镁的溶解性低并会在洗涤液中形成晶体。这些晶体会堵塞设备并极大地磨损设备。氧化用的空气是由洗涤塔风机提供的。
2.3 PTU系统
洗涤塔底排出的含盐污水在进入PTU系统前混入一定浓度的絮凝剂，然后进入含盐污水澄清器。澄清器上部排出的清液进入二级氧化罐，通过风机在氧化罐内通入空气，对污水进行氧化，使亚硫酸盐被氧化成硫酸盐以减少其化学需氧量（COD）。经氧化处理后的污水送至排水缓冲池，由排水泵送至纤维球过滤器、超精细纤维过滤器，使污水中悬浮物含量降至20mg/l以下。过滤后的水通过排水冷却器降温至40℃后外排污水处理系统。澄清器底部的颗粒物经沉淀后排入泥浆过滤箱，滤出的水由滤液泵打回澄清器处理。
4 应用情况
催化裂化烟气脱硫处理设施自2010年4月投产运行至2012年6月，已吸收二氧化硫达6000多吨，减排效果明显。用氧化镁将催化烟气中的二氧化硫气体吸收为硫酸盐，使二氧化硫浓度降到原来的十分之一，在国内处于领先水平，取得良好的社会效益和环境效益；与应用氢氧化钠做吸收剂相比，每年节省装置生产费用达1000多万元，在达到减排效果的同时，大大节省运行成本。装置一次开车成功，投产至今生产运行平稳，烟气、污水排放指标远低于国家指标。各项技术指标达到或优于设计要求。
参考文献
[1]尹卫萍.催化裂化装置烟气脱硫脱氮技术的选择[J].化工技术与经济，2012，28（5）：42-46.
[2]姚洪猛，崔爱臻.镁法烟气脱硫技术的应用[J].山东电力技术，2007，（2）：56-58.
作者簡介：吴博（1984-10），男，籍贯：河南省郾城县，学历：本科学历，助理工程师，研究方向：电力工程