CN103028315B - 一种催化裂化再生烟气冷凝脱硫设备及工艺方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于脱硫技术领域，提出一种催化裂化再生烟气冷凝脱硫设备，提出的所述的一种催化裂化再生烟气冷凝脱硫设备包括有高温催化氧化系统、余热利用系统、低温水合冷凝转化系统和混兑低浓度排放系统；所述的高温催化氧化系统包括催化反应器（1）；所述的余热利用系统包括一个用于将催化反应器出口的再生烟气与水进行换热后产生高温蒸汽及烟气降温的余热锅炉（2）；低温水合冷凝转化系统包括有玻璃板式冷凝换热器（4）、鼓风机（3）、废液收集罐（5）及清液收集罐（6）；混兑低浓度排放系统包括烟囱（7）。本发明采用上述技术方案，再生烟气SOX脱除率达到90%，足以满足催化裂化烟气低排放的目的。
Description
技术领域
本发明属于脱硫技术领域，提出一种催化裂化再生烟气冷凝脱硫设备及工艺方法，主要是涉及一种炼油催化裂化装置的环境保护技术中催化再生烟气冷凝脱硫新型的工艺方法。
背景技术
近年来，随着环保要求日益严格，实现节能减排目标面临的形势十分严峻。特别是为促进节能减排而制定的一系列政策及相关排放标准，面对石化行业催化裂化装置技术的发展，其烟气量大、SOX含量高的特点，提高节能降耗将是其必然的选择。
催化裂化装置是原油第一次加工的装置，由于原油中硫含量达到了2%～3%，直接导致了催化裂化装置对环境污染物排放量大，治理难度大的问题，特别是对大气的污染。催化裂化装置中的大气污染主要来自再生烟气，再生烟气中含有SOX、NOX及催化剂粉尘，其中再生烟气中SOX的排放占全厂SOX排放约17%。
催化裂化SOX排放标准目前为<850mg/m3，新标准《石油炼制工业污染物排放标准》的制定将降低至<400mg/m3，对于特别地区，其排放要求甚至达到了200mg/m3。因此催化裂化装置再生烟气脱硫将面临十分严峻的考虑。
目前通常采用烟气脱硫技术对SOX进行治理。其中湿法制硫应用较为广泛，湿法洗涤脱硫通过采用粉层预洗塔、吸收塔、SO2回收塔等多个设备仪器进行脱硫处理，目前该技术主要用于处理少部分的锅炉发电及加热炉炼油装置烟气脱硫，由于其工艺流程复杂、投资高、操作运行费用高、占地面积大等局限。加之催化裂化再生烟气量极大（按220万吨/年的催化裂化装置为例,其烟气量~280000nm3/h），催化裂化装置再生烟气截至目前没有一套工艺流程简单、设备造价低、操作方便、运行成本低的脱硫工艺以满足新的排放标准。
鉴于以上原因，催化裂化装置目前急需研究开发一套新的脱硫工艺方法以适用于大型催化裂化装置再生烟气脱硫，以满足排放标准。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提出一种催化裂化再生烟气冷凝脱硫设备及工艺方法。
本发明为完成上述目的采用如下技术方案：
一种催化裂化再生烟气冷凝脱硫设备，所述的再生烟气冷凝脱硫设备包括有高温催化氧化系统、余热利用系统、低温水合冷凝转化系统和混兑低浓度排放系统；所述的高温催化氧化系统包括一个用于将高温低SO2浓度再生烟气中的SO2转化为S03的催化反应器；所述的催化反应器应具有多个催化剂床层；所述的余热利用系统包括一个用于将催化反应器出口的再生烟气与水进行换热后产生高温蒸汽及烟气降温的余热锅炉；所述的低温水合冷凝转化系统包括一个用于将余热锅炉出口200℃再生烟气与冷空气进行换热，并将烟气温度降低至100℃以下的玻璃板式冷凝换热器；所述的低温水合冷凝转化系统还包括一个用于将环境冷空气送入玻璃板式冷凝换热器进行换热的鼓风机；所述的低温水合冷凝转化系统还包括一个用于废液收集分离的废液收集罐及清液收集罐；所述清液收集罐设置在废液收集罐的侧面；所述的混兑低浓度排放系统包括一个用于将冷凝脱硫后的再生烟气、热空气进行混兑排放的烟囱。
所述催化反应器的多个床层之间直接连接，不需要换热器。
所述玻璃板式冷凝换热器的再生烟气侧应设置有冷凝水洗装置。
璃板式冷凝换热器具有多个模块组合而成，模块与模块之间可串联也可并联连接，组合为不同流向、大小的换热器。
璃板式冷凝换热器单个模块具有由上盖板、下底板和位于上盖板与下底板之间的立柱构成的空气预热器框架；在空气预热器框架中设置有若干个上下对应放置的换热板片，在每两个上下相邻的换热板片之间具有密封条，密封条互错90°交错放置，组成若干相邻互错90°的密封流体通道,分别构成热流体通道、冷流体通道；换热板片采用矩形玻璃板片，该玻璃为硅硼玻璃、无硼低碱玻璃或石英玻璃，并在上下换热板片构成的流体通道之间设置有支撑条，支撑条为矩形或“S”形的非金属板条。
所述的废液收集罐设置在玻璃板式冷凝换热器的再生烟气出口侧底部。
一种催化裂化再生烟气冷凝脱硫的工艺方法为：将500～600℃催化裂化再生烟气中的SO2、O2与催化反应器中补充的催化剂催化氧化为SO3；并经余热回收系统后，使烟气温度降低至180～250℃；在板式冷凝换热器内再生烟气中的SO3与H2O水合与冷凝转化为液态H2SO4，同时对再生烟气进行喷淋，有效地将粗粉尘清除；废液通过废液收集罐进行排污处理。
本发明提出的一种催化裂化再生烟气冷凝脱硫设备及工艺方法，采用上述技术方案，再生烟气SOX脱除率达到90%，足以满足催化裂化烟气低排放的目的。
附图说明
图1是本发明催化裂化再生烟气工艺系统图。
图2是本发明中玻璃板式冷凝换热器结构示意图。
图中：1、催化反应器，2、余热锅炉，3、鼓风机，4、玻璃板式冷凝换热器，5、废液收集罐，6、清液收集罐，7、烟囱，8、换热板片，9、支撑条，10、密封条，11、立柱，12、下底板，13、上盖板。
具体实施方式
结合附图，说明本发明的具体实施。
如图1所示，一种催化裂化再生烟气冷凝脱硫设备，所述的再生烟气冷凝脱硫设备包括有高温催化氧化系统、余热利用系统、低温水合冷凝转化系统和混兑低浓度排放系统；
所述的高温催化氧化系统包括一个用于将高温低SO2浓度再生烟气中的SO2转化为S03的催化反应器1；所述的催化反应器1应具有多个催化剂床层；
所述的余热利用系统包括一个用于将催化反应器1出口的再生烟气与水进行换热后产生高温蒸汽及烟气降温的余热锅炉2；
所述的低温水合冷凝转化系统包括一个用于将余热锅炉2出口200℃再生烟气与冷空气进行换热，并将烟气温度降低至100℃以下的玻璃板式冷凝换热器4；所述系数玻璃板式冷凝换热器4应具有抗酸腐蚀、压降小、换热效率高、结构紧凑、可大型化制造、可水洗等特点。
所述的低温水合冷凝转化系统还包括一个用于将环境冷空气送入玻璃板式冷凝换热器进行换热的鼓风机3；
所述的低温水合冷凝转化系统还包括一个用于废液收集分离的废液收集罐5及清液收集罐6；所述清液收集罐6设置在废液收集罐5的侧面。
所述的混兑低浓度排放系统包括一个用于将冷凝脱硫后的再生烟气、热空气进行混兑排放的烟囱7。
所述催化反应器1的多个床层之间直接连接，不需要换热器。
所述玻璃板式冷凝换热器4的再生烟气侧应设置有冷凝水洗装置，冷凝水洗装置可以是常开或定期使用。
璃板式冷凝换热器具有多个模块组合而成，模块与模块之间可串联也可并联连接，组合为不同流向、大小的换热器。
璃板式冷凝换热器单个模块具有由上盖板13、下底板12和位于上盖板13与下底板12之间的立柱构成11的空气预热器框架；在空气预热器框架中设置有若干个上下对应放置的换热板片8，在每两个上下相邻的换热板片8之间具有密封条10，密封条10互错90°交错放置，组成若干相邻互错90°的密封流体通道,分别构成热流体通道、冷流体通道；换热板片8采用矩形玻璃板片，该玻璃为硅硼玻璃、无硼低碱玻璃或石英玻璃，并在上下换热板片构成的流体通道之间设置有支撑条，支撑条为矩形或“S”形的非金属板条。
所述的废液收集罐5设置在玻璃板式冷凝换热器的再生烟气出口侧底部，用于分离H2SO4清液及催化剂粉尘废渣。
一种催化裂化再生烟气冷凝脱硫的工艺方法为：高温低浓度SO2的再生烟气（其温度约为550℃，SO2含量约为0.1mol%）进入催化反应器，催化反应器应具有多个催化剂床层，催化反应器内利用烟气自身高温及O2（O2含量约为2~3mol%）条件，同时添加催化剂以完成以下反应：
S02+1／2O2→S03
经多级催化氧化转化，使出口再生烟气S02转化率达到95%以上。
催化反应器出口的再生烟气进入余热锅炉，余热锅炉为催化裂化系统原有的常规设备，在余热锅炉内再生烟气与水进行换热产生蒸汽，达到热量回收的目的，使出口再生烟气温度降低至200℃左右。
余热锅炉出口再生烟气进入玻璃板式冷凝换热器，玻璃板式冷凝换热器所采用的类型为专利号（ZL201010595778.3）产品，该换热器应具备抗酸腐蚀、压降小、换热效率高、可大型化制造、可水洗等特点以满足在原工艺系统上压降小、成本低、能耗小。在玻璃板式冷凝换热器内再生烟气与经鼓风机送入的环境空气进行换热，使再生烟气出口温度降至100℃以下的酸露点。再生烟气在玻璃板式冷凝换热器内利用自身的SO3(通过催化反应器转化)、H20（H20约为11mol%）在低温条件下完成水合与冷凝过程：
SO3(气)+H20（气) →H2SO4(气)
H2S04(气) →H2S04(液)
经低温水合与冷凝转化，使再生烟气SO3回收率达到95%以上。即再生烟气的SOX含量将降低到原再生烟气SOX含量的10%以下。若原再生烟气SOX含量为850mg/m3，经过玻璃板式冷凝换热器后SOX含量将降低为85mg/m3。
低温水合与冷凝转化后，再生烟气中粉尘与H2S04废液共同进入废液收集罐，废液收集罐定期或不定期对清液及废渣进行分离排放。清液进入清液收集罐内进行定期处理。
经玻璃板式冷凝换热器出口再生烟气进入烟囱进行排放，同时换热器的热空气也进入到烟囱进行排放，由于再生烟气与热空气同时进入烟囱内，进行加热稀释混兑，使得烟囱出口的气体SOX浓度急剧降低至约为原来的1/2。
再生烟气经过催化反应器的高温催化氧化、余热锅炉余热利用、玻璃板式冷凝换热器低温水合冷凝转化及烟囱混兑低浓度排放后，再生烟气SOX回收率达到90%以上，最终出口烟气中SOX为原再生烟气10%，通过混兑后其含量将降低至原来的5%。
需要说明的是，以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步说明，其实施方式不仅限于此，在本专利的指导下，还可以对上述实施例进行各种改进及变形，其改进和变形均在本专利的保护范围。
Claims (6)
1.一种催化裂化再生烟气冷凝脱硫设备，其特征在于：所述的再生烟气冷凝脱硫设备包括有高温催化氧化系统、余热利用系统、低温水合冷凝转化系统和混兑低浓度排放系统；所述的高温催化氧化系统包括一个用于将高温低SO2浓度再生烟气中的SO2转化为SO3的催化反应器（1）；所述的催化反应器（1）应具有多个催化剂床层；所述的余热利用系统包括一个用于将催化反应器出口的再生烟气与水进行换热后产生高温蒸汽及烟气降温的余热锅炉（2）；所述的低温水合冷凝转化系统包括一个用于将余热锅炉出口200℃再生烟气与冷空气进行换热，并将烟气温度降低至100℃以下的玻璃板式冷凝换热器（4）；所述的低温水合冷凝转化系统还包括一个用于将环境冷空气送入玻璃板式冷凝换热器进行换热的鼓风机（3）；所述的低温水合冷凝转化系统还包括一个用于废液收集分离的废液收集罐（5）及清液收集罐（6）；所述清液收集罐（6）设置在废液收集罐（5）的侧面；所述的混兑低浓度排放系统包括一个用于将冷凝脱硫后的再生烟气、热空气进行混兑排放的烟囱（7）。
2.根据权利要求1所述的一种催化裂化再生烟气冷凝脱硫设备，其特征在于：所述催化反应器的多个床层之间直接连接。
3.根据权利要求1所述的一种催化裂化再生烟气冷凝脱硫设备，其特征在于：所述玻璃板式冷凝换热器的再生烟气侧应设置有冷凝水洗装置。
4.根据权利要求1所述的一种催化裂化再生烟气冷凝脱硫设备，其特征在于：玻璃板式冷凝换热器具有多个模块组合而成，模块与模块之间串联或并联连接，组合为不同流向、大小的换热器。
5.根据权利要求1所述的一种催化裂化再生烟气冷凝脱硫设备，其特征在于：玻璃板式冷凝换热器单个模块具有由上盖板（13）、下底板（12）和位于上盖板（13）与下底板（12）之间的立柱构成的空气预热器框架；在空气预热器框架中设置有若干个上下对应放置的换热板片（8），在每两个上下相邻的换热板片之间具有密封条（10），密封条（10）互错90°交错放置，组成若干相邻互错90°的密封流体通道,分别构成热流体通道、冷流体通道。
6.根据权利要求1所述的一种催化裂化再生烟气冷凝脱硫设备，其特征在于：所述的废液收集罐设置在玻璃板式冷凝换热器的再生烟气出口侧底部。
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