CN107952352A - 一种催化裂化烟气脱硫脱硝除尘除酸雾一体化装置及方法 - Google Patents

一种催化裂化烟气脱硫脱硝除尘除酸雾一体化装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种催化裂化烟气脱硫脱硝除尘除酸雾一体化装置，包括臭氧发生器和脱硫塔；所述脱硫塔上开设有倾斜烟道和烟囱，在所述倾斜烟道和烟囱之间，按烟气流动方向所述脱硫塔内依次设置急冷喷淋管、臭氧布气盘、事故喷淋管、第一升气帽、若干个空塔喷淋管、第二升气帽、氨除雾器、屋脊除雾器和丝网除雾器；所述臭氧发生器通过管道与所述臭氧布气盘连通。本发明的优点是：能有效提高烟气的脱硫效率，并能有效控制氨逃逸、气溶胶、酸雾的产生，同时其中的SOx、NOx均进入后续的工序。烟气中的尘通过烟尘分离装置去除。其装置的脱硫率≥99％、脱硝率≥60％、除尘率≥80％，使用电除雾时酸雾去除率≥90％，使用丝网除雾时酸雾去除率≥60％。

Description

一种催化裂化烟气脱硫脱硝除尘除酸雾一体化装置及方法
技术领域
本发明属于环保技术领域，特别涉及一种催化裂化烟气脱硫脱硝除尘除酸雾一体化装置及方法。
背景技术
近年来大量的再生器烟气，由于其中含有大量的SOx、NOx、颗粒物、酸雾及CO等，已经成为重要的空气污染源。据估计，炼油厂排放的SOx约占其总排放量的6％～7％，而催化裂化所排放的SOx就占5％左右。环境形势的逼迫，使得催化裂化污染物排放的压力不断增加。
目前催化裂化装置湿法烟气脱硫工艺有美国BELCO公司的EDvD工艺、德国GEA-Bischoff公司的EP-Absorber工艺、美国诺顿(NORTON)公司的文丘里洗涤脱硫工艺(VSS)，所有烟气脱硫装置运行过程中排放的脱硫后废水为COD高的含盐污水，主要污染物为硫酸钠、亚硫酸钠及固体颗粒物，成熟的烟气脱硫工艺都有配套的污水处理单元(PTU)来处理脱硫废水，经处理后的脱硫废水直接进入外排污水管网。
催化烟气脱硝技术主要包括前端控制和末端治理技术：前端控制技术例如壳牌和普莱克斯公司联合开发的新型CONOX喷枪技术和富氧再生技术，CONOX喷枪技术已于2012年在美国成功应用。
末端烟气脱硝技术主要有SCR(选择性催化还原)、SNCR(选择性非催化还原)和LoTOxford(低温臭氧氧化脱硝)，末端烟气脱硝技术应用较多。
现有催化裂化烟气多采用国外钠法处理，某石化催化裂化烟气采用美国BELCO公司的EDV+LoTOX工艺技术，处理后烟尘浓度86-130mg/Nm3，氮氧化物164-191mg/Nm3，二氧化硫在20mg/Nm3以下，烟尘浓度不能满足排放标准要求，氮氧化物不能满足技术保证值指标；出口硫酸雾浓度在65-84mg/Nm3，在烟羽易形成的浓度范围内，不符合现有的排放标准。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种催化裂化烟气脱硫脱硝除尘除酸雾一体化装置，该装置能有效提高烟气的脱硫效率，去除烟气中的NOx、烟尘、硫酸雾，且能有效控制氨逃逸和气溶胶。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种催化裂化烟气脱硫脱硝除尘除酸雾一体化装置，包括臭氧发生器和脱硫塔；所述脱硫塔上开设有倾斜烟道和烟囱，在所述倾斜烟道和烟囱之间，按烟气流动方向所述脱硫塔内依次设置急冷喷淋管、臭氧布气盘、事故喷淋管、第一升气帽、若干个空塔喷淋管、第二升气帽、氨除雾器、屋脊除雾器和丝网除雾器；
所述臭氧发生器通过管道与所述臭氧布气盘连通。
进一步地，所述丝网除雾器替换为电除雾器。
进一步地，还包括氧气过滤器；所述氧气过滤器与所述臭氧发生器通过管道连接。
进一步地，还包括设置于所述脱硫塔外的烟尘分离装置；所述烟尘分离装置包括过滤箱、混合槽、澄清池、排液罐、排液泵和集液池；
所述过滤箱通过管道分别与所述澄清池和集液池连接；所述排液罐通过管道分别与所述澄清池和排液泵连通；所述输送泵通过管道分别与所述集液池和混合槽连通；所述混合槽通过洗涤泵与所述脱硫塔连接；所述事故喷淋管通过洗涤泵与所述脱硫塔的底部连接。
进一步地，还包括设置于所述脱硫塔外的氧化循环槽；所述氧化循环槽通过吸收泵与所述空塔喷淋管连接。
进一步地，在所述氨除雾器设有水喷淋装置。所述空塔喷淋管为3层。
进一步地，所述急冷喷淋管和臭氧布气盘置于所述倾斜烟道中。
进一步地，所述臭氧布气盘包括进气管、外环导流管、内环导流管和径向导流管，所述进气管与径向导流管连通，所述径向导流管分别与所述外环导流管和内环导流管连通，在外环导流管、内环导流管和径向导流管上均匀分布有若干个小孔。
本发明还提供了一种处理催化裂化烟气的方法，包括以下步骤：自催化裂化装置余热锅炉来的温度≤200℃、湿度7％～10％的烟气，所述烟气中二氧化硫浓度在1000～2000mg/Nm3、NOx含量100～350mg/Nm3和含有催化剂粉尘的浓度为30～600mg/Nm3；所述烟气经急冷喷淋管降温，再经臭氧布气盘进行臭氧脱硫，然后经事故喷淋管、第一升气帽、若干个空塔喷淋管、第二升气帽、氨除雾器、屋脊除雾器和丝网除雾器或电除雾器除氨雾、水雾和硫酸雾。
优选的，所述烟气在进行臭氧脱硫的反应接触时间为1～2秒，所述氨除雾器设置800mm的填料，所述屋脊除雾器为两级；丝网除雾器为两层，每层所述丝网除雾器的丝网厚度高于150mm。
本发明具有以下有益效果：
针对催化裂化烟气后设置急冷+低温臭氧氧化脱硝+氨法脱硫+烟尘分离+硫铵后处理一体化脱硫技术，能有效提高烟气的脱硫效率，并能有效控制氨逃逸、气溶胶、酸雾的产生，同时其中的SOx、NOx均进入后续的化肥生产工序，不需要设置污水处理装置，无污水外排。烟气中的尘通过烟尘分离装置去除。其装置的脱硫率≥99％、脱硝率≥60％、除尘率≥80％，使用电除雾时酸雾去除率≥90％，使用丝网除雾时酸雾去除率≥60％。
与现有的催化裂化尾气的脱硫脱硝技术相比，采用氨法脱硫，充分回收了尾气中的SO2和烟尘，同时不产生废水，不需要设置污水处理装置；通过氨除雾器、屋脊除雾器、电除雾(或丝网除雾雾)，拦截了尾气中的雾滴、酸雾，解决了酸性尾气拖尾现象。
附图说明
图1为本发明的一种实施方式的结构示意图；
图2为本发明的另一种实施方式的结构示意图；
图3为图1或图2中臭氧布气盘的结构示意图。
其中，1-氧气过滤器，2-臭氧发生器，3-洗涤泵，4-脱硫塔，5-吸收泵，6-氧化循环槽，7-烟囱，8-过滤箱，9-输送泵，10-丝网除雾器，11-倾斜烟道，12-第一升气帽，13-事故喷淋管，14-空塔喷淋管，15-第二升气帽，16-氨除雾器，17-屋脊除雾器，18-急冷喷淋管，19-臭氧布气盘，191-进气管，192-外环导流管，193-内环导流管，194-径向导流管，195-小孔，20-混合槽，21-澄清池，22-排液灌，23-排液泵，24-集液池，25-电除雾器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
实施例1
如图1所示，一种催化裂化烟气脱硫脱硝除尘除酸雾一体化装置，包括臭氧发生器2和脱硫塔4；脱硫塔4上开设有倾斜烟道11和烟囱7，在倾斜烟道11和烟囱7之间，按烟气流动方向脱硫塔4内依次设置急冷喷淋管18、臭氧布气盘19、事故喷淋管13、第一升气帽12、若干个空塔喷淋管14、第二升气帽15、氨除雾器16、屋脊除雾器17和丝网除雾器10；臭氧发生器2通过管道与臭氧布气盘19连通。
如图2所示，在丝网除雾器10的入口烟气酸雾含量＞70mg/Nm3时，丝网除雾器10替换为电除雾器25。
其中，还包括氧气过滤器1；氧气过滤器1与臭氧发生器2通过管道连接。
其中，还包括设置于脱硫塔4外的烟尘分离装置；烟尘分离装置包括过滤箱8、混合槽20、澄清池21、排液罐22、排液泵23和集液池24；
过滤箱8通过管道分别与澄清池21和集液池24连接；排液罐22通过管道分别与所述澄清池21和排液泵23连通；输送泵9通过管道分别与集液池24和混合槽20连通；混合槽20通过洗涤泵3与脱硫塔4连接；事故喷淋管13通过洗涤泵3与脱硫塔4的底部连接。
烟气中的尘在烟尘分离装置通过加入市售的絮凝剂去除，上清液一部分进入打入硫铵工序生产硫铵化肥，一部分返回脱硫系统补充洗涤液，不需要设置污水处理装置，无污水外排，回收烟尘由厂区集中处理。
其中，还包括设置于所述脱硫塔4外的氧化循环槽6；氧化循环槽6通过吸收泵5与空塔喷淋管14连接。
在氨除雾器16设有水喷淋装置。
急冷喷淋管18和臭氧布气盘19置于倾斜烟道11中。
通过设置独立的NOx氧化区域，从急冷喷淋管18后倾斜烟道11至第一升气帽12之间的区域，均作为NOx的氧化区域。NOx在氧化区域被臭氧氧化为N2O5，并且与烟气中的水蒸气形成硝酸。大部分硝酸在吸收区域被吸收液吸收，形成硝酸铵，部分硝酸落在洗涤液中，靠调节洗涤液的pH值将硝酸转化为硝酸铵，进入后续硫铵工序。
如图3所示，臭氧布气盘19包括进气管191、外环导流管192、内环导流管193和径向导流管194，进气管191与径向导流管194连通，径向导流管194分别与外环导流管192和内环导流管193连通，在外环导流管192、内环导流管193和径向导流管194上均匀分布有若干个小孔195。
空塔喷淋管14为3层，通过气体与吸收液的接触，同时脱除烟气中的SO2、夹带的硝酸，形成硫酸铵、硝酸铵，进入后续生产化肥。
在使用本发明时，包括以下步骤：
(1)烟气急冷:自催化裂化装置余热锅炉来的烟气进入脱硫塔4内水平急冷段，高温烟气穿过由若干个急冷喷淋管18(急冷喷嘴)形成的高密度水帘(采用低密度吸收液)，在急冷液的作用下绝热饱和，烟气温度由200℃降至50℃左右，同时脱除烟气中的大部分尘。使用时，控制喷淋液量小于冷却后温度烟气的含水量，使液体绝热蒸发，全部以气态形式存在。
(2)脱硝装置：在急冷段末端通入由臭氧发生器2产生的臭氧脱除NOx，臭氧发生器2的负荷率80～150％，可调。
臭氧投加包括了均匀混合和氧化反应两个过程。其中混合可以通过投加方案和投加器的设计，使其在最短的距离内实现均匀；臭氧过量系数1.0-1.5，而氧化反应主要取决于O3与NO的概率，可通过延长停留时间、增加扰流等提高反应率。
由于臭氧用量相对于烟气量，臭氧量少，在急冷段配置臭氧布气盘，臭氧与烟气在50℃环境下，随着水平段与上升段的接触过程中，与氮氧化物反应，将NOx氧化成N2O5。
在所述急冷喷淋管18后倾斜烟道上，还设置有臭氧布气盘19。如图3所示，臭氧布气盘19包括进气管191、外环导流管192、内环导流管193和径向导流管194，进气管191与径向导流管194连通，径向导流管194分别与外环导流管192和内环导流管193连通，在外环导流管192、内环导流管193和径向导流管194上均匀分布有若干个小孔195。
从急冷喷淋管18后倾斜烟道至第一层升气帽之间区域，均作为NOx的反应区域，NOx在氧化区域被臭氧氧化为N2O5，并且与烟气中的水蒸气形成硝酸。大部分硝酸在吸收区域被吸收液吸收，形成硝酸铵，部分硝酸落在洗涤液中，靠调节洗涤液的pH值将硝酸转化为硝酸铵，进入后续硫铵工序。
NOx氧化段设置事故喷淋段，事故状态与若干根喷淋管13喷淋出的洗涤液进一步充分接触降温，保护脱硫装置。
(3)脱硫装置：充分氧化后的烟气经过第一升气帽12，进入吸收区域，吸收区域设置一层包含有若干根空塔喷淋管14的空塔，吸收液与烟气逆向接触，脱除烟气中98％的SO2。
同时烟气中过剩的O3使吸收液中的亚硫酸铵、亚硫酸氢氨装化为硫酸铵，N2O5与溶液接触形成硝酸落入吸收液中。
烟气通过第二升气帽15继续上升至脱硫塔4内的氨除雾器16，再经过两级的屋脊除雾器17，除去大部分的水雾。
(4)烟气最后流向丝网雾器10(或电除雾器22)，再由烟囱7排出。
通过多重逐级削减作用，可保证脱硫塔出口烟气达到排放要求，可保证出口酸雾≤20mg/Nm3，颗粒物≤30mg/Nm3。去除酸雾、颗粒物后，消除装置拖尾现象。
当入口烟气酸雾含量≤50mg/Nm3时，设置丝网除雾器；当入口烟气酸雾含量＞70mg/Nm3时，设置电除雾器。
(5)烟尘分离装置：烟气中的烟尘，随着急冷喷淋，进入到洗涤液中；随着重复洗涤，洗涤液中尘浓度不断富集，若直接进入后续硫铵工序会影响蒸发结晶，且导致硫铵品质不合格。当硫铵液浓度达到设定值时，通过洗涤泵3旁路输送至混合槽20，同时在混合槽20内加入市售的絮凝剂，搅拌均匀后进入澄清池21，在絮凝剂的作用下，使硫铵液中的细颗粒粉尘絮凝沉降；澄清池21的上清液自流进入排液罐22中，再由排液泵23打入硫铵工序浓缩结晶生产硫铵化肥，同时补充洗涤液；澄清池21底部的含尘稠液进入过滤箱8中进一步分离，过滤液进入集液池24，由输送泵9重新输送至混合槽20，含水固体(尘)输送至厂区集中处理，回收粉尘。
本发明与现有的催化裂化尾气的脱硫脱硝技术相比，采用氨法脱硫，充分回收了尾气中的SO2、烟尘中的稀有金属，同时不产生废水，不需要设置污水处理装置；通过氨除雾器、屋脊除雾器、丝网除雾(或电除雾器)，拦截了尾气中的雾滴、酸雾，解决了酸性尾气拖尾现象。设置臭氧装置，脱除了烟气中的NOx；充分实现了脱硫、脱硝、除尘、除酸雾。
实施例2
一种利用实施例1装置处理催化裂化烟气的方法，包括以下步骤：自催化裂化装置余热锅炉来的温度≤200℃、湿度7％～10％的烟气，所述烟气中二氧化硫浓度在1000～2000mg/Nm3、NOx含量100～350mg/Nm3和含有催化剂粉尘的浓度为30～600mg/Nm3；烟气经急冷喷淋管18降温，再经臭氧布气盘19进行臭氧脱硫，然后经事故喷淋管13、第一升气帽12、若干个空塔喷淋管14、第二升气帽15、氨除雾器16、屋脊除雾器17和丝网除雾器10或电除雾器25除氨雾、水雾和硫酸雾。
具体的，烟气在进行臭氧脱硫的反应接触时间为1～2秒，所述氨除雾器16设置800mm的填料，所述屋脊除雾器17为两级；丝网除雾器10为两层，每层丝网除雾器10的丝网厚度高于150mm。
以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种催化裂化烟气脱硫脱硝除尘除酸雾一体化装置，其特征在于：包括臭氧发生器(2)和脱硫塔(4)；所述脱硫塔(4)上开设有倾斜烟道(11)和烟囱(7)，在所述倾斜烟道(11)和烟囱(7)之间，按烟气流动方向所述脱硫塔(4)内依次设置急冷喷淋管(18)、臭氧布气盘(19)、事故喷淋管(13)、第一升气帽(12)、若干个空塔喷淋管(14)、第二升气帽(15)、氨除雾器(16)、屋脊除雾器(17)和丝网除雾器(10)；
所述臭氧发生器(2)通过管道与所述臭氧布气盘(19)连通。
2.根据权利要求1所述的一种催化裂化烟气脱硫脱硝除尘除酸雾一体化装置，其特征在于：所述丝网除雾器(10)替换为电除雾器(25)。
3.根据权利要求1或2所述的一种催化裂化烟气脱硫脱硝除尘除酸雾一体化装置，其特征在于：还包括氧气过滤器(1)；所述氧气过滤器(1)与所述臭氧发生器(2)通过管道连接。
4.根据权利要求1或2所述的一种催化裂化烟气脱硫脱硝除尘除酸雾一体化装置，其特征在于：还包括设置于所述脱硫塔(4)外的烟尘分离装置；所述烟尘分离装置包括过滤箱(8)、混合槽(20)、澄清池(21)、排液罐(22)、排液泵(23)和集液池(24)；
所述过滤箱(8)通过管道分别与所述澄清池(21)和集液池(24)连接；所述排液罐(22)通过管道分别与所述澄清池(21)和排液泵(23)连通；所述输送泵(9)通过管道分别与所述集液池(24)和混合槽(20)连通；所述混合槽(20)通过洗涤泵(3)与所述脱硫塔(4)连接；所述事故喷淋管(13)通过洗涤泵(3)与所述脱硫塔(4)的底部连接。
5.根据权利要求1或2所述的一种催化裂化烟气脱硫脱硝除尘除酸雾一体化装置，其特征在于：还包括设置于所述脱硫塔(4)外的氧化循环槽(6)；所述氧化循环槽(6)通过吸收泵(5)与所述空塔喷淋管(14)连接。
6.根据权利要求1或2所述的一种催化裂化烟气脱硫脱硝除尘除酸雾一体化装置，其特征在于：在所述氨除雾器(16)设有水喷淋装置；所述空塔喷淋管(14)为3层。
7.根据权利要求1或2所述的一种催化裂化烟气脱硫脱硝除尘除酸雾一体化装置，其特征在于：所述急冷喷淋管(18)和臭氧布气盘(19)置于所述倾斜烟道(11)中。
8.根据权利要求1或2所述的一种催化裂化烟气脱硫脱硝除尘除酸雾一体化装置，其特征在于：所述臭氧布气盘(19)包括进气管(191)、外环导流管(192)、内环导流管(193)和径向导流管(194)，所述进气管(191)与径向导流管(194)连通，所述径向导流管(194)分别与所述外环导流管(192)和内环导流管(193)连通，在外环导流管(192)、内环导流管(193)和径向导流管(194)上均匀分布有若干个小孔(195)。
9.一种利用权利要求1或2所述装置处理催化裂化烟气的方法，其特征在于：包括以下步骤：自催化裂化装置余热锅炉来的温度≤200℃、湿度7％～10％的烟气，所述烟气中二氧化硫浓度在1000～2000mg/Nm3、NOx含量100～350mg/Nm3和含有催化剂粉尘的浓度为30～600mg/Nm3；所述烟气经急冷喷淋管(18)降温，再经臭氧布气盘(19)进行臭氧脱硫，然后经事故喷淋管(13)、第一升气帽(12)、若干个空塔喷淋管(14)、第二升气帽(15)、氨除雾器(16)、屋脊除雾器(17)和丝网除雾器(10)或电除雾器(25)除氨雾、水雾和硫酸雾。
10.根据权利要求9所述处理催化裂化烟气的方法，其特征在于：所述烟气在进行臭氧脱硫的反应接触时间为1～2秒，所述氨除雾器(16)设置800mm的填料，所述屋脊除雾器(17)为两级；丝网除雾器(10)为两层，每层所述丝网除雾器(10)的丝网厚度高于150mm。
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