CN206473999U - 一种催化裂化再生烟气的干式脱硫脱硝除尘系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种催化裂化再生烟气干式脱硫脱硝除尘系统，包括依次连通的反应装置、吸收装置、除尘器，反应装置用于烟气中污染物的氧化反应和初步吸收，吸收装置用于氧化反应产物和污染物的深度吸收，并提供超细微颗粒物增湿团聚凝并成粗颗粒的场所，经脱硝脱硫净化后的烟气携带粗颗粒粉尘经后续的除尘器收尘后通过引风机排往烟囱。该干式系统可实现催化裂化再生烟气的脱硫、脱硝、除尘一体化治理，并能够高效脱除烟气中的超细颗粒粉尘，达到“超低排放”的目的。且具有工艺流程简单、且无废水(渣)二次污染产生、无需防腐处理，投资和运行成本较传统湿法技术大大降低等优点。

Description

一种催化裂化再生烟气的干式脱硫脱硝除尘系统

技术领域

本实用新型属于环境保护领域，涉及到石油炼化行业催化裂化再生烟气中硫氧化物(含二氧化硫和三氧化硫)、氮氧化物、粉尘协同脱除的装置。

背景技术

催化裂化装置是炼油工业中重质油转化为轻质油的核心装置，但催化裂化装置中催化剂燃烧产生的再生烟气也是炼油企业最主要的大气污染源，污染物主要成分为SO₂(包括SO₃)、NO_x和粉尘。这些污染物随烟气排往大气中，将会严重影响空气质量，还会对装置产生腐蚀，影响装置的正常运行，故催化裂化再生烟气的处理成为目前石化行业环保治理的重中之重。

催化裂化再生烟气通常有如下特点：

(1)、SO_x和NO_x的浓度较高：SOx浓度一般为700～2000mg/Nm³；NOx浓度一般为50～400mg/Nm³；

(2)、烟气中颗粒物浓度一般为150～300mg/Nm³，大部分为催化剂跑损，其粒径分布较小，约90％为粒径0～10μm的超细微颗粒物，不易脱除；

(3)、烟气中SO₃浓度相比于其他行业高，约占SOx总量的8％～10％；

(4)、负荷波动范围约为60％～110％。

目前国内外催化裂化再生烟气脱硫脱硝除尘的方法如下：

(1)、目前，国内外主流的烟气脱硫脱硝除尘治理为独立脱硫、脱硝、除尘技术，各自为阵，通过几种烟气净化技术组合的方式来实现，工艺流程较为繁琐，系统复杂。

(2)、脱硫技术全部采用湿法路线，有钠法、钙法、氨法等，该工艺对SO₃的脱除效率较低，约只有20％～30％，设备腐蚀严重，且会产生废水、废渣等二次污染，因此，为了防止腐蚀，设备的主材质采用不锈钢和合金钢，造成设备的投资和运行费用较高；

(3)、脱硝技术主要有选择性催化还原法(SCR)、LoTOx脱硝法、固体吸附法等；

(4)、Belco公司的EDV钠法脱硫技术(协同LoTOx脱硝)是目前工业化应用中唯一的脱硫脱硝除尘一体化装置，为湿法路线，同样存在的湿法系统的通病。

(5)、EDV钠法脱硫除尘及协同LoTOx脱硝技术

EDV钠法脱硫除尘及协同LoTOx脱硝技术，是通过往脱硫塔内注入气相氧化剂(通常是臭氧)、碱性吸收液和工艺水，气相氧化剂将烟气中的NO的氧化为易溶于水的NO₂，再通过碱性吸收液将烟气中的NO₂和SO₂联合脱除。同时，脱硫脱硝后的净烟气经脱硫塔上段的滤清模块去除烟气中的粉尘颗粒，最后经烟囱排放。此工艺为脱硫脱硝除尘一体化脱除技术，可高效脱除SO₂和NO_x，但仅仅依靠脱硫塔上段的滤清模块除尘，可满足粉尘≤30mg/Nm³，但由于滤清模块对烟气中的超细粉尘(包括SO₃气溶胶)脱除效率有限，故无法满足越来越严格的环保排放标准，甚至≤5mg/Nm³的超低排放标准。

上述催化裂化再生烟气湿法脱硫脱硝除尘装置对SO₃的脱除效率较低，约只有20％～30％，设备腐蚀严重，且会产生废水、废渣等二次污染，因此，为了防止腐蚀，设备的主材质采用不锈钢和合金钢，造成设备的投资和运行费用较高。

另外，一种常用的循环流化床半干法联合脱硫脱硝脱汞装置如图1所示，其工艺流程为：烟气进入烟道1＇内，臭氧发生装置2＇在烟道1＇内通入臭氧，使得烟气中的NO在烟道1＇中被氧化为高价态NO_x，氧化后的烟气进入循环流化床反应塔3＇，其中的SO₂和高价态NO_x与循环流化床反应塔3＇内的钙基吸收剂在雾化水的作用下进行反应脱除。同时，循环流化床反应塔3＇出口与旋风分离器4＇连接，用于烟气的除尘，旋风分离器4＇出口连接除尘器5＇，进一步除去烟气中的粉尘，最后排往烟囱6＇，实现催化裂化再生烟气的净化。

但是，上述循环流化床半干法联合脱硫脱硝脱汞装置中，烟气中的NO与臭氧的氧化反应在烟道1＇内进行，其方程式为：NO+O₃→NO₂+O₂，随着反应的进行，烟道1＇内的NO₂浓度逐渐增加，从而降低正反应的速率。同时，上述氧化反应还存在以下副反应：NO₂+SO₂→NO+SO₃，因此，NO的氧化效率较低，使得该循环流化床半干法联合脱硫脱硝脱汞除尘装置的脱硝效率较低。

鉴于上述催化裂化再生烟气净化装置存在的缺陷，亟待提供一种脱硝速率较高、脱硫效率也较高，且设备的投资和运行费用较低的干式催化裂化再生烟气净化装置。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型的目的为提供一种催化裂化再生烟气干式脱硫脱硝除尘系统，从而使得再生烟气中的NOx、SO₂及粉尘满足超低排放的标准，同时，该催化裂化再生烟气干式脱硫脱硝除尘系统工艺流程简单、运行稳定，避免已有工艺的缺点。

为了实现本实用新型的目的，本实用新型提供一种催化裂化再生烟气干式脱硫脱硝除尘系统，包括依次连通的反应装置、吸收装置、除尘器，所述反应装置用于烟气中污染物的氧化反应和初步吸收，所述吸收装置用于氧化反应产物和污染物的深度吸收，所述反应装置为与吸收剂仓连通的输送床反应器，所述吸收剂仓能够将吸收剂通入所述输送床反应器内，以吸收氧化反应的产物。

本实用新型中，由于输送床反应器内加入吸收剂，氧化反应的产物能够被吸收剂吸收，因此，能够减小氧化反应生成物的浓度，从而有利于促进氧化反应向正方向进行。同时，由于吸收剂的存在，使得副反应NO₂+SO₂→NO+SO₃的速率降低。因此，NO的氧化效率大大提高，进而使得该烟气的干式脱硫脱硝除尘系统的脱硝效率大大提高。

同时，该输送床反应器内还能够发生SO₃和SO₂的吸收，从而实现烟气的初步脱硫。另外，输送床反应器能够作为上述氧化反应和吸收反应的载体。

可选地，所述反应装置开口处设置有气流均布装置，烟气与吸收剂经所述气流均布装置进入所述吸收装置。

可选地，所述吸收装置连接有增湿降温装置。

可选地，所述输送床反应器与所述吸收装置通过加速器连通，以使烟气与吸收剂通过所述加速器加速后进入所述吸收装置。

可选地，所述加速器为连接于所述输送床反应器与所述吸收装置之间的文丘里喷嘴。

可选地，所述除尘器为布袋除尘器。

可选地，所述除尘器底部与所述输送床反应器之间通过物料返送装置连通，以使烟气中未反应的吸收剂经所述物料返送装置返回至所述输送床反应器。

可选地，所述除尘器底部与所述输送床反应器之间通过空气斜槽连通，所述空气斜槽为所述物料返送装置。

可选地，所述除尘器出口连接引风机，洁净烟气经所述引风机排出；

所述引风机出口与所述输送床反应器进口之间设置有负荷调节装置，所述负荷调节装置开启时，所述引风机出口的洁净烟气能够通入所述输送床反应器进口。

可选地，所述输送床反应器还连接有臭氧发生装置，用于将臭氧喷入所述输送床反应器内，且臭氧与烟气中氮氧化物的摩尔比为1.1～1.6；

经所述吸收剂仓通入所述输送床反应器的吸收剂与烟气中硫氧化物和氮氧化物之和的摩尔比为1.2～1.4。

附图说明

图1为现有技术中循环流化床半干法联合脱硫脱硝脱汞除尘装置；

图2为本实用新型所提供催化裂化再生烟气干式脱硫脱硝除尘系统的结构示意图。

图1中：

1＇烟道、2＇臭氧发生装置、3＇循环流化床反应塔、4＇旋风分离器、5＇除尘器、6＇烟囱。

图2中：

1余热锅炉、2输送床反应器、3臭氧发生装置、4吸收剂仓、5增湿降温装置、6吸收装置、7除尘器、8引风机、9副产物储仓、10负荷调节装置。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

请参考附图2，其中，图2为本实用新型所提供催化裂化再生烟气干式脱硫脱硝除尘系统的结构示意图。

在一种具体实施例中，本实用新型提供一种催化裂化再生烟气干式脱硫脱硝除尘系统，如图2所示，该干式脱硫脱硝除尘系统包括依次连通的反应装置、吸收装置6和除尘器7，其中，如背景技术所述，反应装置连接臭氧发生装置3，用于烟气中的NO的氧化，同时还发生将少量SO₂被氧化为SO₃的副反应，吸收装置6用于上述氧化反应产物和大部分SO₂的吸收，从而完成烟气的脱硫和脱硝，除尘器7用于烟气的除尘，净化后的洁净烟气经烟囱排出。

本实施例中，反应装置为与吸收剂仓4连通的输送床反应器2，该输送床反应器2为氧化反应的场所，并能够初步脱除氧化反应的产物NO₂和SO₃；吸收剂仓4将吸收剂通入输送床反应器2内，以吸收氧化反应的产物。该吸收剂可为钙基吸收剂，因此，输送床反应器2内发生如下反应：

NO+O₃→NO₂+O₂ (1)

4NO₂+2Ca(OH)₂→Ca(NO₃)₂+2H₂O+Ca(NO₂)₂ (2)

Ca(OH)₂+SO₃＝CaSO₄·1/2H₂O+1/2H₂O (3)

上述三个反应中，(1)和(2)为烟气的脱硝过程，(3)为烟气的脱硫过程，本实施例中，由于输送床反应器2内加入吸收剂，能够发生反应(2)，即NO氧化后的产物NO₂能够被及时吸收，因此，减小反应(1)中生成物的浓度，从而有利于促进反应(1)向正方向进行。同时，由于吸收剂的存在，使得副反应NO₂+SO₂→NO+SO₃的速率降低。因此，本实施例中，NO的氧化效率大大提高，进而使得该烟气的干式脱硫脱硝除尘系统的脱硝效率大大提高。

同时，该输送床反应器2内还能够发生反应(3)，因此，还能够实现烟气的初步脱硫。另外，与图1中烟气在烟道1＇内发生氧化反应相比，本实施例中的输送床反应器2能够作为上述氧化反应和吸收反应的载体。

另外，本实用新型所述的催化裂化再生烟气的治理基于干式脱硫脱硝除尘工艺，目前催化裂化再生烟气治理行业内不存在采用干式脱硫脱硝除尘工艺的设备，且该设备也不存在上述问题，因此，本实用新型所述的烟气的干式脱硫脱硝除尘系统的材质可为普通碳钢，较传统的湿法脱硫脱硝除尘工艺节省投资费用20％～40％，节省运行费用40％以上，具有显著的技术和经济优势。

进一步地，如图2所示，吸收装置6连接有增湿降温装置5，且从输送床反应器2排出的烟气与吸收剂进入该吸收装置6内。

该增湿降温装置5可向吸收装置6内喷入超细雾滴颗粒，从而实现高温烟气的增湿降温，并使得烟气中的超细颗粒粉尘在超细雾滴颗粒的作用下团聚为较大颗粒粉尘，显然，当粉尘颗粒较大时，更加容易脱除或沉降，从而提高该烟气干式脱硫脱硝除尘系统的除尘效率。

同时，由于进入吸收装置6内的烟气中混合有吸收剂，因此，吸收装置6内发生如下反应：

4NO₂+2Ca(OH)₂→Ca(NO₃)₂+2H₂O+Ca(NO₂)₂

Ca(OH)₂+SO₂＝CaSO₃·1/2H₂O+1/2H₂O

Ca(OH)₂+SO₃＝CaSO₄·1/2H₂O+1/2H₂O

CaSO₃·1/2H₂O+1/2O₂＝CaSO₄·1/2H₂O

因此，烟气中的大部分SO₂和氧化产物NO₂、SO₃能够在吸收装置6内进一步被吸收。

图1所示的现有技术中，烟气中的硫氧化物和氮氧化物仅能够在循环流化床反应塔3＇内被吸收，由于该循环流化床反应塔3＇高度有限，因此，硫氧化物和氮氧化物在其中停留的时间较短，烟气的脱硝脱硫效率也较低。

而本实施例中，NO₂、SO₂和SO₃的吸收发生在输送床反应器2和吸收装置6内，烟气在两装置内的停留时间较长，NO₂、SO₂和SO₃能够被吸收剂充分吸收，从而提高该烟气干式脱硫脱硝除尘系统的脱硫脱硝效率。

更进一步地，输送床反应器2与吸收装置6之间通过加速器连通，以使烟气与吸收剂通过该加速器加速后进入吸收装置6。

当烟气与吸收剂加速后进入吸收装置6时，二者的湍流程度大大提高，固态的吸收剂颗粒与气态的烟气充分接触，形成激烈湍动的大笔表面物料床层，床层内的Ca/S(N)高达60以上，从而大大提高气态烟气与固态吸附剂颗粒之间的传质与传热，进而提高硫氧化物和氮氧化物的吸收效率。

具体地，上述加速器可为连接于输送床反应器2与吸收装置6之间的文丘里喷嘴。该文丘里喷嘴通过减小烟气与吸附剂的流通面积，从而提高其流速，当然，上述加速器并不是必须为文丘里喷嘴，也可采用本领域常用的其它提高流速的装置，此处不作限定。

进一步地，如图2所示的除尘器7为布袋除尘器。

通常情况下，催化裂化再生烟气中的粉尘具有粒径较小的特点，烟气中约90％的粒径为0～10um的超细粉尘颗粒，该超细粉尘颗粒不易脱除。

图1所示的现有技术中，烟气通过旋风分离器4＇和除尘器5＇实现除尘，而旋风分离器4＇的除尘效率受粉尘粒径的影响较大，当粉尘粒径＜10um时，粉尘的脱除效率非常低，直接影响旋风分离器4＇的循环物料量，进而导致循环流化床反应器3＇床层的物料浓度不足，喷入的雾化水无法有效蒸发，出现结块等问题，使得循环流化床反应塔3＇无法正常稳定运行，进而影响烟气中SO₂和NOx的脱除效率。另外，采用旋风分离器4＇和除尘器5＇两级除尘的方式，使得除尘系统过于繁琐，二者在设备功能上重复，造成投资浪费。

而本实施例中，仅采用布袋除尘器作为烟气的除尘设备，结构简单，且节省成本。布袋除尘器是一种干式滤尘装置，能够适用于脱除细小粉尘，含尘烟气进入布袋除尘器后，约40％的粉尘在重力的作用下沉降，落入灰斗，降低进入布袋除尘器粉尘过滤的浓度，大大提高布袋的使用寿命。

同时，由于烟气中的超细粉尘在吸收装置6内发生团聚凝并，形成粒径较大的粉尘，使得该大粒径、大比重的粉尘更加容易被脱除，从而有效提高该除尘器7的除尘效率，并保证烟气中的粉尘满足≤5mg/Nm³的超低排放指标。

更进一步地，如图2所示，由于烟气中还混合有未反应的吸收剂颗粒，当其通过布袋除尘器时，吸附剂颗粒附着于滤袋上，从而能够在脱除烟气中粉尘的同时，进一步吸收烟气中残留的SO₂和NOx，从而进一步提高该干式脱硫脱硝除尘系统的脱硫脱硝效率。

同时，除尘器7底部与输送床反应器2之间通过物料返送装置连通，以使未反应的吸收剂经物料返送装置返回至输送床反应器2，使得该部分吸收剂能够重复利用，且反应完全的副产物(CaSO₄等)进入副产物储仓9。

具体地，除尘器7底部与输送床反应器2之间通过空气斜槽连通，空气斜槽为上述物料返送装置，该空气斜槽的动力源为离心风机，从而使得除尘器7底部含有未反应吸收剂的物料经空气斜槽返回至输送床反应器2内。

以上各实施例中，如图2所示，除尘器7出口连接引风机8，洁净烟气在引风机8的作用下经烟囱排出。

催化裂化再生装置负荷的变化范围为60％～110％，图1所示的净化装置对负荷波动的适用性较差，当负荷变化时，影响循环流化床反应塔3＇床层的稳定性，从而影响该净化装置的脱硝脱硫效率，因此，该净化装置的可靠性不高。

本实施例中，引风机8出口与输送床反应器2进口之间设置有负荷调节装置10，且该负荷调节装置10开启时，引风机8出口的洁净烟气能够通入输送床反应器2进口。

当从预热锅炉1进入输送床反应器2的烟气量较少时，烟气流速较低，开启负荷调节装置10，此时，引风机8出口烟道为微正压，输送床反应器2进口烟道为微负压，在二者压力差的作用下，引风机8出口烟道的洁净烟气经负荷调节装置10返回至输送床反应器2进口烟道，从而提高输送床2内的烟气流量和烟气流速，保证烟气流速在设计范围内，例如，18m/s。

具体地，上述负荷调节装置10可为风挡，该风挡的开度可调，从而使得反送至输送床反应器2的洁净烟气量可调，为进入输送床反应器2的烟气提供补偿。

以上各实施例中，喷入输送床反应器2内的臭氧与烟气中氮氧化物的摩尔比为1.1～1.6，从而能够保证氮氧化物全部被臭氧氧化。当然，臭氧与烟气中氮氧化物的摩尔比也可根据实际工况设置，此处不作限定。

同时，如图2所示，经吸收剂仓4通入输送床反应器2内的吸收剂与烟气中硫氧化物和氮氧化物之和的摩尔比为1.2～1.4，从而保证硫氧化物和氮氧化物被充分吸收。同样地，吸收剂与烟气中硫氧化物和氮氧化物之和的摩尔比也可根据实际工况任意设置，此处不作限定。

以上各实施例中，上述输送床反应器2进口前端设置有气流均布装置，从而使得进入输送床反应器2的烟气和臭氧分布均匀，并混合均匀，从而提高烟气中污染物和臭氧的接触概率，提高氧化效率。

需要说明的是，本实用新型所提供的烟气的干式脱硫脱硝除尘系统能够用于催化裂化再生烟气的净化，并能够保证再生烟气中的NOx控制在50mg/m³以下，SO₂浓度控制在35mg/m³以下，粉尘浓度控制在5mg/m³以下，从而实现催化裂化再生烟气污染物的超低排放。

以上对本实用新型所提供的一种催化裂化再生烟气干式脱硫脱硝除尘系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种催化裂化再生烟气干式脱硫脱硝除尘系统，包括依次连通的反应装置、吸收装置(6)、除尘器(7)，所述反应装置用于烟气中污染物的氧化反应和初步吸收，所述吸收装置(6)用于氧化反应产物和污染物的深度吸收，其特征在于，所述反应装置为与吸收剂仓(4)连通的输送床反应器(2)，所述吸收剂仓(4)能够将吸收剂通入所述输送床反应器(2)内，以吸收氧化反应的产物，提高脱硝效率。

2.根据权利要求1所述的一种催化裂化再生烟气干式脱硫脱硝除尘系统，其特征在于，所述吸收装置(6)连接有增湿降温装置(5)。

3.根据权利要求2所述的一种催化裂化再生烟气干式脱硫脱硝除尘系统，其特征在于，所述输送床反应器(2)与所述吸收装置(6)通过加速器连通，以使烟气与吸收剂通过所述加速器加速后进入所述吸收装置(6)。

4.根据权利要求3所述的一种催化裂化再生烟气干式脱硫脱硝除尘系统，其特征在于，所述加速器为连接于所述输送床反应器(2)与所述吸收装置(6)之间的文丘里喷嘴。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的一种催化裂化再生烟气干式脱硫脱硝除尘系统，其特征在于，所述除尘器(7)为布袋除尘器。

6.根据权利要求1-4中任一项所述的一种催化裂化再生烟气干式脱硫脱硝除尘系统，其特征在于，所述除尘器(7)底部与所述输送床反应器(2)之间通过物料返送装置连通，以使烟气中未反应的吸收剂经所述物料返送装置返回至所述输送床反应器(2)。

7.根据权利要求6所述的一种催化裂化再生烟气干式脱硫脱硝除尘系统，其特征在于，所述除尘器(7)底部与所述输送床反应器(2)之间通过空气斜槽连通，所述空气斜槽为所述物料返送装置。

8.根据权利要求1-4中任一项所述的一种催化裂化再生烟气干式脱硫脱硝除尘系统，其特征在于，所述除尘器(7)出口连接引风机(8)，洁净烟气经所述引风机(8)排出；

所述引风机(8)出口与所述输送床反应器(2)进口之间设置有负荷调节装置(10)，所述负荷调节装置(10)开启时，所述引风机(8)出口的洁净烟气能够通入所述输送床反应器(2)进口。

9.根据权利要求1-4中任一项所述的一种催化裂化再生烟气干式脱硫脱硝除尘系统，其特征在于，所述输送床反应器(2)还连接有臭氧发生装置(3)，用于将臭氧喷入所述输送床反应器(2)内，且臭氧与烟气中氮氧化物的摩尔比为1.1～1.6；

经所述吸收剂仓(4)通入所述输送床反应器(2)的吸收剂与烟气中硫氧化物和氮氧化物之和的摩尔比为1.2～1.4。

10.根据权利要求1-4中任一项所述的一种催化裂化再生烟气干式脱硫脱硝除尘系统，其特征在于，所述反应装置开口处设置有气流均布装置，烟气与吸收剂经所述气流均布装置进入所述吸收装置(6)。