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[工艺技术]重整再生废气脱氯工艺介绍

时间:2022/03/26  点击:439


       

本文发表于《中国化工贸易·中旬刊》 2020年7期

魏恒

摘 要:连续重整装置连续运行过程中,随着催化剂的老化,再生尾气中的氯化物浓度不断提高,严重污染环境,必须进行无害化处理;且严格控制大气中污染物排放是国家倡导节能减排、保护环境的工作重点之一。通过装置将再生尾气中的氯化物进行重吸收,可以有效解决该问题。本文介绍重整再生废气脱氯工艺。

关键词:再生废气脱氯;引射增压洗涤; 酸性组份碱洗

1 背景

扬子石油化工有限公司芳烃厂的1#连续重整装置设计时采用的是UOP第一代技术,催化剂再生单元操作压力为常压,再生能力907kg/h。重整催化剂使用的是具有以铂为主的金属功能和氯为主的酸性功能的雙功能催化剂,在催化剂再生的烧焦过程中,产生水的同时造成了双功能催化剂上氯的大量流失,导致再生尾气中含有大量的氯化氢组分。随着双功能催化剂的不断老化,催化剂持氯能力不断降低,再生尾气中的氯化物浓度可以达到500~2500ppm(V),直接排放将造成严重的环境污染。

根据《石油炼制工业污染物排放标准》(GB31570-2015)

规定,自2017年7月1日起,在运行重整装置排放的再生尾气中氯化氢含量要求小于10mg/Nm3,非甲烷总烃含量要求小于30mg/Nm3;而目前1#重整再生尾气中氯化氢含量实测达到了455~610mg/Nm3,非甲烷总烃含量约为256mg/Nm3;这部分再生尾气不经任何处理直接排向大气,不仅污染环境,还对再生框架造成了腐蚀产生安全隐患。

2 工艺技术概述

2.1 高温烟气冷却方案

由于催化剂再生装置排放尾气的设计温度较高(设计温度约为:566℃),所以采用组合式冷却系统对再生尾气进行冷却,并考虑相应的应急水保护措施,用来保证尾气处理装置的本质安全。组合式冷却系统共有三级冷却:溢流堰保护段、喷雾急冷段和引射增压洗涤冷却。各级冷却具体描述如下:

2.1.1 溢流堰保护段

通过对溢流堰保护技术与切向喷雾冷却保护技术综合性能比较的基础上,在本次方案设计中第一级冷却推荐采用溢流堰侧壁液膜保护技术。溢流堰保护原理为:由高位槽供液的冷却介质进入溢流堰后,可以在设备内壁上均匀形成一层保护水膜,将高温气体与器壁隔绝,实现对高温段洗涤设备的保护。该技术方案的优点为:①溢流堰冷却介质由高位设置的贮槽供给,液体分布方式简单可靠,系统可靠性相对较高;②通过对贮槽有效容积的设计,可保证系统具有可靠的安全停机时间,在本次方案设计中装置的安全停机时间(换向阀切换)为15min;③冷却水沿切向进入溢流堰液体分布槽,在流动状态下可保证塔器内壁水膜的均匀性,防止设备内壁局部断流后的烧蚀。

2.1.2 喷雾急冷段

在设计中第二级冷却采用喷雾急冷方式,即:在溢流堰管道内设置雾化喷嘴,雾化后的冷却介质与高温烟气在管道内混合,从而实现高温烟气的急冷。在装置正常运行情况下,急冷喷嘴供液由系统设置的循环洗涤泵供液。为在系统故障情况下保护后段设备,在本次设计方案中急冷喷嘴设置有应急水管线,应急水可采用循环冷却水或消防水。应急管线切断阀与系统循环泵出口流量、填料塔进口烟气温度、贮液槽液位及高位槽液位相连锁。

2.1.3 引射增压洗涤器

第三级烟气冷却采用引射增压洗涤器,该设备在冷却再生尾气的同时还具备烟气增压和洗涤脱除烟气酸性组份的能力。上述三级冷却设备构成高温烟气冷却系统,可有效对高温烟气进行洗涤冷却,并保证整体设备的安全。

2.2 重整催化剂再生尾气排风方案

催化剂再生塔为微正压运行,催化剂再生尾气处理排放压力为:0.1kPa(G),烟气排放压力不足与克服烟气净化设备阻力损失。本次设计采用文丘里引射技术作为烟气输送方案,即:通过射流引射技术,保证引射增压洗涤器出口烟气背压满足克服后续料洗涤塔阻力降的要求。在本方案中将向流洗涤技术和射流引射技术结合使用,使设备达到烟气冷却、洗涤和烟气增压等作用。

2.3 酸性组份碱洗工艺方案

重整催化剂再生尾气中主要酸性组分为HCl,该组份具有强酸性和强腐蚀性。为达到设计脱除指标,通过综合比较各种酸性气体净化工艺方案的优缺点后,推荐采用碱洗工艺。该工艺方案以氢氧化钠为脱除剂。主要反应方程式如下所示:烟气中含有具有强氧化性的氯气,其主要反应有:Cl2+H2O-Cl-+ClO-

通过监测循环洗涤液的pH值,动态调节加入氢氧化钠溶液的量,可以保证再生尾气中所含的氯化氢气体的脱除效率达到相应设计指标。为保证脱出效率,循环洗涤液的pH值应该控制在8.2~8.7之间。为了控制循环洗涤液中盐溶液的浓度,防止在洗涤塔内壁及填料层等处形成结晶,影响装置运行,通过测定洗涤液循环系统中流体的电导率,调节循环洗涤液外排的流量,以保证循环洗涤液中盐溶液的浓度低于该盐溶液的饱和度。

3 工艺流程概述

催化剂再生装置(催化剂再生)排放高温烟气经管道汇合后送至尾气净化系统进行处理。高温烟气首先进入高温烟气溢流堰保护器,循环洗涤液在溢流堰产生上均布在设备内壁上形成液膜将高温烟气与设备本体相隔离,可以保护设备内衬。溢流堰采用高位槽供液方式,高位槽中贮液量保证系统安全停机时间为:15min。溢流堰保护方案在类似项目中已成功运用,具有成熟的使用经验,而且安全、可靠、简单。溢流堰材质为:C-276。

在溢流堰保护器下方管道内设置有急冷喷嘴,高温烟气首先经过一级喷雾冷却进行预冷却,烟气预冷却的主要目的是为后续的增压洗涤提供条件,防止在引射增压洗涤器引射增压过程中有较大的体积流量变化。经过预冷却的烟气进入引射增压洗涤器进行增压的同时,在引射增压洗涤器喉管处再生尾气与洗涤液充分混合吸收,一方面将再生尾气气温度进一步降低降至饱和温度,另一方面再生尾气中大部分氯化氢组份经洗涤液的洗涤得以脱除。通过喉管段的两相流体通过扩张段回收系统能量,带压进入后续洗涤塔经过气液分离后,以克服后续洗涤塔的运行阻力。

在设计中引射增压洗涤器对烟气中酸性组份的脱除效率为:≥85%,为进一步对酸性组份的脱除,避免排放气所含酸性组份对周边装置的影响,在本次方案设计中设置有二次洗涤设备:填料洗涤塔。填料洗涤塔采用塔槽合一方式,设备材质为钢衬四氟乙烯。为实现气液混合两相流体的有效分离,减少气体夹带液粒量,避免填料层因结晶造成系统运行阻力升高及填料层局部穿透而影响洗涤效果。引射增压洗涤器出口两相流体沿切向进入填料洗涤塔下部,通过离心方式进行气液分离。气液分离后的烟气在塔内经过均布后由下而上通过洗涤填料层,与至上而下的循环洗涤液相接触,进行酸性组份的精脱除,达到设计脱除指标后的净化气由洗涤塔上部排出,进入后续排气筒高空排放。

洗涤塔主体材质采用钢衬新型乙烯基酯不饱和聚酯玻璃钢材料,塔内填料采用波纹板式的规整填料,规整填料材质是改性耐温聚丙烯。填料塔顶部安装一套液体分布器,因塔面积较小,采用槽式液体分布器以保证液体分布均匀。

重整催化剂再生尾气除氯装置设置有一套洗涤液循环系统,设置有2台洗涤液循环泵,为一用一备配置方案。分别供给溢流堰高位槽、雾化冷却喷嘴、增压洗涤喷嘴和填料塔液体分布器及洗涤液分析等。考虑到不同洗涤液供液点相差较大的供液压力要求和安装位差,因此在主要给液管上分别设置有流量计,以实现洗涤液量的有效供给。在循环管线上设置有pH值分析仪、电导率仪及氧化还原电位仪。分别对应控制氢氧化钠溶液添加量、废水排放量。循环洗涤泵采用钢衬PO,洗涤液输送管道采用钢衬PO。装置内设置有一套加药系统,为氢氧化钠溶液添加。加药系统设置有现场溶剂中间贮槽及加药计量泵,输送管线采用SS304。

4 结束语

近年来,随着人们的环保意识越来越强,各个国家对于环境污染的控制越来越严格,许多大公司和科研机构均大大加强了对重整尾气净化处理技术的研发投入,出现了许多新工艺、新技术,特别是随着环保要求越来越高,采用采用UOP第一代技术的连续重整装置都需要进行再生尾气处理。本文介绍的采用通过射流引射技术的重整再生废气脱氯工艺能适应于微正压环境,并能满足国家现有环保指标的要求,具有很好的应用前景。

参考文献:

[1]闫昊东,程龙,杨炬波.重整催化剂再生中的氯吸附技术与碱洗技术[J].科技风,2010(06):192.

[2]娄阳,程光剑,黄集钺,李志宇.重整再生氣脱氯技术的工业应用进展[J].炼油与化工,2013,24(06):4-7+60.


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2022/03/26

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