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烟气脱硫

发布时间:2020-03-04 浏览次数:0
烟气脱硫

项目背景和意义

        人类对能源需求的增加,燃煤、燃油及炼油过程形成的SOx排放量日益增加。SOx是主要大气污染物之一,大气中的SOx以酸雨等形式严重危害着人类生存环境。2004年京都协议书正式生效,环保问题再度成为全世界关注的焦点,减少有害气体的排放已经成为各国义不容辞的责任和义务。我国是京都协议书的签约国,有效控制有害气体的排放量将不仅是政府的承诺和目标,也将是各行各业需要认真对待和努力解决的问题。 

       一般而言,炼油厂产生的SOx占大气中总SOx排放量的6~7%,其中5%来自流化催化裂化装置。在典型的催化裂化反应条件和转化深度下,催化进料中的硫经裂化反应后约40~55%转化为H2S,35~45%以硫化物的形式进入液体产品,5~25%的硫以焦炭形式沉积在催化剂上,而经过加氢脱硫预处理的原料在催化裂化过程中,进入催化焦的硫分布高达30~35%,沉积在催化剂上的硫在再生器中生成SOx(约90%的SO2和10%的SO3),随烟气排入大气。随着我国高硫进口原油加工量的增加及催化进料中劣质重油掺炼比例的提高,催化裂化再生烟气中SOx的排放量也相应增加,这不仅加剧了环境污染,而且设备腐蚀问题亦日益突出,影响了装置的安全长周期运转。目前国内催化裂化装置尚未配套烟气脱硫装置,随着环保法规的日益严格,对烟气脱硫技术需求迫切。

国内外现状及发展趋势

(一)国外相关产业和技术现状、发展趋势
  目前已工业化的湿法烟气脱硫工艺多为国外技术,根据吸收剂的种类可分为钙法脱硫(以石灰、石灰石为吸收剂,副产品为石膏)和钠法脱硫(以Na2SO3、Na3PO4为吸收剂,副产品为SO2)。其中钙法应用*为广泛,占全部脱硫装置的80%以上,其缺点是脱硫效率不高,副产品利用价值低,容易堵塞和结垢,还形成二次污染。钠法脱硫如Wellman Lord工艺用Na2CO3溶液作吸收剂,Elkem技术公司开发的Elsorb工艺用Na3PO4溶液作吸收剂等,但无机类吸收剂存在吸收效率低,容易结垢等缺点。国内比较成熟的湿法脱硫工艺主要是氨法脱硫,它以液氨或氨水为吸收剂,副产品为硫酸铵肥料。氨法脱硫存在氨气易挥发,在脱硫的同时又产生氨污染的缺点。有机胺类吸收剂部分已经工业化,如康世富公司的CANSOLV烟气脱硫工艺。
  对比各种烟气脱硫技术,不难看出湿法烟气脱硫中的可再生循环脱硫技术应该是前景*光明的脱硫技术。这类方法都具有设备小,操作简单,运转费用较低,脱硫效率高的优点,*为重要的是这类技术都在净化烟气的同时,将SO2转化为较高附加值的产品,而不产生二次污染。

(二)国内相关产业和技术现状、发展趋势
  国内比较成熟的烟气脱硫技术不多,且多集于干法和半干法,如清华大学的干式循环流化床脱硫技术,四川环保所和西安热工研究所联合开发的磷铵复合肥(PAFP)法,湿法脱硫技术尤其是可再生湿法脱硫技术未见报道。

项目申请单位、协作单位现有工作基础、特色及优势

  可再生湿法烟气脱硫技术(RASOC)经过近六年的研究,详细考察了吸收剂的合成条件,成功开发出具有专利技术的吸收剂(LAS)。该吸收剂吸收容量大,再生效果好,蒸发损失小。探讨了热稳定盐产生的原因,开发了抑制热稳定盐产生的方法和处理措施。对工艺条件进行了详细的考察,针对不同烟气中SO2的含量,采用不同的气液比,对吸收剂的再生量及再生条件进行了优化,已完成实验室中型试验研究。
  本工艺与传统的石灰石 (石灰)-石膏湿法烟气脱硫工艺相比,具有占地少,建设费用和操作费用低,适应性强等优点,可广泛应用于炼油装置和燃煤电厂的烟气净化处理。尤其是该工艺可高选择性回收烟气中的SO2,它可以直接作为产品,也可与克劳斯工艺结合生产硫磺,使 H2S的氧化量减少,降低了装置的能耗。既达到了环保要求,又创造了经济效益,适合于炼油厂催化裂化烟气和克劳斯工艺尾气的净化处理。

项目主要实施内容(包括实施方案、工艺技术路线、创新点及技术关键)
(一)技术目标
SOx脱除率达95%以上,吸收剂循环使用一年以上,吸收剂损失每年小于10%。回收的SO2纯度达99%以上。
(二)技术内容和技术关键
1、技术内容
(1)洗涤塔:*佳液气比的考察,确定*佳液气比范围。
(2)吸收塔:考察吸收温度,*佳液气比,吸收液浓度,吸收液循环量和再生量及其平衡关系,对吸收剂进行2000小时连续运转,考察吸收剂的稳定性。对于吸收塔设备,考察采用具有**先进水平的新型传质设备-多级超重力旋转床与通用填料塔的不同。
(3)再生塔:考察蒸汽汽提条件对吸收剂汽提效果,吸收剂长周期重复再生性能及稳定性的影响。
(4)利用离子交换树脂,对所产生的热稳定盐进行处理,考察树脂的使用寿命和脱除热稳定盐效果及。
(5)在侧线试验基础上,对烟气洗涤、吸收及再生设备进行选型和研究。 
(6)确定工业装置规模,进行技术经济评估,完成详细的工艺包。
2、技术关键
(1)采用的吸收剂具有吸收容量大,蒸发损失小,化学稳定性高的特点。
(2)采用的吸收-再生工艺有利于该吸收剂优势的发挥。
(3)采用离子交换树脂对热稳定盐进行处理,尽量减小吸收剂的损失。
(三)技术方法、路线及其可行性分析
为了与整个吸收和再生工艺条件配套,自行设计一套中型烟气脱硫试验装置,该装置包括烟气洗涤塔、烟气吸收塔、吸收液再生塔和树脂交换塔等,采用具有专利技术的吸收剂,用炼厂烟气进行系列试验,验证实验室结果,为工业放大提供数据。
(四)技术经济指标
RASOC工艺具占地少,建设费用和操作费用低,适应性强,可广泛应用于炼油装置和燃煤电厂的烟气净化处理。其技术经济指标优于传统的石灰石/石膏法烟气脱硫技术。

工艺技术路线图
整套工艺由五部分构成:
(1) 烟气洗涤系统   由FCC来的含硫烟气先在烟气洗涤塔中进行水洗,温度由160~180℃降到50℃以下,同时除去催化剂粉尘及强酸性气体。
(2) 吸收系统   经过洗涤的含硫烟气从吸收塔底部进入,与吸收液进行逆向接触,烟气中的SO2被吸收液吸收,净化后的烟气直接放空,吸收了SO2的富液一部分打循环,一部分去再生塔。
(3) 再生系统   吸收了SO2的富吸收液经过换热器换热后,进入再生塔,经过蒸汽汽提,SO2脱附成为纯度较高的副产品,再生后的吸收液经过换热器冷却后返回吸收塔。
(4) 热稳定盐处理系统   将一部分含有热稳定盐的吸收液通过热稳定盐脱除系统,除去热稳定盐,维持吸收-再生系统中的离子平衡,**吸收液的脱硫效率。
  高纯度的SO2副产品可以生产液体SO2,也可与克劳斯工艺相结合生产硫磺,还可生产硫酸。

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