一种催化裂化烟气除尘脱硫脱硝协同治理系统论文和设计-王曌

全文摘要

本实用新型公开了一种催化裂化烟气除尘脱硫脱硝协同治理系统。包括除尘器1；钠法脱硫系统包括脱硫塔8；脱硫塔8塔底为氢氧化钠溶液浆液区，氢氧化钠溶液浆液区上部设置喷淋层10，喷淋层10上部设置除雾器11，除雾器11上部设置烟囱12、旋转除雾器13；臭氧脱硝系统包括氧气发生器16、臭氧发生器17、臭氧脱硝反应器18；经除尘器1除尘后的烟气管道通过升压风机7连接臭氧脱硝反应器18，臭氧脱硝反应器18出口连接脱硫塔8。本实用新型结合了除尘、臭氧脱硝及钠法脱硫的优势，能满足30mg\/Nm3的颗粒物排放值、100mg\/Nm3的氮氧化物排放值和50mg\/Nm3硫氧化物排放值。

主设计要求

1.一种催化裂化烟气除尘脱硫脱硝协同治理系统，其特征在于包括除尘系统、钠法脱硫系统、臭氧脱硝系统；所述除尘系统包括除尘器（1）；所述钠法脱硫系统包括脱硫塔（8）；脱硫塔（8）塔底为氢氧化钠溶液浆液区，氢氧化钠溶液浆液区布置氧化风管（9），氢氧化钠溶液浆液区上部设置喷淋层（10），喷淋层（10）上部设置除雾器（11），除雾器（11）上部设置烟囱（12），烟囱（12）上部设置旋转除雾器（13），旋转除雾器（13）上部设置滴液收集装置；所述氧化风管（9）连通氧化池（15）；所述臭氧脱硝系统包括氧气发生器（16）、臭氧发生器（17）、臭氧脱硝反应器（18）；经除尘器（1）除尘后的烟气管道通过升压风机（7）连接臭氧脱硝反应器（18），臭氧脱硝反应器（18）出口连接脱硫塔（8）。

设计方案

1.一种催化裂化烟气除尘脱硫脱硝协同治理系统，其特征在于包括除尘系统、钠法脱硫系统、臭氧脱硝系统；

所述除尘系统包括除尘器（1）；

所述钠法脱硫系统包括脱硫塔（8）；脱硫塔（8）塔底为氢氧化钠溶液浆液区，氢氧化钠溶液浆液区布置氧化风管（9），氢氧化钠溶液浆液区上部设置喷淋层（10），喷淋层（10）上部设置除雾器（11），除雾器（11）上部设置烟囱（12），烟囱（12）上部设置旋转除雾器（13），旋转除雾器（13）上部设置滴液收集装置；所述氧化风管（9）连通氧化池（15）；

所述臭氧脱硝系统包括氧气发生器（16）、臭氧发生器（17）、臭氧脱硝反应器（18）；

经除尘器（1）除尘后的烟气管道通过升压风机（7）连接臭氧脱硝反应器（18），臭氧脱硝反应器（18）出口连接脱硫塔（8）。

2.根据权利要求1所述的一种催化裂化烟气除尘脱硫脱硝协同治理系统，其特征在于所述除尘器（1）是袋式除尘器，袋式除尘器内设有滤袋（2），滤袋（2）上设有脉冲清灰装置（4），袋式除尘器上部为上箱体（5），下部为灰斗（3），灰斗（3）下部连接气力输灰系统（6）。

3.根据权利要求1所述的一种催化裂化烟气除尘脱硫脱硝协同治理系统，其特征在于所述除尘器（1）是电除尘器、电袋复合除尘器。

4.根据权利要求1所述的一种催化裂化烟气除尘脱硫脱硝协同治理系统，其特征在于所述氧气发生器（16）是VPSA变压吸附系统、深冷分离制氧系统或液氧储罐及氧气储罐。

5.根据权利要求1所述的一种催化裂化烟气除尘脱硫脱硝协同治理系统，其特征在于所述喷淋层（10）采用雾化喷嘴。

6.根据权利要求1所述的一种催化裂化烟气除尘脱硫脱硝协同治理系统，其特征在于所述臭氧脱硝反应器（18）内设置喷嘴。

设计说明书

技术领域

本实用新型属于石油炼制行业催化再生烟气污染防治技术领域，具体涉及一种催化裂化烟气除尘脱硫脱硝协同治理系统。

背景技术

随着我国经济的飞速发展、科技的不断革新，我国对汽油、柴油、乙烯等石油化工产品的需求量日益增大，优质油的炼化量逐渐无法满足社会需求。加之全球石油资源劣质化趋势严重，含氮、高硫原油比例明显增大，越来越多的石油炼化企业开始尝试劣质石油的炼化。含氮、高硫原油的炼化必然会导致催化裂化再生烟气中二氧化硫、氮氧化物等空气污染物含量大大增加。

而与此同时，国内环保要求不断提高，炼化行业环保压力显著增大。2015年4月16日，国家环境保护部发布了《石油炼制工业污染物排放标准》（GB31570-2015,），与原有标准相比，此标准将SO_{2<\/sub>排放限值由原来的550mg\/m^{3<\/sup>降低为100mg\/ m ^{3<\/sup>，并将颗粒物排放限值由原来的120mg\/Nm^{3<\/sup>降低为50mg\/Nm^{3<\/sup>，部分地区甚至实行SO_{2<\/sub>排放限值50 mg\/ m ^{3<\/sup>，颗粒物排放限值30mg\/Nm^{3<\/sup>的标准。同时对原《大气污染物综合排放标准》（GB16297-1996）中未涉及的NO_{x<\/sub>排放指标也有了新的要求——已有企业自2017年7月1日起NO_{x<\/sub>排放标准为100mg\/Nm^{3<\/sup>。因此，炼化企业在进行劣质、高硫原油加工的同时，建设一套高效、经济、合理、满足国家环保要求的烟气脱硫脱硝除尘治理装置必不可少。}}}}}}}}}}}

目前国内炼化行业烟气治理使用最多的为Belco公司的EDV湿法脱硫工艺以及Exxon公司的WGS湿法洗涤工艺。这两种工艺均为脱硫除尘一体化装置，使用碱液同时进行烟气脱硫、除尘。由于其均为湿法脱硫除尘一体化装置，浆液中粉尘含量高，废液中固液相难以分离，需要增设废水处理系统，导致整套工艺较为复杂，运行成本高。2016年3月30日由环境保护部部务会议修订通过的《国家危险废物名录》中，已经将石油产品催化裂化过程中产生的废催化剂列为危废，废物代码为251-017-50，危险特性为T。此名录已于2016年8月1日正式生效，这使得原有的EDV及WGS湿法脱硫除尘一体化技术很难达到新的、日益严格的环保要求。针对这样的情况，近几年，国内许多机构也对催化裂化再生烟气污染物治理技术进行了深入研究开发，主要公开了如下技术和专利文献。

中国专利公开号CN106362587A的专利文献公开了一种催化裂化烟气脱硫脱硝工艺，在催化剂存在的条件下，催化裂化烟气中的氮氧化物与一氧化碳混合进行非选择性催化还原脱硝反应，收集脱硝烟气。将所述脱硝烟气与水接触以除去脱硝烟气中的粉尘，然后将脱硝烟气与贫硫吸收剂接触，从而吸收烟气中的二氧化硫，最终达到净化烟气的目的。但此工艺局限性较大，对于未设置一氧化碳焚烧炉的装置则无法进行脱硝处理，且使用湿法除尘，导致废液中固液相难以分离，增加了运行成本。

中国专利公开号CN103372373A的专利文献公开了一种催化裂化再生烟气脱硝净化的方法，在脱硝反应器的恒温段中装填两个催化剂床层，第一层催化剂为纳米CeO_{2<\/sub>搭载钙钛矿复合氧化物催化剂，第二层催化剂为骨架负载过渡金属的分子筛催化剂。烟气先经过第二层催化剂进行还原，而后经过第一层催化剂进行氧化。经过两步催化反应后可高效还原氮氧化物，稳定性好且无二次污染。但此方法催化剂价格昂贵，运行成本大大增加，且脱硝反应的反应温度为373°C-469°C，因此需对原有余热锅炉进行改造，不利于烟气热能的再利用。}

中国专利公开号106345250A的专利文献公开了一种催化裂化烟气超低排放工艺，从催化裂化装置余热锅炉出来的高温烟气在急冷脱硫塔与循环浆液接触，进行冷却、除尘、脱硫，脱硫后的烟气SO_{x<\/sub>最高浓度不会超过150mg\/Nm^{3<\/sup>；脱硫后的烟气经除尘除雾后进入脱硝塔底部，与脱硝液次氯酸钠逆向接触，脱硝后的烟气经机械除雾后排空，烟气实现超低排放目标。但此工艺中的脱硝液次氯酸钠价格昂贵，运行成本高，且次氯酸钠性质不稳定易分解，不宜大量储存，因此装置运行过程中脱硝液的持续供给会出现很大问题。}}

发明内容

针对现有技术的以上需求和缺陷，本实用新型提供了一种催化裂化烟气除尘脱硫脱硝协同治理系统，其目的在于解决目前催化裂化再生烟气脱硫脱硝除尘治理工艺运行成本高、浆液中粉尘含量高，废液中固液相难以分离，脱硝工艺与催化裂化行业适应性不强等问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种催化裂化烟气除尘脱硫脱硝协同治理系统，包括除尘系统、钠法脱硫系统、臭氧脱硝系统；

所述除尘系统包括除尘器；

所述钠法脱硫系统包括脱硫塔；脱硫塔塔底为氢氧化钠溶液浆液区，氢氧化钠溶液浆液区布置氧化风管，氢氧化钠溶液浆液区上部设置喷淋层，喷淋层上部设置除雾器，除雾器上部设置烟囱，烟囱上部设置旋转除雾器，旋转除雾器上部设置滴液收集装置；所述氧化风管连通氧化池；

所述臭氧脱硝系统包括氧气发生器、臭氧发生器、臭氧脱硝反应器；

经除尘器除尘后的烟气管道通过升压风机连接臭氧脱硝反应器，臭氧脱硝反应器出口连接脱硫塔。

根据本实用新型实施例，述除尘器是袋式除尘器，袋式除尘器内设有滤袋，滤袋上设有脉冲清灰装置，袋式除尘器上部为上箱体，下部为灰斗，灰斗下部连接气力输灰系统。

根据本实用新型实施例，所述除尘器也可以是电除尘器、电袋复合除尘器。

根据本实用新型实施例，所述氧气发生器是VPSA变压吸附系统、深冷分离制氧系统或液氧储罐及氧气储罐。

根据本实用新型实施例，所述喷淋层采用雾化喷嘴。

根据本实用新型实施例，所述臭氧脱硝反应器内设置喷嘴。

总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，由于提供了一种催化裂化烟气除尘脱硫脱硝协同治理系统，能够取得下列有益效果：

（1）结合了高效除尘、臭氧脱硝及钠法脱硫的技术优势，对系统工艺进行了优化调整，除尘、脱硝、脱硫效率高，能满足30mg\/Nm^{3<\/sup>的颗粒物排放值、100 mg\/Nm ^{3<\/sup>的氮氧化物排放值和50mg\/Nm^{3<\/sup>硫氧化物排放值；}}}

（2）高效除尘系统使得进入脱硫系统的烟气粉尘含量可控制在20 mg\/Nm ^{3<\/sup>以内，大大削弱了烟气对喷淋层喷嘴的磨损，使运行成本大大降低；}

（3）使用完全密闭的气力输灰装置对过滤的废催化剂颗粒进行输送，现场无扬尘，能保持装置周围干净卫生，且可实现长距离输送，不受改造项目的场地约束；

（4）使用臭氧氧化脱硝，脱硝效率高且不向系统中引入其他杂质，喷入的O_{3<\/sub>量可根据烟气量变化进行调整，对催化裂化装置的负荷变化具有极强的适应性并在一定程度上节省了运行成本；生成的N_{2<\/sub>O_{5<\/sub>在后续脱硫系统中极易被吸收，并可与硫酸钠浆液共同处理，体现了一体化协同治理的优势；}}}

（5）脱硫系统中设置脱硫塔内氧化风管及氧化池两级氧化，使得脱硫废液充分氧化，COD指标可完全满足外排标准；

（6）旋转除雾器与液滴收集装置协同使用，可使烟气中大部分液滴被烟囱壁捕集，并有效防止二次夹带，大大减少了外排烟气的湿含量，消除了烟气拖尾、烟囱雨等现象；

（7）使用干法除尘+湿法脱硫系统，被列为危废的催化剂颗粒可直接回收至厂区废催化剂罐，解决了现有工艺废液中固液相不易分离的难题。

附图说明

图1是一种催化裂化烟气脱硫脱硝除尘协同治理系统图。

图中：1—除尘器；2—滤袋；3—灰斗；4—脉冲清灰装置；5—上箱体；6—气力输灰系统；7—升压风机；8—脱硫塔；9—氧化风管；10—喷淋层；11—除雾器；12—烟囱；13—旋转除雾器；14—液滴捕集装置；15—氧化池；16—氧气发生器；17—臭氧发生器；18—臭氧脱硝反应器。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

一种催化裂化烟气脱硫脱硝除尘协同治理系统，包括除尘系统、钠法脱硫系统、臭氧脱硝系统。

如图1所示，除尘系统的除尘器1是袋式除尘器，除尘器1内设有滤袋2，滤袋2上设有脉冲清灰装置4，袋式除尘器上部为上箱体5，下部为灰斗3，灰斗3下部连接气力输灰系统6；经余热锅炉利用后的催化裂化再生烟气，烟温约为150-230°C，进入除尘器（1）；由外向内流经悬挂于除尘器1中的滤袋2，烟气中的催化剂颗粒因滤袋2的过滤作用被除去；当滤袋2外表面的催化剂颗粒积累到一定程度后，使用脉冲清灰装置4喷吹清灰，催化剂颗粒直接落入灰斗3中，收集后经由气力输灰系统6输送至催化装置区废催化剂罐，与催化装置区的废催化剂一并处理。

臭氧脱硝系统包括氧气发生器16、臭氧发生器17、臭氧脱硝反应器18。

钠法脱硫系统包括脱硫塔8；脱硫塔8塔底为氢氧化钠溶液浆液区，氢氧化钠溶液浆液区布置氧化风管9，氢氧化钠溶液浆液区上部设置喷淋层10，喷淋层10上部设置除雾器11，除雾器11上部设置烟囱12，烟囱12上部设置旋转除雾器13，旋转除雾器13上部设置滴液收集装置；所述氧化风管9连通氧化池15。

除尘后的烟气经升压风机7进入脱硫塔8，在进入脱硫塔8之前，烟气经由臭氧脱硝反应器18，烟气中的NO_{x<\/sub>与O_{3<\/sub>反应生成高价氮氧化物N_{2<\/sub>O_{5<\/sub>。臭氧由臭氧发生器17产生，使用的原料为氧气发生器16所制得高纯度氧气。}}}}

氧化后的烟气进入脱硫塔8，与从喷淋层10喷淋而下的循环浆液逆向接触，脱去烟气中的SO_{2<\/sub>与N_{2<\/sub>O_{5<\/sub>，然后经除雾器11除雾后进入烟囱12，经过旋转除雾器13后烟气呈螺旋流场上升，烟气中的液滴被烟囱壁捕集，经液滴收集装置14收集后，烟气中的含水量大幅度减少，可直接由烟囱12排放。}}}

脱硫吸收剂为NaOH溶液，由塔底进入脱硫塔8，氧化风管9对脱硫塔内浆液进行第一级氧化，将浆液中的NaSO_{3<\/sub>氧化为NaSO_{4<\/sub>，降低浆液COD；当脱硫塔8内浆液达到一定密度后由脱硫塔8塔底流入氧化池15中，在氧化池15中进行第二级氧化，COD达到排放标准后通过废液输送泵输送至厂区内的废水处理厂。}}

除尘器1为国家“863”计划项目研制的高效袋式除尘器，配合使用耐高温PM2.5催化裂化再生烟气专用滤袋，使得出口烟气中粉尘浓度小于或等于20mg\/Nm^{3<\/sup>，即使在余热锅炉喷吹期间，原烟气含尘量大大提高，也能保证除尘器出口颗粒物浓度达标。}

气力输灰系统6为密闭输送系统，现场无扬尘，能保持装置周围的环境卫生，同时气力输灰系统6能完成长距离输送，不受改造项目的场地约束。

所述喷淋层8使用雾化喷嘴，增大气液接触面积，使得烟气与循环浆液能充分接触反应。

所述臭氧脱硝反应器18直接将臭氧喷入烟道中，其喷嘴分布通过烟气及O_{3<\/sub>流场模拟结果确定，使得烟气中NO_{x<\/sub>与O_{3<\/sub>充分接触反应。同时可根据烟气量及烟气中NO_{x<\/sub>含量变化对喷入的O_{3<\/sub>量进行调整，使得脱销系统对烟气变化有着极强的适应性。}}}}}

所述脱硫系统中设置氧化风管9及氧化池15两级氧化，使得脱硫废液充分氧化，COD指标可完全满足外排标准。

所述吸收剂氢氧化钠溶液浓度可以是10%-50%。

所述氧气发生器12是VPSA变压吸附系统、深冷分离制氧系统或液氧储罐及氧气储罐。

所述旋转除雾器13与液滴收集装置14协同使用，可使烟气中大部分液滴被烟囱壁捕集，并有效防止二次夹带，大大减少了外排烟气的湿含量，消除了烟气拖尾、烟囱雨等现象。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

设计图

一种催化裂化烟气除尘脱硫脱硝协同治理系统论文和设计

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