WGS湿法烟气脱硫技术在催化裂化装置上的应用

刘 威，田晓良

(中国石油工程建设公司大连设计分公司，辽宁 大连 116024)

WGS湿法烟气脱硫技术在催化裂化装置上的应用

刘 威，田晓良

(中国石油工程建设公司大连设计分公司，辽宁 大连 116024)

中国石油锦西石化分公司1.0 Mt/a催化裂化装置采用WGS湿法烟气脱硫技术对烟气进行净化处理，该技术不需要改造余热锅炉，且能够适应催化裂化装置长周期运行的要求。运行结果表明：该技术对烟气中SO2和颗粒物的脱除率很高，且净化烟气中不夹带碱液，SO2和颗粒物浓度达到《石油炼制工业污染物排放标准》(征求意见稿)的要求；该技术不影响原催化裂化装置操作，烟气压降为负值，对烟机做功无不利影响；外排污水量很小，达到《辽宁省污水综合排放标准》(DB21.1627—2008)的要求。

催化裂化烟气 WGS湿法烟气脱硫技术 SO2颗粒物 污水

随着国家和地方政府对环保要求的日益提高，对炼油企业污染物排放的要求也越来越高。《中华人民共和国国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》中明确提出“主要污染物排放总量显著减少，二氧化硫排放量减少8%”的约束性指标。全国各地雾霾天气多发，也使治理颗粒物污染成为整个社会迫在眉睫的问题。催化裂化装置再生烟气中SO2和颗粒物作为炼油厂主要污染源亟待治理。WGS湿法烟气脱硫技术是世界上最早应用的催化裂化装置烟气湿法洗涤技术，在国外已有近40年的成功应用经验，该技术由美国ExxonMobil公司研发，可以适应任何类型催化裂

化尾气，运行稳定。不会因为WGS技术的运行问题造成催化裂化装置停工或减产，即使在跑催化剂和短时间停水、停电的情况下也能维持系统运行。目前中国石油天然气股份有限公司已买断WGS技术的使用权，用于催化裂化装置再生烟气脱硫净化。中国石油锦西石化分公司1.0 Mt/a催化裂化烟气脱硫系统的处理量为15×104m3/h(标准状态，湿基)，采用WGS技术。本文主要介绍WGS技术的特点及应用效果。

1 工艺流程简介

WGS湿法烟气脱硫的工艺流程示意见图1。

图1 WGS湿法烟气脱硫的工艺流程示意

该工艺主要由两部分组成：湿气洗涤部分及废液处理部分。湿气洗涤部分的主要设备包括JEV型文丘里洗涤器、洗涤塔、烟囱和洗涤塔循环泵。烟气以水平方式进入喷射文丘里管，文丘里管上部喷射循环液，由于液体的抽吸作用，烟气与循环液在喉径处剧烈混合，经扩散段后进入弯头处脱除二氧化硫及固体颗粒物。烟气与循环液以切线方式进入洗涤塔，气体先经烟囱塔盘分液，再经分液填料分液后排入大气。

洗涤塔循环泵将循环液自塔底抽出，送至各文丘里管喷射器入口，用于增压催化裂化烟气，吸收烟气中的二氧化硫、颗粒物等杂质。泵出口处有一小股含固体颗粒物和盐的废液排至废液处理部分。废液处理部分的主要设备包括澄清器、氧化罐等。湿气洗涤部分排出的废液与絮凝剂在管道内混合后送至澄清器。在澄清器内，颗粒物絮凝沉降后从底部排出，澄清液从顶部溢流至氧化罐。澄清器底部的泥浆流入敞口的过滤箱内滤水，固体作为“危废”由专业公司处理；滤出的水排入地下滤液池。

氧化罐内采用喷射曝气形式，循环液体在气液混合喷嘴内与来自风机的空气充分混合，喷入氧化罐底部，空气破碎成细小气泡，空气中的氧气溶于循环液体中，在这一过程中亚硫酸盐被氧化为硫酸盐，污水的COD得以降低到50 mg/L以下。

2 化学反应原理

在洗涤塔及氧化罐内的主要反应为：

3 工艺特点

WGS技术具有以下特点：(1) 长周期运行。WGS技术对催化裂化装置的各种事故工况有较强的适应性，目前国外单套装置连续运行的最长时间为12年。(2) 系统压降不大于1 kPa，甚至产生负压降。正常操作工况下不影响烟机做功，不需要对余热锅炉进行改造。(3) 烟气不夹带碱液。WGS技术采用3段脱液设计，可有效地避免碱液夹带：第一步，烟气与循环碱液的混合物沿切线方向进入洗涤塔筒体，在离心力的作用下脱除一部分液体；第二步，洗涤塔筒体的上部设有一层烟囱塔盘，气体通过烟囱塔盘时，夹带的液体被截留下来回到塔釜内；第三步，气体经过烟囱塔盘后再经过特种填料，此填料可以将气体中夹带的微小水珠捕捉下来。(4) 内件便于维护。WGS技术洗涤塔内件结构比较简单，包括一层烟囱塔盘和一层填料，便于日常管理及维护。(5) 设备投资低。与同类技术相比，WGS技术所使用的所有设备均可实现国产化，投资较低。

4 工业应用效果分析

4.1 原料性质

中国石油锦西石化分公司1.0 Mt/a催化裂化装置的再生烟气性质见表1。由表1可见，烟气中的颗粒物和SO2含量均超过《大气污染物综合排放标准》(GB 16297—1996)和《石油炼制工业污染物排放标准》(征求意见稿)的要求。

表1 催化裂化装置再生烟气性质

4.2 产品指标分析

催化裂化装置增上WGS烟气脱硫除尘系统后没有对余热锅炉进行改造，投用后，原催化裂化装置未受影响，催化裂化装置及WGS烟气脱硫除尘系统均运行平稳。WGS烟气脱硫除尘系统的产品主要包括净化烟气和净化污水。

4.2.1 烟 气 催化裂化装置烟气脱硫系统外排的净化烟气指标如表2所示。从表2可以看出：净化烟气的SO2浓度远远低于现行的《大气污染物综合排放标准》(GB 16297—1996)的排放限值，且显著低于即将实施的《石油炼制工业污染物排放标准》(征求意见稿)的排放要求；pH为4，说明净化后的烟气中没有夹带碱液，烟囱塔盘和填料的分液效果很好，净化烟气呈弱酸性是因为其中的CO2在水中有一定的溶解度；余热锅炉出口压力由原来的0.5 kPa变为-0.15 kPa，说明增上WGS系统后，烟气的压降不但没有增大，还出现了负压，烟机做功没有受到不利影响。与同类技术相比，在压降方面WGS技术减少约3 kPa，这对于炼油厂实现节能降耗非常有利。

表2 催化裂化烟气脱硫系统的净化烟气指标

注： 未投用WGS系统前余热锅炉出口压力为0.5 kPa。

4.2.2 废 液 中国石油锦西石化分公司污水外排标准执行《辽宁省污水综合排放标准》(DB 21.1627—2008)，该标准比目前执行的国家标准《污水综合排放标准》(GB 8978—1996)和即将实施的行业标准《石油炼制工业污染物排放标准》(征求意见稿)更为严格。催化裂化装置烟气脱硫系统的外排污水指标如表3所示。从表3可以看出：WGS系统外排的净化污水量较小，为3.2 t/h，其中COD和TSS指标远低于污水处理厂的标准要求，可以排至污水处理厂；另外，COD指标能够满足直排标准，TSS指标略高于直排标准，由于排水量小，污水也可以排至污水外排出口监测池，与监测池中的大量水混兑后直排。

表3 催化裂化烟气脱硫系统的外排污水指标

注： 与原水相比，WGS系统洗涤下来的SO2和颗粒物会对COD和TSS指标有影响。

5 结 论

中国石油锦西石化分公司1.0 Mt/a催化裂化装置采用WGS技术后，外排烟气中SO2和颗粒物的浓度显著降低，远远低于现行排放标准的要求。WGS技术不影响催化裂化装置的运行，不需对余热锅炉进行改造，对烟气有抽吸作用。WGS技术产生的污水量小，污染物浓度低，可排至污水处理厂，或混入污水外排出口监测池直排。

[1] Brad Buecker.Wet-limestone scrubbing fundamentals[J].Power Engineering，2006，110(8)：32-37

APPLICATION OF WGS WET FLUE GAS DESULFURIZATION TECHNOLOGY IN FCC UNIT

Liu Wei， Tian Xiaoliang

(ChinaPetroleumEngineering&ConstructionCorp.DalianDesignCompany，Dalian，Liaoning116024)

In order to get clean regenerated flue gas with little SO2and PM， CNPC Jinxi Petrochemical Company built a wet flue gas desulfurization facility for 1 Mt/a FCC Unit. The facility used WGS technology， whose process is simple and equipment investment is low. It doesn’t need to modify heat recovery boiler but can fit long term operation of FCC unit. The WGS operation results show that SO2and PM removal rates are very high； the cleaned gas contains no alkali liquor. The SO2and PM emissions achieve the discharge standards for petroleum fefining industry (Exposure Draft). The facility has no bad effect on FCC unit and flue gas turbine； the flue gas pressure drop<0； the facility produce a little waste water that reaches the integrated wastewater discharge standard (DB 21.1627—2008) of Liaoning province.

FCC flue gas； WGS flue gas wet desulfurization； SO2；particulate matter；waste water

2014-11-13； 修改稿收到日期： 2015-01-12。

刘威，硕士，工程师，研究方向为FCCU再生烟气脱硫脱硝等。

刘威，E-mail： liuw-dl@cnpc.com.cn。