连续重整剂生产装置焙烧炉尾气治理技术开发.doc

连续重整剂生产装置焙烧炉尾气治理技术开发许浩洋 王朝峰 沈刚 胡守海 （中石化催化剂分公司湖南建长石化股份有限公司 414012）摘要：针对高温焙烧尾气排放高浓度HCL（5.17g/m3）气体，污染环境并造成设备腐蚀，本文介绍一套处理高温高浓度HCL尾气处理装置及工艺流程。采取“一级换热，二级冷凝”的方式，高温尾气首先通过316L材质换热器，利用其热能加热新鲜工业风，降低焙烧加热炉能耗；其次通过冷凝器将高浓度的HCL汽体转化为盐酸溶液，并得以收集利用，尾气中70%的HCL在以上过程被分离收集；最后经过脱氯塔，塔内脱氯剂对尾气中30%HCL气体进行吸附，使其浓度下降到50PPM左右，达标后的尾气再排入大气，实现“清洁化生产”。关键词 ：焙烧尾气，高温，达标排放，热能利用中石化催化剂分公司湖南建长石化股份有限公司（以下简称建长公司）是目前国内最大的连续重整催化剂生产商，其PS系列产品占据国内重整炼油装置70%以上市场份额，由于产品质量性能优异，近年来快速取代国外催化剂在国内及海外多套UOP、AXENS装置应用。目前建长公司重整剂生产装置现有的立式焙烧炉存在尾气热能高，尾气HCL含量高等特点，经测算，旋风分离器段尾气温度约为600，焙烧尾气HCL%约为5.17g/Nm3 。由于焙烧炉为立式炉结构，尾气直接从烟囱排放，一方面导致大量热能浪费，另一方面，HCL气体直接排放大气，造成环境污染。【1】在目前国内提倡”低碳经济“、“清洁化生产”，石化企业“节能与环保”的呼声越来越高的形势下，现有的焙烧炉尾气直排方式已显落后。为树立良好的企业形象，不仅要求我们有一流的工艺配方、产品质量，更需要有一流的工程制备技术，因此需要对现有的焙烧炉进行尾气治理。通过工程技术开发，实现现有焙烧炉尾气零污染排放，是连续重整催化剂生产装置实现清洁化生产的目标。同时，也可以为即将开始的云溪基地1000t/a连续重整催化剂生产装置建设做好前期技术准备。1. 技术开发内容1.1总体思路：1) 开发焙烧尾气HCL吸收系统工艺，确定适用工艺流程和设备。2) 开发焙烧尾气热能利用工艺，考察耐腐蚀氯离子腐蚀设备材质，确定适用工艺流程和设备，高温尾气在进行HCL吸收处理前需降温处理，引入换热工序，将尾气系统的热能提供给进焙烧系统的新鲜净化风，实现“节能”效用，达到节能与环保的作用；3) 通过工业试验，考察焙烧炉旋风分离器出口温度及压力值，确定工艺操作条件，焙烧炉内风压将影响炉内气氛，在工业试验阶段要调试出口的抽风机，确保炉内微负压。4) 通过工业试验，对尾气中的HCL含量及回收的盐酸量进行工业标定，对热能利用情况进行标定。5) 通过工业试验长周期运行，考察尾气处理系统设备及单批次脱氯剂的HCL处理量及使用周期。1.2 工艺流程及设备：100空气混合器排大气190470焙烧尾气补偿冷却风热水50焙烧净化风预热净化风110循环冷水F4（不锈钢）翅片式、热管、管壳气气相换热液气相换热吸附塔【图一】二级降温吸附净化方案示意图循环水箱及凉水塔管束、管壳、箱壳式气液分离（盐酸收集）气液分离盐酸收集1.3工艺流程简介：自F-207（自F-201来的焙烧高温放空尾气用作调温）来的高温、高浓度HCl的尾气经尾气一级换热器（E-1101）与净化风换热，将尾气温度降到一定温度，（高于常压下HCL腐蚀露点108.64），同时将进电加热炉F-201的净化风预热回收其热能；一级降温后的尾气在与常温工业风混合，混合后其温度降到80以下进入尾气二级换热器（E-1102）将其温度进一步降至常温，大部分HCL被冷凝成盐酸液体进入收集罐，二级冷凝器用装置的循环水降温。自二级尾气冷却器中来的（E-1102）尾气进入尾气吸附器（V-1101），经过尾气吸附器中的吸附剂吸附后再经过引风机高空楼顶排放。1.4 工业试验：工业试验共分两个阶段，第一阶段为工业试验及标定阶段，时间为2009年年底到2010年5月，累计运行700小时。在此期间主要对试验装置进行流程贯通及工艺参数确定和优化，试验装置在此期间进行了两次设备更新和一次工艺变更。第二阶段为长周期工业试验阶段，2010年5月18日8：00开始，运行到6月10日17：00，共552小时。1) 第一阶段试验中，由于尾气系统阻力过大，导致F207高温尾气无法进入尾气系统进行处理，经过技术分析及现场测试，发现问题在于：一级换热器E1101的压降过大，达到60KPa,超出设计压降10倍以上；其二：尾气风机C1101抽力偏小，无法满足尾气系统压降要求。采取设备更换，将原有设计的一级换热器由多列管式换热器更换为直管波纹管式换热器；将抽风机更换为大功率、大抽力风机。2) 设备更新后，进行试验，F207高温尾气顺利通过尾气处理系统，一级换热器效果较好，通过净化风与高温尾气进行换热，使净化风温度由20提高到180220。经过预热的净化风进入电焙烧炉后，恒温状态下，电焙烧炉输送功率由90%左右下降到70%左右。3) F207高温尾气在经过一级换热器降温后，进入二级冷凝器进行降温，设计要求：97%以上HCL气体在此液化为盐酸溶液回收到二级冷凝器中，试验中发现，部分饱和HCL水汽排出二级冷凝器，经过分析，决定在二级冷凝器出口处增加一除沫罐，将该部分饱和的HCL水汽进行脱除。2. 工业试验数据及分析第一阶段试验：试验过程对焙烧尾气在进一级换热器前，脱氯塔入口，及排空管线三个点进行采样，部分典型分析数据如下【表1】：1) 从【表1】数据可知：高HCL%尾气经处理后，排出气体符合新大气污染物综合排放标准（GB16297-1996）之工业二级排放标准，即处理后排放尾气含HCL100 mg/m3。2) 工业标定数据：每小时从二级冷凝器中冷凝下来的盐酸液体为9.75kg。其中HCL%为16.3%，基本符合理论计算盐酸产生量。3) 试验过程对工业风经过一级换热器E1101进行预热作用进行了标定，工业风经过换热，温度由1518升高至3850。用于加热工业风的焙烧电加热炉输出功率下降5%。4) 从分析数据看，F207高温尾气处理系统已初步达到了“达标排放，热能利用”的目标。第二阶段试验：考虑到尾气系统长周期运行可能会产生系统阻力增大的现象，并有可能对焙烧工序正常生产造成影响，同时对目前所使用的脱氯剂持续脱氯能力有待长时间运转考察。因此进行长周期运行考察。长周期运行试验从2010年5月18日8：00开始，运行到6月10日17：00，共552小时，尾气系统由于床层阻力增大，焙烧系统尾气进入一换前的负压仅为100pa,已低于焙烧尾气系统最低负压270Pa的要求，焙烧尾气切出尾气处理系统，改为烟囱直排。长周期试验时间本次为550小时，加上之前的700小时，尾气系统共运行1250小时。脱氯塔内脱氯剂经更新后，尾气系统重新恢复运行。【表1】 尾气HCL浓度分析值日期运行壮态（峰值/平稳）F-207出口HCL浓度(mg/M3)E-1102出口HCL浓度(mg/M3)C-1101出口HCL浓度(mg/m3)4.15平稳37619743.5峰值948526944.16峰值89056095.9平稳38324956.54.17峰值94457092.9平稳39025753.9平稳37724446.2峰值92960390.24.18峰值116069286平稳51325319.5【图二】焙烧尾气各取样点HCL含量3. 工业试验结论1) 针对焙烧炉F-207高温尾气不达标排放，建长公司在焙烧炉尾气热能回用及环保治理上做出了有益尝试，对焙烧炉尾气系统与焙烧炉系统压力平衡、尾气温度差对电加热系统平稳运行的影响进行了探索和实践，为1000t/a连续重整催化剂新基地的设计提供理论依据与经验数据。2) 从工业试验标定数据来看，该尾气系统达到了“达标排放，热能利用”的目的。3) 经技术调研及专利查新，目前国内尚无该工艺设计的尾气处理装置,现准备申报国家实用新型专利。【2】【4】参考文献：【1】 冯定一 炼油与石化工业技术进展.2010 中国石油出版社，2010.3【2】 (美)安托斯 (沙特)艾坦尼 徐承恩等译 石脑油催化重整 中国石化出版社，2009【3】 徐承恩 催化重整工艺与工程 中国石化出版社，2009.9【4】 黄中涛 工业催化剂手册 化学工业出版社，2004.10作者简介：许浩洋，男，1974年3月出生，1998年毕业于浙江大学化工设备与机