炼油催化烟气净化技术应用新进展及经济分析ppt课件.ppt

炼厂催化烟气净化技术应用及经济性分析 2014年9月 内容 一 国家炼油发展新环境及政策二 我国炼油行业现状三 催化烟气净化技术应用及经济分析 展望2014年 十八届三中全会有关经济体制改革的决定将极大地提振社会信心 宏观调控政策仍有较大的回旋余地 我国宏观经济将保持中高速平稳增长态势 预计国内生产总值增长7 5 物价总水平仍处于温和态势 一 2014年我国经济 二 国务院关于发布政府核准的投资项目目录 2013年本 的通知 国发 2013 47号 为进一步深化投资体制改革和行政审批制度改革 加大简政放权力度 切实转变政府投资管理职能 使市场在资源配置中起决定性作用 确立企业投资主体地位 更好发挥政府作用 加强和改进宏观调控 现发布 政府核准的投资项目目录 2013年本 炼油 新建炼油及扩建一次炼油项目由国务院投资主管部门核准 石化 新建乙烯项目由国务院投资主管部门核准 化工 年产超过50万吨的煤经甲醇制烯烃项目 年产超过100万吨的煤制甲醇项目 新建对二甲苯 PX 项目 由国务院投资主管部门核准 新建二苯基甲烷二异氰酸酯 MDI 项目由国务院行业管理部门核准 化肥 钾矿肥 磷矿肥项目由省级政府核准 变性燃料乙醇 由省级政府核准 2012年8月6日 国务院 节能减排 十二五 规划 2015年全国万元国内生产总值能耗下降到0 869吨标准煤 按2005年价格计算 比2010年1 034吨标准煤下降16 比2005年的1 276吨标准煤下降32 十二五 主要污染物总量削减目标责任书 三 落实大气污染防治措施 2013年以来我国出台的主要节能减排政策措施 十二五 期间 位于重点控制区47个城市主城区的火电 钢铁 石化行业现有企业以及燃煤锅炉项目执行大气污染物特别排放限值 重点控制区范围如下 环境保护部公告 2013年第14号 重点控制区范围 重点控制区范围 我国汽油质量 我国于2014年1月开始将全面执行国 汽油标准 要求汽油中的硫 50ppm 烯烃 28v 汽油标准主要物性指标 四 汽油质量升级压力增大 国家实施国 车用柴油标准 预计过渡期至2015年 2013年6月30日以后 普通柴油标准也严格限制 我国柴油标准变化趋势 五 柴油质量升级压力增大 鼓励民间资本参与能源资源勘探开发 鼓励民间资本发展煤炭加工转化和炼油产业 鼓励民间资本参与石油和天然气管网建设 六 国家 关于鼓励和引导民间资本进一步扩大能源领域投资的实施意见 此外 党的十八届三中全会通过的 中共中央关于全面深化改革若干重大问题的决定 指出 交叉持股 相互融合的混合所有制经济 是我国基本经济制度的重要实现形式 有利于各种所有制资本取长补短 相互促进 共同发展 内容 一 国家炼油发展新环境及政策二 我国炼油行业现状三 催化烟气净化技术应用及经济分析 1 2013年 我国原油一次加工能力为6 5亿吨 年 一 炼油业务 我国原油一次加工能力 亿吨 年 2014年 炼油企业需要关注三件事 一是近年来我国显现的炼油能力过剩问题 二是在国内经济转型升级 城镇化进程加快 生态文明建设步伐加大 环保节能减排要求趋严的形势下 如何低成本 持续有效地完成油品质量升级 打造中国炼油升级版 三是根据党的十八届三中全会决定的精神 我国将对符合资质条件的一些民营和地方炼厂放开进口原油加工限制 中化集团泉州大炼厂也将在今年投产 将给市场带来多元化竞争 炼油企业要思考国内炼油市场的竞争新形势及应对之策 也要思考如何顺应形势发展混合所有制经济 二 原油品质劣质化 内容 一 国家炼油发展新环境及政策二 我国炼油行业现状三 催化烟气净化技术应用及经济分析 一 催化烟气脱硫脱硝总工艺流程 二 脱硫技术分类 目前国外常用烟气脱硫技术有很多种 按照脱硫方式和产物形态的不同 烟气脱硫可分为湿法 半干法 干法三大类 美国Exxon公司的湿法洗涤工艺 WGS 美国诺顿公司的VSS技术 加拿大Cansolv公司的可再生湿法除尘脱硫工艺 烟气脱硫工艺技术 LPEC开发了可再生湿法烟气脱硫技术 RASOC 中石化燕山分公司和北京七零一所双碱法脱硫技术中石化宁波工程公司双循环钠法除尘脱硫技术航天环境工程公司开发的一种催化裂化烟气脱硫装置中国石油大学烟气洗涤技术 气液撞击洗涤脱硫技术 国外6项 国内5项 国内外脱硫工艺技术介绍 美国贝尔格 BELCO 技术公司的EDV湿法洗涤技术 ALSTOM公司填料吸收塔海水脱硫技术 美国Belco公司的可再生湿气洗涤工艺 Labsorb 三 催化烟气脱硫技术分析 1 美国Belco公司的非再生湿气洗涤工艺 EDV Belco公司开发的EDV湿法洗涤技术 用于同时脱除催化裂化烟气SO2 颗粒物 自1994年开始工业应用已显示出其优异的操作性能和可靠性 迄今已超过71套催化裂化装套施置配了EDV设 最大能力为5Mt a 钠法湿法脱硫技术 EDV 国内应用 中石化燕山200万吨 年催化烟气脱硫项目中石化广州100万吨 年重催烟气脱硫项目中石油兰州公司300万吨 年重催烟气脱硫项目北海炼油异地改造项目170万吨 年重催烟气脱硫项目 2 美国Exxon公司的非再生湿气洗涤工艺 WGS WGS工艺是专为处理催化裂化再生烟气开发的 该工艺第一套示范装置于1974年工业应用 迄今为止已建成15套 迄今为止 Exxonmobil公司的湿法洗涤工艺 WGS 已建成15套 其中1990年代投产的有7套 该技术可使烟气SO2浓度从500ppm 1000ppm降到7 5ppm 61ppm 即达到94 以上的脱除率 完全满足环境要求 3 可再生湿法脱硫工艺 原理 采用可再生吸收剂溶液对烟气进行洗涤 将烟气中的SO2吸收 生成不稳定性的盐类富吸收溶液 再进一步对盐类富吸收溶液进行加热再生 再生后的吸收剂循环使用 再生释放出的SO2纯度大于99 既可作为炼油厂内硫磺回收装置的原料生产硫磺 也可压缩后直接制成液体SO2产品 2 该类工艺净化度高 脱硫效率可达到96 以上 美国贝尔格公司的Labsorb可再生湿气洗涤工艺和加拿大Cansolv公司的Cansolv可再生湿法脱硫工艺最具代表性 3 美国贝尔格公司的可再生湿气洗涤工艺 Labsorb 使用可再生磷酸钠溶液来吸收SO2 磷酸钠溶液在EDV洗涤器中循环 与烟气中SO2反应将其脱除 富含SO2的溶液送入再生系统再生 富含SO2的溶液再生之前 先与再生后贫溶液换热并用蒸汽加热后送入双循环蒸发系统 通过两次加热 分离 冷凝后分离出水分和SO2 不含SO2的贫溶液返回洗涤系统 蒸发后的水分和SO2再进入汽提塔 汽提塔顶设置冷凝装置 气体由冷凝液冷却 冷却后SO2浓度达到90 送到硫磺回收装置 汽提塔底排出的贫溶液返回洗涤系统 优点 烟气净化度高 溶剂为常规的化工原料 NaOH H3PO4 价格便宜 热稳定性和化学稳定性好 年消耗量仅为开工用量的2 系统压降仅180mmH2O 缺点是 流程较复杂 投资较高 操作较复杂 因SO2纯度仅为90 不能直接生产SO2成品 只能采用硫磺回收或生产硫酸的工艺处理 成本较高 到目前为止 该工艺已应用于多套催化裂化的烟气脱硫 4 加拿大Cansolv公司的可再生湿法脱硫工艺 Cansolv 属于可再生胺法脱硫技术 以有机二胺溶剂为吸收剂 由烟气预洗涤 溶剂吸收 溶剂再生 热稳定盐净化等系统组成 自催化裂化来的高温再生烟气在预洗涤器 文丘里 与急冷水直接逆向接触 再生烟气被急冷并饱和 其中的粉尘及微量SO3被吸收 急冷水经冷却后循环使用 部分急冷水用过滤器连续过滤 过程烟气急冷降温产生的含尘废水经注碱处理后排入污水处理场处理 急冷后的烟气与再生系统来的贫胺溶剂逆向接触 烟气中的SO2被胺溶剂吸收 净化后的再生烟气与烟气换热后排入催化烟囱放空 吸收了SO2的富溶剂经泵加压和贫富液换热器后入再生塔 塔底由重沸器供热 塔顶气体经冷却后进入分液罐 分离出的酸性气 即为高纯度的SO2送至硫磺回收装置 分离出的酸性液经泵返塔作为回流 塔底贫液经贫富液换热器换热并进一步冷却后泵送至吸收塔循环使用 在贫液进吸收塔前分流少量的贫液送入热稳定盐净化设施脱除其中的热稳定盐 该工艺的优点是 烟气净化度高 溶剂热稳定性和化学稳定性好 年消耗量为开工用量的20 30 缺点是 能耗较高 1吨溶剂循环量需要低压蒸汽200kg h 300kg h 系统压降大 对于固体含量在200mg m3烟气 系统压降为550mmH2O 投资较高 到目前为止 该工艺应用于催化裂化烟气脱硫的工程案例仅有2套 装置位于美国特拉华州炼油厂 4 中石化洛阳工程公司有机胺法 该工艺采用具有专利技术的LAS吸收剂在脱除催化烟气中SOx的同时脱除催化剂粉尘 SO回收利用 基本不产生二次污染 实验室研究工作于2006年6月通过了科技开发部组织的技术评议 在此基础上完成了50 100m3n h工业侧线试验 取得了工业设计所需的主要数据 在此基础上完成的 140万吨 年重油催化裂化装置可再生湿法烟气脱硫技术工艺包 于2009年10月通过了中国石化集团公司组织的专家评审 该方法拟在济南炼油厂140万吨 年催化裂化装置进行工业化应用 5 燕山石化和北京七零一所双碱法脱硫技术 燕山石化和北京七零一所针对双碱法脱硫技术进行了一些研究 其中 七零一所拟在燕山石化80万吨 年催化裂化装置进行工业化试验 双碱法除尘脱硫工艺以石灰浆液作为主脱硫剂 钠碱不断循环利用 由于在吸收过程中以钠碱为吸收液 脱硫系统不会出现结垢等问题 运行安全可靠 由于钠碱吸收液和二氧化硫反应的速率比钙碱快很多 能在较小的液气比条件下 达到较高的二氧化硫脱除率 6 几种主要的脱硫技术比较 烟气脱硝有两种方式 一种在燃料基本燃烧完毕后通过还原剂把烟气中的NOx还原成N2的一种技术 另外一种是用氧化剂将NOx氧化成可用水吸收成酸类物质 再用碱中和的方法 在催化裂化烟气脱硝中 还原法以SCR技术居多 氧化脱除NOx的方法 在催化裂化烟气脱硝中具有代表性的是BOC的臭氧氧化技术 LoTOxTM 四 催化烟气脱硝技术分析 1 脱硝工艺技术选择 SCR脱硝 选择性催化还原法 SCR 是指在催化剂的作用下脱硝工艺技术选择 SCR脱硝 利用还原剂 如NH3或尿素 有选择性 地与烟气中的NOx反应并生成无毒无污染的N2和H2O 选择性催化还原系统中 一般由氨的储存系统 氨和空气的混和系统 氨喷入系统 反应器系统及监测控制系统等组成 SCR反应器大多安装在CO余热锅炉锅炉蒸发段与省煤器之间因为此区间的烟温刚好适合SCR脱硝还原反应 320 400 氨则喷射于蒸发段与SCR反应器之间烟道内的适当位置 使其与烟气混合后在反应器内与NOx反应 以NH3为还原剂的主要反应式 4NH3 4NO O2 N2 6H2O4NH3 2NO2 O2 N2 6H2O在SCR技术的应用过程中 催化剂的选取是关键 其催化性能直接影响到SCR系统的整体脱硝效果 考虑到经济性和运行维护等因素 要求催化剂具有活性高 抗硫性 抗水性好 寿命长 经济性好和不产生二次污染等特点 目前普遍使用的催化剂是钒系催化剂 如V2O5 TiO2 V2O5 WO3 TiO2等 以NH3作为还原剂 同时 沸石分子筛 炭基催化剂 金属氧化物等催化剂也是研究的热点 SCR法是国际上应用最多 技术最成熟的一种烟气脱硝技术 代表性的SCR脱硝技术有日本日立BHK技术 美国B W公司SCR技术 德国FRE公司技术和奥地利Strabag Envirgy公司的技术 我国目前约有200套SCR脱硝装置 其中80 以上是在2008年 2011年期间建设投运的 第一套SCR烟气脱硝装置是在福建后石电厂600MW火电机组上建成 采用的是日本BHK的SCR技术 脱硝工艺技术选择 SCR脱硝 FCC装置再生烟气 SCR反应器 清洁气体 NH3蒸发器 稀释空气 鼓风机 NH3 脱硝工艺技术选择 SCR脱硝 催化剂 2 选择性非催化还原 SNCR 技术 选择性非催化还原 SNCR 技术是向烟气中喷氨或尿素等含有NH3基的还原剂 在高温 900 1000 和没有催化剂的情况下 通过烟道气流中产生的氨自由基与NOx反应 把NOx还原成N2和H20 总反应方程式 4NH3 6NO 5N2 6H20SNCR技术以炉膛为反应器 通过锅炉改造实现 投资较低 施工期短 SNCR还原NO的化学反应效率取决于烟气温度 高温下停留时间 含氨化合物即还原剂注入的类型和数量 混合效率以及NO的含量等 SNCR技术在20世纪70年代中期最先应用于日本的一些燃油和燃气的电厂锅炉烟气脱硝 后来 欧盟国家的燃煤电厂也开始使用 目前全世界约有300多套SNCR装置应用于电站锅炉 工业锅炉 垃圾焚烧炉及其他燃烧装置中 SNCR工艺的工程造价相对于SCR工艺来说要低得多 占地面积小 较适合老厂改造 一般来说 SNCR脱硝效率对大型燃煤机组可达25 40 对小型机组可达8O SNCR法较大的问题在于氨逃逸率高 脱硝效率低 3 SNCR和SCR联合脱硝技术 是将SNCR工艺中还原剂喷人炉膛技术同SCR工艺中利用逸出氨进行催化反应的技术结合起来 进一步脱除NOx一种工艺 与单一SCR工艺和SNCR工艺相比 联合技术具有系统脱硝效率高 设备相对简单 占地面积小 催化剂用量少及脱硝系统阻力小等优点 4 脱硝LoTOx 工艺技术 臭氧氧化LoTOx LowTemperatureOxidation 技术是在烟气进入脱硫塔前 利用臭氧强制氧化烟气中的NO 使其转化为易溶于水的高价氮氧化物 然后在脱硫塔里 溶于水生成硝酸 并与脱硫塔循环浆液中的碱性物质反应生成盐类 从而达到脱硝的目的 采用臭氧氧化技术可得到较高的NOx脱除率 一般为70 90 从在催化裂化装置上的应用业绩来看 SCR工艺在日本 欧洲 美国等地的FCC装置上有10多套应用业绩 国内的镇海炼化FCC装置SCR脱硝装置也正在建设过程中 臭氧氧化工艺技术在国外有12个FCC装置应用业绩 国内5套FCC装置正在建设过程中 脱硝工艺技术 LoTOx 比较 业绩 余锅改造 投资和电耗大 耗氧 成本高 废水总氮高 五 催化烟气脱硫和脱硝技术应用 已有多家企业的催化裂化装置采用湿法洗涤工艺脱硫技术 如大庆炼化 哈尔滨石化