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  • 催化裂化污染物的三大來源及影響因素


    催化裂化的工藝過程即將原料油通過加熱并在催化劑的作用下發生裂化反應生成干氣、液態烴、汽油、柴油、油漿及焦炭。反應過程中產生的焦炭附著在待生催化劑表面通過斜管輸送到再生器內燒焦從而使催化劑恢復活性并能夠循環使用再生器排出的煙氣經過三旋和四旋分離出一部分催化劑然后通過余熱鍋爐回收余熱后經煙囪排放到大氣。下面分別介紹的是催化裂化污染物的三大來源及影響因素。

    1 SOX 來源及影響因素

    催化裂化裝置原料油中通常含有硫酚、硫醚和硫醇等含硫化合物在催化裂化反應過程中約有70%~95% 的含硫化合物轉化為硫化氫、噻吩等產物存在于反應油氣中其余部分含硫化合物被轉化成結構復雜且相對分子量較大的縮合物存在于焦炭中,時代洛氏硬度計這些含硫焦炭在再生器中通過燃燒發生氧化反應生成約90%的SO2 和10%左右的SO3再生煙氣中SOx 的濃度與裝置的原料硫含量、焦炭產率、再生方式相關。

    催化裂化裝置再生煙氣中SOx 的濃度和原料中硫含量成正比關系,設備點檢儀對原料進行預加氫脫硫處理可以降低煙氣中SOx 含量。研究表明未加氫和加氫預處理的催化裂化原料中分別有15%~30% 和10%~15%的硫轉化到焦炭中。在加氫預處理過程中提高反應苛刻度對處理加氫蠟油的催化裂化裝置再生煙氣中SOx濃度控制在500 mg/m3以下有一定幫助雖然這不足以滿足現有的環保排放要求但是降低了后續煙氣脫硫難度為硫轉移助劑的應用提供了條件。

    2 NOx 來源及影響因素

    催化裂化裝置原料中一般含有含氮雜環化合物和芳香族化合物其中氮含量一般在0.05%~0.5%(w)在催化裂化反應過程中被吸附到催化劑分子篩的晶間酸性位上以大分子復雜芳香環的形式存在于焦炭中原料中30%~50% 的氮帶入焦炭中隨待生催化劑進入再生器在催化劑再生過程中有10%~30%的氮被轉化成NOx其余的氮以氮氣形式釋放。

    催化再生煙氣中NOx 的濃度與催化裝置原料油的氮含量、催化劑的再生方式、催化裂化裝置主要操作條件有關:

    1)原料氮含量。待生催化劑上的氮含量隨著原料油氮含量的增加而增加同時煙氣中NOx 的濃度也隨之增加。

    2)催化再生煙氣中過剩氧含量的控制是影響

    NOx 生成的一個主要因素再生器的結構和催化劑的再生方式對NOx 的生成也都有較大影響。當再生器選用富氧操作時作為還原劑的CO含量下降造成NOx 濃度顯著上升。兩段再生有助于降低煙氣中NOx 濃度一般是再生器上段采用不完全再生下段采用完全再生在下段富氧環境下生成的NOx 進入上段再生器后與富含CO的煙氣及待生催化劑上的C接觸從而使NOx 轉化為N2。采用兩段再生方式煙氣中NOx 濃度較傳統再生方式降低20%~25%。

    3)主要操作條件。文獻研究表明較高的操作壓力和較低的操作溫度有利于減少再生反應過程中NOx 的生成。隨著操作壓力升高含氮揮發分在催化劑多孔骨架結構內的析出速度受到抑制NOx生成量相應降低同時操作壓力升高會導致煙氣在催化劑床層中的停留時間以及CO和C的濃度增加增強了CO對NOx 的還原作用,9010M便攜式溶氧儀減少了NOx 排放量。但隨著再生溫度的上升焦炭中含氮化合物的析出速率增加從而使NOx的生成量逐漸上升。

    3 工藝過程中SOx 和NOx 的減排措施

    催化裂化裝置再生煙氣中SOx 和NOx 污染物的控制首先必須加強源頭治理通過降低催化原料油的硫含量和氮含量、優化催化裂化裝置操作條件盡可能減少再生煙氣中SOx 和NOx的生成。

    當前工藝條件下可以通過以下方法降低再生煙氣SOx 的含量:一是選用性能穩定的脫硫助劑降低原料油硫含量可以在不增加設備投入的情況下快速控制再生煙氣中SOx 排放量;在已經配置催化劑原料加氫預處理裝置的催化裂化裝置可以通過提高加氫操作苛刻度選用高脫硫活性催化劑等方式降低催化裂化裝置原料的含硫量。

    降低再生煙氣中NOx 的方法有:在再生方式一定的前提下優化再生器操作條件減少過剩氧含量和鉑助燃劑的使用;在設計階段考慮低NOx 再生器的設計理念改進待生催化劑床層分布器和主風分布器的結構采用低氮噴嘴、分段燃燒等技術優化CO焚燒爐的設計盡可能降低過剩氧含量抑制NOx 的生成也可以通過加注脫硝助劑的方式降低再生煙氣中NOx 的排放。

    隨著環保指標的不斷提高在現有裝置上除了采用以上方法減少催化再生煙氣中SOx 和NOx 排放以外對于SOx 和NOx 含量更高的再生煙氣必須新增脫硫脫硝裝置才能有效控制SOx 和NOx排放。

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