催化裂化装置排放的二氧化硫问题及对策

催化裂化装置排放的二氧化硫问题及对策

李楠

中国石油化工股份有限公司天津分公司炼油部天津市300270

摘要：本文着重分析了催化裂化设备的进料和有关硫地分布，并对其中未经过相关工艺处理的 FCC设备的硫组分和SO2的含量进行了分析，得出了相应的结论，作者根据多年的工作经验，总结经验，提出合理化的意见，供有关人员参考。

关键词：催化裂化；硫分布；排放对策

引言

在炼厂中，催化裂化设备起着举足轻重的作用，也是一种有效的SO2排放方式。随着国家经济逐步步入“十二五”时期，国家对SO2排放实行了严格的管制，同时也提出了要在 FCC装置上安装相应的脱硫装置。然而，随著我国经济的不断发展，国内的炼厂也日渐兴盛，因而会在一定程度上导致石油的含硫量越来越高。同时，各原料的含硫量也随之增加。因此，催化裂化设备的二氧化硫排放量将会进一步恶化。因此，本文从以下几个方面对 FCC排放SO2的问题进行了分析，并提出了相应的对策。

一、我国催化裂化装置sOz排放的现状和发展趋势

截至一九九四年，全国已拥有各类 FCCU 117个，其处理能力达52.85亿吨/小时，约为一次采油量29%。其中，石油化工企业52个，处理产能42.15亿吨/年；中石化及其他企业65台，年产10.74亿吨/日，预期到一九九八年年底，国内 FCC产能将突破77.25亿吨/a。

目前国内的 FCC进料仍然是以蜡油（VGO）为主要原材料，其中包括了一些常压渣油（AR）、减压渣油（VR）、焦化蜡油（CGO）、溶剂脱沥青油（DAO）等。据估算，国内 FCCU中的重油掺量在20%左右，并且混炼率有上升的倾向。

FCC废气的排放情况与 FCC焦炭产量、焦炭中硫含量、再生器运行状态以及使用硫转移催化剂有关。焦炭产量的确定

与原料残炭值、转化率、剂油比、催化剂特性、平衡催化剂重金属的比例和解析效果等因素相关，总体而言，加工 VGO、 AR、 VR时的炭化率为4%~6%,7%~9%,10%~14%；而在国内，炼焦中硫含量与原料硫含量、原料中硫化物种类、原料油是否加氢、是否转化等因素密切相关，一般原料硫含量为5%~15%，而 Stone& Webster工程公司为国内生产的重油 FCCU的标准定为25%。

另外，回收的风量也会对 SOZ的浓度产生一定的影响，传统的再生装置每千克焦炭（标准状态）需要9-9.5立方米的耗风，而完全再生（标准状态）的耗风为11.5-12.5立方米。根据原油和重油掺炼比例的差异，选择具有代表性的设备，根据1996年当年加工能力、原料含硫量、焦炭产率等指标，将原料中的硫含量10%作为原料，再将其氧化为So2排放，以每公斤焦炭标准状态10m3的风量计算。

除了大庆和印尼的石油生产设备，其他的催化裂化设备中SO2的排放普遍超过了标准，有些设备的 SOz排放速度也超过了标准。这表明，我国当前存在的 FCC排放 SOz问题已经非常严重，而且随着 FCC产能的不断提升以及中东地区的石油加工量的不断增长，这些问题将会更加严重。

从原料油成分来看，辽河、任丘、中原和惠州等地的 FCC装置SO2含量超标，主要是因为掺入 VR、 AR和 DAO，而加工胜利、孤岛、伊朗和阿曼的 SO含量超标，则是因为原油中的硫含量太高，导致只处理 VGO时产生的 SOZ超标。

今后几年，中东地区的重油催化裂化及石油加工将会严重影响到我国 FCC的S02排放。随着重油催化裂化装置的数目和单一装置中加入重油比例的不断提高，我国 FCC排放SO2问题将更加严重。

二、催化裂化装置硫分布

2.1装置硫分布

在催化裂化设备中，最常用的原料就是减压渣油。但在一些设备中，蜡油的使用主要有两种：一种是焦油，一种是直接的硫蜡油。这是因为在这个炼厂中，通常所用到的含硫量不同。一般情况下，渣油和蜡油都会有不同的处理方式。如果 FCC原料中的硫含量超过了 FCC规定的硫含量，则相关人员必须采用加氢法进行预处理，以达到控制含硫的目的。

2.2不同原油的差别

有关人士利用高硫的石油和相应的低硫的原油进行了加工，由于原料的含硫率不同，因此要根据不同的条件进行适当的处置。通常，高硫的石油基本上指的是含有不低于1%的硫的石油。以此为例，原料中的硫含量已达到4%以上，甚至更高。

因此，有关部门必须采用加氢法对此问题进行预处理。用这种方法对原料进行加工，可以去除90%的含硫，并且保证原料中的硫含量在一个特定的区间之内。显然，含硫量低的石油，其所含的石油成分与高含硫量的石油截然不同。

高硫原油的精炼企业，其原料中所含的硫含量约为4%。对于含硫率低的炼厂来说，其含硫率可以很好地保持在0.3%以内。在进入设备初期时要进行适当的处置，因此导致了在含硫的条件下有一些差别。

三、烟气脱硫对策

根据目前的发展情况，目前有很多种烟气脱硫技术。但是，目前国内应用于 FCC的脱硫设备还很少，众多企业采用的 FCC再生烟气脱硫设施目前仅有以下几种：

3.1贝尔格EDV烟气脱硫工艺

本发明涉及一种湿法，它是一种喷雾技术，当回热器排出的烟气进入喷嘴时，会迅速冷却到饱和。然后与含硫化氢的喷雾液发生接触，除去微粒和 SOX。饱和气体排出喷嘴后，直接进入过滤系统，通过饱和、浓缩、过滤等处理，将细小的微粒排出。在饱和状态下，气体会逐渐加速，从而产生变化，并在绝热膨胀过程中达到饱和。从现场实测资料可知，该设备的压力损失仅为1.5 Mp。喷头是开放式的，它采用了特殊的设计，可以减少堵塞，磨损和腐蚀，从而可以处理高密度的泥浆。

3.2美孚湿法烟气洗涤系统（WGS）

本发明是一种以文丘里管、分离塔为主体的湿法清洗工艺。烟气先进入 WGS洗涤塔，再将微粒除去。WGS系统由一个温室管和一个分离柱组成。该系统中的碱液随烟气一起流入文氏管，清洗液在管内壁上形成一道膜，并在喉部的入口处分离出液滴，因其相对流速差异。气流与液滴之间的惯性冲撞使粒子在喉部捕获，SO2则在喉部和扩径区域被除去。尽管分离塔中的脱吸系统能减少设备的阻塞和压降，但它需要更高的烟尘压力，因为烟气会和碱液一起进入文氏管（贝尔格公司的 EDV），并且功率消耗高于贝尔格公司的EDV。

3.3湿烟气制硫酸工艺（WSA）

本技术是利用一家公司的SO2制取硫磺制取硫酸（93.0%~98.5%）的技术，采用一种由酸性气体产生的SO2，经过降温后再送入SO2转换器，形成SO3,SO3与所携带的水蒸气通过冷凝器直接凝结为酸。

与克劳斯流程（硫酸回收期为硫酸，采用的是硫化氢的生产方法）不同， WSA湿式烟气制酸法硫回收率高（SO2的转化率95%），投资低，运行正常，不消耗能源，操作弹性大，无二次污染，生产硫酸的纯度高，可以直接销售。

结语

在 FCC工艺中，应着重考虑以下几个方面：一是烟气脱硫设备的压力损失；二是脱硝。如果压力太大，会给催化裂化装置的炉膛、风机等相关设备的正常运行造成负面影响。所以，在今后的发展过程中，将会有更多的应用，为国家的经济发展作出贡献。

参考文献

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