催化装置烟气脱硫改造及更换旋风，保证环保达标排放

一、项目实施背景

某石化企业重油催化裂化装置自 2016 年改造后负荷提高，运行负荷在 89%左右，一再、二再二级旋风线速超最初设计值且无调节手段，造成装置运行时催化剂跑损严重，造成后路余锅洗涤塔入口颗粒物浓度负荷高，环保达标困难。对烟机负荷高，造成烟机振动过高和波动。同时催化剂跑损单耗高，催化剂用剂量大，化材费用偏高。降低员工操作强度，催化剂加注时间长，加注期间加注速度控制不稳定，造成再生床温波动大，稀相尾燃，稀相温度升高，主操操作难度增加。对此决定对第一、第二再生旋风进行重新设计选型以降低催化剂跑损量。

2018 年 1 月洗涤塔改造投用后，重催烟脱处理量设计值扩大至19.7×104Nm3/h（dry），而实际烟气量可上涨至 21.6×104Nm^3/h （dry）。虽然填料层堵塞问题得到了根本性的解决，落雨问题也有了很大改善，但因烟气含水量较高、烟气流量均大于设计值，在长周期运行过程中羽叶除雾器内部逐渐出现粉尘粘结、堵塞现象，导致重催装置高负荷运行时，CEMs 测得的外排烟气颗粒物浓度接近指标上限，人工采样测得的颗粒物浓度偶尔超标，十分不利于重催装置在日益严峻的环保形势下长周期运行。

烟气脱硫在羽叶分离器投用冲洗过程中，烟囱带水严重，现场“落雨”现象如下中雨一般，造成冬季烟气脱硫周边结冰严重，人员不便行走，容易滑倒摔伤，给职工巡检检查带来安全隐患。

二、总体思路

为解决重催装置高负荷运行时，外排烟气污染物浓度接近指标上限，存在超标风险，制约重催装置安全环保长周期运行的情况。重催装置高负荷运行时，颗粒物浓度较高，影响羽叶除雾器长周期运行脱液效果，洗涤塔外排烟气含水量高，其“落雨”现象造成了周边装置冬季地面结冰，存在人员滑倒、摔伤的安全隐患，装置进行针对性改造，与设计人员充分沟通，在原有设计 WGS 基础上保留塔底循环浆液循环、文丘里管，拆除设备内构件，新增除尘模块以及屋脊式除雾器。原 WGS 文丘里管进行升级更换。对一、二再进行旋风分离器进行更换，提高旋风分离器分离效率，降低催化剂跑损，保证烟机、余锅及烟脱系统的长周期运行，降低催化剂单耗，降低化材费用，降低员工操作频次以及操作难度。

三、技术方案

烟气中所含的微粒大部分是装置排出的气流夹带的催化剂细粒。烟气流夹带的粗 微粒在 EDV®6000 洗涤塔中予以脱除。细微粒将在位于喷淋喷头下游的洗涤塔内部的除尘模块中脱除。

EDV®6000 洗涤塔为洗涤液吸收 SO2 提供密集的气体 / 液体接触。洗涤液pH 通过添加碱性溶液加以控制。 烟气经过原脱硫系统文丘里喷射器降温为饱和湿烟气，然后继续通过 6 个喷淋喷头吸收 SO2。为保证烟气进入烟囱不含液滴，在除尘模块下游，进烟囱之前设置了高效除尘除 雾器。 自上游来的饱和烟气，经过高效除尘除雾器去除残留液滴。

EDV®6000 洗涤塔中加入补充水，补偿净化处理装置的外排水和烟气冷却降温过 程中蒸发的水损失。完整的水平衡包括碱液添加和化学反应产生的水。同时加入水还 用于保持洗涤液中的硫酸盐和悬浮物的浓度低于设计条件下的设定值。

旋风分离器组装焊接后，其垂直度允许偏差为 5mm，旋风分离器出口管与集气室的焊缝均应经煤油试漏合格后方可补衬接口衬里；集气室宜在上封头衬里前整体安装，安装后与壳体同心度和水平度允许偏差均为集气室直径的 1.5/1000，且不得大于 5mm。

四、实施内容

1） 拆除洗涤塔内现有的烟囱塔盘、填料、两层喷淋喷头、羽叶除雾器及其附属冲洗设施。

2） 在洗涤塔筒体内自下而上依次新增喷淋喷头、除尘模块、除尘喷头和高效除尘除雾器，上述内件整体压降约 6.5kPa。

3） 脱硫塔增加 16m 高度的 φ5100 塔段，同时将烟囱高度减少 16m，塔切线高度增加至 29500mm ，新增塔段的材质及厚度与原塔一致。

4） 新增除尘模块循环泵 2 台，喷淋循环泵 2 台。

5） 原有 CEMs 移位。

6）2023 年检修改造对一再、二再旋风分离器进行整体更换，选用分离效率为99.992%，较更换前的99.93% 提高一个数量级。

改造的塔内件增加了 6.5kPa 压降，但拆除原有羽叶除雾器减少 1kPa 压降，即本次改造后压降增加了 5.5kPa，折合减少烟机做功约 900kWh/h。

改造后的 WGS 系统不增加除盐水用量。补充水系统由原来的塔底补水改为除尘模块补水，即将系统的补充水管口移至除尘模块浆液槽，并通过除尘模块浆液槽上的溢流口将补充水送至塔底浆液槽中，以实现改造后脱硫除尘系统的塔底液位平衡。除雾器冲洗用水作为洗涤塔补水的一部分间歇进入塔内，瞬时最大量为 54.6t/h。

改造后新增一路碱液至除尘模块。增加一路碱液至除尘模块，并不增加碱液的用量。碱液压力可以达到使用要求，碱液系统无需改造. 文丘里喷射器利旧，相关的泵阀门等利旧。

原有的 WGS 工艺包中保留文丘里喷射器，在进入洗涤塔之前进行烟气与循环浆液的充分混合。在此基础上增加喷淋喷头和除尘模块进行进一步除尘，降低净化烟气中的颗粒物浓度。

改造后烟气经急冷 + 脱硫后的饱和湿烟气首先进入除尘模块除去细小颗粒，饱和状态的烟气经除尘模块，颗粒物被除尘喷头喷出的浆液捕捉到塔底。在除尘模块下游，设置了高效除尘除雾器，用于进一步脱除烟气中的水滴和细小颗粒物。为了避免高效除尘除雾器长期运行中发生结盐结垢问题，除雾器设置了在线清洗系统，清洗后的水流入塔底作为系统补水，用于全系统的水平衡。

五、实施效果

改造前，再生器催化剂跑损 1.0kg/t 原料至 1.05kg/t 原料，烟机入口颗粒物浓度 1000mg/m³ ，三旋 D4 压剂 15 吨包袋 / 周，余锅入口颗粒物浓度 260mg/m³ ，洗涤塔循环浆液浓度维持在 3000mg/l 以内，外排污水量需要维持在 15t/h ，PTU 单元中澄清罐使用液体絮凝剂5 桶/ 天，污泥压水机压出浆泥21 吨包袋/ 周，为维持反再系统藏量，催化剂加注时间5 小时/ 班。

实施改造后，装置于 2023 年 6 月开车成功运行至今催化剂跑损在 0.8kg/ t 原料至 0.9kg/t 原料，催化剂跑损较上周期降低了 0.15-0.2kg/t 原料，烟机入口颗粒物浓度降低至 600mg/m³ ，降低了烟机云过程中的风险，三旋 D4 压剂降低至 8 吨包袋 / 周，余锅入口颗粒物浓度降低至 100mg/m³ ，洗涤塔循环浆液浓度维持在 3000mg/l 以内，外排污水量降低了 5t/h，PTU 单元中澄清罐使用液体絮凝剂降低至 4 桶 / 天，污泥压水机压出浆泥降低至 16 吨包袋 / 周。在藏量稳定的情况下，外操加注催化剂时间降低至 3 小时 / 班，再生床温稳定，稀相温度控制在710℃以内，烟气温度稳定，烟机入口温度无大幅波动。

2023 年检修前，重催烟气净化后颗粒物浓度较高，基本维持在 20-30mg/m3，在接近工艺卡片上限运行，随时有环保超标的风险，造成装置为保证环保指标达标，装置低负荷运行。检修改造后投用，装置运行负荷自 89% 增加至100% ，烟气量同步增加，在线数据检测颗粒物浓度为 4-6mg/m³ ，外委人工采样比对7-14mg/m3，达到预期。同时屋脊式除雾器增加后外排烟气中水携带量降低，现场无严重的“落雨”现象。