常減壓蒸餾裝置工藝加熱爐煙氣治理

李航天　謝海舟　姚永杰

摘 要：常減壓裝置兩臺加熱爐燃料全部更換為高壓瓦斯和碳四氣體燃料，更換全部燃燒器為低NOx燃燒器，改造后煙氣排放指標滿足環保要求。新建燃料氣脫硫系統保證了煉油廠燃料氣管網中硫化氫含量小于等于100mg/m3，從源頭減少了燃料氣中硫化氫含量，使燃料氣燃燒后煙氣中二氧化硫含量滿足小于等于100mg/m3的排放標準。常減壓裝置2臺加熱爐共計48臺燃燒器更新成新型的低NOx型氣體燃燒器，投用后常減壓裝置加熱爐排放煙氣中的氮氧化物含量≤150mg/m3、二氧化硫含量≤100mg/m3、顆粒物含量≤20mg/m3，滿足《石油煉制工業污染物排放標準》（GB31570-2015）要求，環保效益顯著。

關鍵詞：常減壓蒸餾裝置;煙氣治理

1 背景

2017年7月1日起執行《石油煉制工業污染物排放標準》（GB31570-2015）規定現有企業工藝加熱爐煙氣中NOx含量≤150mg/m3、SO2含量≤100mg/m3、顆粒物含量≤20mg/m3。

某石化公司煉油廠常減壓蒸餾裝置工藝加熱爐煙囪排放煙氣中的NOx、SO2、顆粒物濃度高于國家環保新標準規定的限值，必須凈化處理。該常減壓裝置兩臺加熱爐采用油氣混燒形式，燃料油為渣油，燃料氣為煉油廠管網瓦斯。2016年2月對裝置兩臺加熱爐進行了全燒燃料氣工況標定，標定結果煙氣中NOx含量超標（185～226mg/Nm3）。同時對油氣混燒工況進行了煙氣檢測，檢測結果顯示煙氣中NOx含量、SO2含量、顆粒物含量全部超標。基于以上原因，決定實施常減壓裝置工藝加熱爐煙氣治理項目。

2 加熱爐煙氣治理工藝技術方案的選定

常減壓加熱爐原設計采用油氣混燒的型式，燃料是渣油和燃料氣。由于渣油作為燃料燃燒時加熱爐煙氣顆粒物、二氧化硫和氮氧化物均超標，增設渣油加氫裝置解決上述問題投資相對較高，對其進行煙氣脫硫、脫硝、除塵相對較為復雜。經考察國內同類裝置關于加熱爐煙氣排放的解決方案，決定在常減壓裝置新建碳四氣化系統，通過氣化碳四代替燃料油作為常減壓裝置加熱爐燃料，渣油和碳四作為燃料對比結果見表1。

方案一：常減壓加熱爐原設計采用油氣混燒形式，燃料油為渣油。通過增設碳四氣化器將碳四氣化后送至常減壓裝置作為氣體燃料代替渣油，并更換為低NOx燃燒器，使其加熱爐煙氣滿足煙氣顆粒物、二氧化硫和氮氧化物排放要求。

方案二：常減壓加熱爐采用油氣混燒形式，燃料油為渣油。通過增設一套渣油加氫脫硫設施除去渣油中的硫及雜質，使其燃燒時滿足二氧化硫和氮氧化物排放要求，煙氣中氮氧化物和煙塵含量超標，設置煙氣脫硝和除塵設施。

方案三：常減壓加熱爐采用油氣混燒形式，燃料油部分仍為渣油，加熱爐煙氣增設脫硫、脫硝、除塵設施。

通過以上方案對比可以看出，方案二和方案三存在投資高，運行費用高，設施復雜，操作困難，占地面積大、公用工程消耗量大等缺點。方案一中用碳四替換渣油作為燃料很好的解決了渣油作為燃料時存在的煙氣顆粒物、二氧化硫和氮氧化物均超標問題，故決定采用方案一碳四氣化代替渣油作為燃料方案。

煉油廠的燃料氣為各裝置副產瓦斯氣，硫化氫含量較高，造成部分燃氣加熱爐煙氣二氧化硫超標。本項目在重催裝置新建燃料氣脫硫系統，通過利用貧胺液（MDEA溶液）吸收燃料氣中的硫化氫降低燃料氣中的硫含量來滿足燃氣加熱爐煙氣二氧化硫排放要求，該方法可靠性高，投資少，操作簡單，并且煉油廠內現有胺液再生裝置可依托。

3 項目實施

3.1 新建碳四氣化系統改造

常減壓加熱爐燃料由渣油改燒碳四、輕烴和正丁烷，對燃料系統進行改造，新建碳四氣化系統，新增2臺碳四氣化器，更新熱水泵，將來自液化氣罐區的碳四，來自烷基化罐區的輕烴和正丁烷，送至碳四氣化器，利用熱水氣化碳四。利用碳四氣化器液位控制液相碳四進料量，通過控制熱水量來控制氣化碳四壓力，氣化后的碳四送至燃料氣分液罐，利用燃料氣分液罐現有壓力控制器控制碳四補氣量，當燃料氣分液罐壓力低于0.3MPaG時碳四進氣調節閥打開，氣化碳四進入燃料氣分液罐為加熱爐提供燃料。

項目完成投用后，于2016年9月與裝置開工同步投用，在裝置現有負荷下可以滿足各項工藝指標，投用至今運行平穩，碳四的最大瞬時用量為5.7t/h，最小用量為1.7t/h。2017年6月20日標定結果顯示碳四氣化系統可以滿足常減壓裝置燃料需要，減壓爐滿負荷下爐膛溫度平穩可控，改造前后煙氣分析數值變化明顯，改造后煙氣分析保持合格。

3.2 新建燃料氣脫硫系統

新建燃料氣脫硫系統，在重催裝置新增一硫化氫吸收塔和燃料氣分液罐，新增旋流除胺器布置在燃料氣分液罐頂部;新增兩臺污油泵和兩臺富胺液外送泵，設計處理含硫燃料氣，保證燃料氣中硫化氫含量小于等于100mg/m3，從而使燃料氣燃燒后煙氣中二氧化硫含量小于等于100mg/m3的排放標準，將重催裝置的燃料氣、氣柜燃料氣、催化重整不凝氣分別送至燃料氣分液罐，混合分液后的燃料氣從硫化氫吸收塔底部進入與從塔頂進入的貧胺液逆向接觸吸收硫化氫，脫硫后的燃料氣從塔頂送至旋流除胺器除去部分胺液，除胺后的燃料氣送至原有燃料氣管網。旋流除胺器分離出來的胺送至硫化氫吸收塔底部，與塔底富胺液一起進入富胺液外送泵后送出裝置。硫化氫吸收塔分離出來的液態烴送至燃料氣分液罐，與燃料氣分液罐分離出來的液態烴混合后利用污油泵送至重催裝置分餾塔。

本項目投用后，標定燃料氣平均處理量9.37t/h，超過設計處理量8.87t/h，干氣脫硫部分設計負荷為60%～ 110%，標定負荷為105.6%。貧胺液設計用量為14t/h，MDEA濃度25w%-27w%，標定期間貧胺液濃度平均值為25.21w%，滿足設計要求，平均實際流量為14.47t/h，達到設計要求，新建燃料氣脫硫系統可以保證燃料氣中硫化氫含量小于等于100mg/m3的要求。

4 結論

常減壓裝置兩臺加熱爐燃料全部更換為高壓瓦斯和碳四氣體燃料，更換全部燃燒器為低NOx燃燒器，改造后煙氣排放指標滿足環保要求。

新建燃料氣脫硫系統保證了煉油廠燃料氣管網中硫化氫含量小于等于100mg/m3，從源頭減少了燃料氣中硫化氫含量，使燃料氣燃燒后煙氣中二氧化硫含量滿足小于等于100mg/m3的排放標準。

常減壓裝置2臺加熱爐共計48臺燃燒器更新成新型的低NOx型氣體燃燒器，投用后煉油廠加熱爐排放煙氣中的氮氧化物含量≤150mg/m3、二氧化硫含量≤100mg/m3、顆粒物含量≤20mg/m3，滿足《石油煉制工業污染物排放標準》（GB31570-2015）要求，環保效益顯著。

作者簡介：

李航天（1981- ），男，漢族，籍貫：遼寧省錦州市，大學本科，化學工程與工藝專業，工程師，主要從事煉油生產管理工作。

謝海舟（1983- ），男，漢族，籍貫：黑龍江省肇東市，大學本科，化學工程與工藝專業，工程師，主要從事煉油生產管理工作。

姚永杰（1984- ），男，漢族，籍貫：山東省榮成市，大學本科，化學工程與工藝專業，工程師，主要從事煉油生產管理工作。