國內DMTO工藝煙氣除塵技術綜述

馬曉忠

[富德（常州）能源化工發展有限公司，江蘇常州 213000]

甲醇制烯烴（MTO）技術是我國自主研發的以煤為原料制甲醇，經進一步反應制烯烴的先進技術。自2010年世界首套神華包頭180萬t/a甲醇制烯烴裝置試驗成功，國內甲醇制烯烴項目遍地開花。目前國內共有甲醇制烯烴項目30多套（含在建），已建成投產的有27家，煤/甲醇制烯烴產能達到1 500萬t/a。甲醇制烯烴技術采用催化劑循環流化技術，在反應器中甲醇與催化劑接觸反應，反應生成的焦炭堵塞催化劑微孔，催化劑逐漸失活。催化劑循環流化至再生器內燒焦，燒焦后的煙氣經旋風分離器及余熱回收后排放至大氣。

目前國內已經投產及建成的DMTO項目原設計、建設的大氣污染物排放標準為GB 16297—1996《大氣污染物綜合排放標準》，而在2015年環保部和國家質量監督檢驗檢疫總局發布了GB 31571—2015《石油化學工業污染物排放標準》，新標準中大氣污染物排放中的顆粒物含量由原標準中的120mg/m3降低至20mg/m3，對大氣污染物特別限值排放地域，顆粒物排放標準降至20mg/m3。為滿足GB 31571—2015標準要求，DMTO裝置需設置煙氣除塵設施，再生煙氣經煙氣除塵設施處理達標后才能排放。煙氣除塵技術在煉化、冶金、熱電等行業已得到十分廣泛的應用，除塵器分離煙氣的催化劑顆粒以達到凈化煙氣的目的。

針對DMTO裝置再生煙氣的特點，目前國內開發了多種煙氣除塵技術，本文選取可用于同一規模的DMTO裝置的過濾器除塵技術、濕法除塵技術進行對比。過濾除塵技術主要介紹現已應用的波爾過濾器技術與布袋除塵技術，波爾過濾器安裝在再生器三級旋風分離器出口；由于布袋除塵設施濾布材料性能限制，袋式除塵設施一般布置在余熱鍋爐與煙囪之間；濕法除塵設施安裝在余熱鍋爐末端，經濕法處理后的煙氣直接排入煙囪。

1 過濾除塵技術

1.1 過濾器除塵技術

目前國內采用過濾器除塵技術以南京惠生清潔能源公司及山東陽煤恒通化工股份有限公司為代表。南京惠生清潔能源公司與山東陽煤恒通化工股份有限公司采用美國UOP公司開發的甲醇制低碳烯烴技術，設計規模為90萬t/a甲醇制烯烴。采用配套的MTO-100催化劑（SAPO-34），設計規模為甲醇處理量80萬t/a。設計再生煙氣流量為33 000Nm3/h。兩家公司規模及專利商均相同，使用同樣煙氣除塵方案。

1.1.1 除塵原理

采用波爾噴射脈沖反吹過濾技術。采用高效過濾材料將固體顆粒攔截在濾芯表面，工藝氣體通過濾芯表面進入濾芯中部，隨后進入罐體頂部，排入煙囪。隨著工藝氣體帶來的粉塵顆粒附著在濾芯外側，形成一層濾餅并造成壓降，在設計壓降和時間控制下，啟動反向瞬間吹掃，使濾餅脫落。

1.1.2 使用效果

旋風出口煙氣催化劑顆粒含量約200mg/m3（標），經過濾器除塵后，排煙顆粒含量為5~8mg/m3（標），最大采樣分析結果為13mg/m3（標）（過濾器出口顆粒物含量未正式標定，數據僅為采樣分析結果）。過濾器自2013年9月22日投入使用，使用過程中維護簡單，未出現過異常狀況。

1.1.3 關鍵設備描述

波爾過濾器包括：過濾器本體、反吹氣體罐、自動控制系統、工藝管線/閥門、配電系統等。具體工作狀態如表1所示。

表1 波爾過濾器運行參數

1.1.4 項目投資

此項目核心價值部分在于過濾器濾芯。煙氣流量大小與濾芯數量有關，也直接涉及到項目投資大小。以南京惠生公司為例，再生器設計煙氣流量為27 360m3（標）/h（正常）/33 000m3（標）/h（最大），投資費用約5 000萬元。且濾芯為耗材部件，波爾公司向企業保證濾芯使用壽命為4a，對于長周期使用，更換濾芯將會是一筆不小的費用。

1.2 布袋除塵技術

布袋除塵技術早期在電力、冶金等行業使用較多，此項技術也已趨于成熟。但對于DMTO工藝中仍無使用先例。目前國內甲醇制烯烴項目中選用布袋除塵技術的是富德（寧波）能源化工發展有限公司及富德（常州）能源化工發展有限公司。兩家企業正處在布袋除塵項目使用階段，均采用由中科院大連化物所、中石化洛陽工程有限公司和新興能源科技有限公司聯合研發的DMTO技術。富德（寧波）能源化工發展有限公司項目規模為180萬t/a。富德（常州）能源化工發展有限公司項目規模為100萬t/a。

兩家富德能源化工發展有限公司現均采用DMTO專用催化劑（CM05），催化劑再生系統煙氣經三級旋風分離系統后進入余熱鍋爐回收余熱，后經煙囪排至大氣，因國家工業廢氣粉塵排放達標的需要，各建一套煙氣中催化劑粉塵脫除系統。

1.2.1 除塵原理

LLJP系列長袋低壓脈沖袋式除塵器的氣體凈化方式為外濾式。煙氣經過布袋，粉塵被濾袋阻擋，吸附在濾袋的外表面，過濾后的潔凈氣體穿透濾袋進入上箱體并通過排風總管排放，除塵器濾袋表面的粉塵越積越厚，通過定期清灰方式出去。

1.2.2 使用效果

旋風出口煙氣催化劑顆粒含量約200mg/m3（標），經過濾器除塵后，排煙顆粒含量為8~12mg/m3（標），最大采樣分析結果為14mg/m3（標）（過濾器出口顆粒物含量未正式標定，數據僅為采樣分析結果）。布袋過濾器自2017年11月投入使用，已使用接近5a時間，使用過程中維護簡單，未出現過異常狀況。

1.2.3 關鍵設備描述

殼體、鋼支架、濾袋及花板組件、噴吹清灰裝置、進出風管、壓縮空氣系統、閥門、保護系統、控制系統及其他部分共同組成了除塵器的過濾系統，濾袋為主要耗材部件。具體設備明細如表2所示。

表2 布袋過濾器設備及運行條件表

1.2.4 項目投資

煙氣流量大小與濾芯數量有關，涉及到整個除塵設備布置大小，會影響項目總投資。富德（寧波）能源化工發展有限公司除塵系統投資總費用為454萬元；富德（常州）能源化工發展有限公司除塵系統投資總費用為389萬元，一次性投資相對較小。以濾袋為主要耗材，濾袋更換也將成為項目維護的費用，另外濾袋更換頻次勢必比過濾器濾芯更換頻次高，由于更換濾袋引起裝置局部停工也將會造成裝置潛在能耗增加。

2 濕法除塵技術

濕法除塵技術在電廠及催化煉油裝置使用較為廣泛。目前使用在DMTO工藝中的有聯泓新材料有限公司及寧夏寶豐能源集團公司。聯泓新材料有限公司設計規模100萬t/a。寧夏寶豐設計規模180萬t/a。

2.1 除塵原理

除塵系統主要包括預洗滌系統和文丘里洗滌系統，煙氣進入除塵系統，與循環水逆流接觸，粉塵顆粒被洗滌在塔底，氣體向上，從塔頂排至排氣筒，無霧氣產生，不結垢且壓降低，能自行清洗。

2.2 使用效果

旋風出口煙氣催化劑顆粒含量約200mg/Nm3，經除塵激冷塔、列管式文丘里洗滌塔后，排煙顆粒含量能保持在15mg/Nm3。排煙溫度能不超過60℃。過濾器自2014年11月29日投入使用，使用過程中維護簡單，已平穩運行近8a。

2.3 關鍵設備描述

濕法除塵技術關鍵設備如表3所示。

表3 濕式除塵關鍵設備

2.4 項目投資

聯泓新材料有限公司DMTO裝置尾氣除塵洗滌系統總投資約為1 800萬元，一次性投資相對較大。

3 除塵方式性能對比

通過表4三種除塵方式的性能對比，可以看出三種除塵方式均可滿足環保新標準要求，操作平穩，使用周期長。其中波爾過濾器系統除塵運行費用低，但其一次性投資高且維護成本極高；布袋除塵系統除塵運行費用低，一次性投資低且維護成本較低；濕法除塵技術運行費用較高，一次性投資較高。

表4 三種除塵方式的性能對比

4 結束語

近年來我國環保要求日漸提高，DMTO技術對煙氣除塵系統的研究已逐步形成。DMTO工藝催化劑硬度大，顆粒小，在工藝選擇時要充分結合DMTO工藝特點。

布袋除塵技術具有工藝流程簡化、系統結構簡單、設備投資低、無二次污染等特點。目前布袋除塵技術的布袋質量只能維持連續運行3a，布袋的性價比不高。后期可研發性價比高的布袋來降低維護費用，這樣布袋除塵技術在未來MTO行業內將具有較強的市場競爭力。