增强型RFS硫转移助剂在洛阳2#催化装置的试用

2019-08-01刘志强张新华李宗杰

山西化工 2019年3期

刘志强，张新华，李宗杰

(中国石油化工股份有限公司洛阳分公司，河南洛阳 471012)

引言

洛阳石化2#催化裂化装置设计加工能力140万 t/a，采用单器单段完全再生方式。目前，原料以加氢蜡油为主，掺炼部分减压渣油、减四线油和脱沥青油[1]。混合进料硫质量分数0.52%～0.69%，催化剂系统总量350 t，新鲜催化剂补充量5 t/d，总主风量3 000 m3/min，烟气过剩氧体积分数4%～5%。2014年新增烟气脱硫脱硝装置，采用湿法烟气脱硫脱硝工艺，和BELCO公司基于NaOH洗涤液的EDV®脱硫工艺以及LoTOxTM脱硝技术，正常生产期间，外排烟气中NOx、SOx、粉尘含量均能达到环保标准要求。随着装置负荷提高，掺炼渣油比例增加以及重污染天气时间段增加，2#催化脱硫脱硝装置存在碱液消耗量大，塔负荷较高，外排废水盐含量高的问题[2-3]。

为适应当前和未来的加工模式，解决上述环保问题，决定试用石科院研发的增强型RFS硫转移助剂。在40 d的试用期间，脱硫脱硝塔入口烟气中SO2质量浓度下降78.6%，总碱液消耗量下降43.5%，外排废水溶解性固体质量浓度下降55.6%，不仅解决了碱液消耗量大的问题，缓解了装置负荷，还进一步优化了外排烟气SOx指标，取得预期效果。

1 硫转移助剂反应机理

硫转移助剂是一种物化性质与常规FCC催化剂相近的固体微球催化助剂。一般通过小型加料等方式进入再生器与SOx反应，选择性地催化氧化SO2生成SO3，并被硫转移助剂中的金属氧化物吸附、反应，形成稳定的金属硫酸盐，随催化剂进入提升管。提升管反应器中原油裂解会产生低碳烃和氢气，金属硫酸盐在这种强还原条件下被还原成金属氧化物、硫化物和硫化氢。进一步进入汽提段后，在汽提蒸汽的的作用下，金属硫化物变为金属氧化物和硫化氢，硫化氢随干气进入气体脱硫装置进一步处理，从而减少烟气中的硫含量[4-6]。

各工段反应机理见式(1)～式(6)。

再生器内：

(1)

(2)

(3)

提升管内：

(4)

(5)

汽提段内：

(6)

2 增强型RFS硫转移助剂较常规助剂的优势

石科院在常规RFS09硫转移助剂技术基础上，开发了增强型RFS硫转移剂，采用了双孔改性镁铝尖晶石载体技术，优化了助剂孔结构，改善了硫转移助剂的还原再生性能。针对性地提高了其中关键活性组分MgO的含量，进一步提高了SOx的捕集效率；同时，对储氧组分含量进行了调整，以进一步提高助剂在过剩氧含量较低、包括贫氧条件下对SOx的脱除效率。此外，对助剂的制备工艺进行了优化，以保持较好的耐磨损性能，适应催化装置对磨损指数的要求，避免助剂跑损对SOx脱除效率及装置操作造成不利影响。常规型助剂与增强型助剂性质对比见表1。

表1 RFS09与增强型RFS硫转移助剂性质对比

3 加注方案及试用条件

3.1 加注方案

根据2#催化裂化装置实际生产运行状况，制定以下加注方案：

1) 快速加注阶段：从2018年12月24日开始按加注硫转移助剂360 kg/d，连续加注20 d，占系统总藏量2%。

2) 稳定加注阶段：从2019年1月13日开始按加注硫转移助剂90 kg/d，连续加注20 d，新鲜剂补充量4.5 t/d，助剂占新鲜剂2%。

3.2 试用条件

1) 增强型RFS硫转移助剂试用量9.0 t，共试用40 d。

2) 助剂注入位置：通过原CO助燃剂加注设施人工向再生器加入。

3) 加助剂前、后原料性质和装置主要操作参数稳定。

4 增强型RFS硫转移助剂试用效果

4.1 加剂前、后脱硫脱硝注碱量变化(见表2)

表2 加剂前、后耗碱量对比

由表2可知，加注增强型RFS硫转移助剂前，脱硫脱硝装置总耗碱量平均为650.8 kg/h，快速加注期为382.7 kg/h，较加注前下降41.2%，平稳加注期为353.2 kg/h，较加注前下降45.7%。2019年2月3日停止加注后，总耗碱量上升至468.2 kg/h，较加注期间上升24.6%。

4.2 加剂前后脱硫脱硝入口烟气SO2含量变化(见图1)

图1 加剂前后SO2变化趋势

由图1可知，使用增强型RFS硫转移助剂前，脱硫脱硝塔入口烟气SO2质量浓度平均为1 565 mg/m3，加剂期间平均为334 mg/m3，SO2脱除率达78.6%。

4.3 脱硫脱硝外排废水溶解性固体变化(见图2)

图2 加剂前后外排废水溶解性固体趋势

由图2可知，增强型RFS硫转移助剂使用前，脱硫脱硝外排废水溶解性固体质量浓度平均为15 516 mg/L，加剂期间平均为6 886 mg/L，较加剂前下降55.6%。停用硫转移助剂后平均为11 375 mg/L，较加剂期间上升50.6%。

5 创造效益

平稳加注增强型RFS硫转移助剂期间，脱硫脱硝注碱量下降45.7%，平均节省碱液297.6 kg/h，全月按31 d计算，月节省碱液221.4 t，碱液价格按1 200元/t计算，月节省碱液费用26.57万元，增强型RFS硫转移助剂5万元/t，平稳期每天90 kg加注，化学试剂费用为13.95万元/月。月降低成本12.62万元，全年降本151.44万元。