第49卷第12期 当 代 化 工 Vol.49，No.12 2020年12月 Contemporary Chemical Industry December，2020
收稿日期： 2020-10-09
作者简介： 李睿（1991-），男，辽宁省抚顺市人，助理工程师，硕士，2018年毕业于辽宁石油化工大学。E -mail：**********************。
李 睿
（中国石油化工股份有限公司大连石油化工研究院，大连 116041）
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摘 要： 随着国民环保意识的逐步提升，工业烟气的治理愈发受重视。目前，相关文献报道的烟气脱硫技术有200余种，其中有近20种技术已经实现了工业应用，包括湿法、干法、半干法。但是，基于FCC 再生烟气的特殊性，适用于FCC 再生烟气的脱硫技术有限。介绍了EDV、WGS、动力波洗涤、双循环新型湍冲文丘里等在FCC 再生烟气脱硫领域得到广泛应用的工艺技术及相关工艺流程。此外还就FCC 烟气脱硫脱硝一体化技术进行了简单梳理。关 键 词：再生烟气；烟气净化；脱硫技术；脱硫除尘；脱硫脱硝一体化
中图分类号：TE624.4+8 文献标识码： A 文章编号： 1671-0460（2020）12-2862-06
Introduction of Catalytic Cracking Regeneration
Flue Gas Desulfurization Technology
LI Rui
（Sinopec Dalian Research Institute of Petroleum and Petrochemicals, Dalian 116041, China ）
Abstract : With the gradual deepening of people's awareness of the hazards of smog, the treatment of industrial flue gas has been paid more and more attention. At present, there are more than 200 kinds of flue gas desulfurization technologies reported in related literatures, among which nearly 20 kinds of technologies have been applied in industry, including wet method, dry method and semi-dry method. However, based on the particularity of FCC regenerated flue gas, the desulfurization technology suitable for FCC regenerated flue gas is limited. In this article, EDV , WGS, power wave washing, dual-cycle new turbulent venturi and other process technologies and related processes widely used in the field of FCC regeneration flue gas desulfurization were introduced. In addition, the FCC flue gas desulfurization and denitrification integrated technology was briefly reviewed.
Key words : Regeneration flue gas; Flue gas purification; Desulfurization technology; Desulfurization and dust removal; Integrated desulfurization and denitrification
2013年1月，我国17个省级行政区，约四分
之一的国土被雾霾“占领”，影响了全国近6亿 人[1]。雾霾形成的关键在于大气中稳定悬浮的颗粒
物。这些颗粒物部分来自自然界，但更多部分来自
人类活动：从烹调油烟到场地扬尘、从车辆尾气到
工业烟尘等。这些人类活动产生的污染物有些“天
生”就是颗粒物，以“一次颗粒物”的形式直接排
放至大气中。但更多的时候，污染物是以气态的形
式排放至大气中，在大气环境作用下反应“进化”
成颗粒物。
工业生产是“一、二次颗粒物”的“生产大户”，据统计2013年全国人为排放源中85%的二氧化硫、
71%的氮氧化物、69%的挥发性有机物以及60%的
一次颗粒物是我国工业生产产生的[2]。其中石油化
工行业的大气污染物排放总量在涉及工业生产的各
行各业中位列第二。因此控制化工行业烟气中颗粒
物及二氧化硫、氮氧化物、挥发性有机物等颗粒物前体的排放，对大气环境治理具有重要意义。 1 烟气处理技术路线
石油化工领域的烟气治理主要包括烟气脱硫、脱硝、除尘、除雾4个方面。烟气脱硫技术路线可以分为3类：湿法脱硫、半干法脱硫、干法脱硫[3]；烟气脱硝技术路线可分为4类：洁净燃烧技术、吸收法、固体吸附法、催化还原法[4]；烟气除尘技术路线可分为3类：机械式除尘技术、电除尘技术、过滤式除尘技术[5]
，见图1、图2、图3。
目前，湿法洗涤技术是市场上应用较为广泛的FCC 再生烟气脱硫技术路线，例如EDV 技术、WGS 技术、VSS 技术、动力波逆喷塔技术、LABSORB 工艺、CANSOLV 工艺以及RASOC 工艺等[6]。国内对FCC 再生烟气技术的研究起步晚、发展快，已开发DOI:10.ki21-1457/tq.2020.12.049
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出多种湿法洗涤工艺，例如中国石化的“双循环新型湍冲文丘里除尘脱硫技术”、中国石油大学（北京）开发出的双循环文氏棒喷淋塔烟气脱硫技术 等[7]
。
图1 烟气脱硫技术路线
Fig.1 Flue gas desulfurization technology route
图2 烟气脱硝技术路线
Fig.2 Flue gas denitration technology route
图3 烟气除尘技术路线
Fig.3 Flue gas dust removal technology route
1.1 EDV 湿法洗涤技术
EDV 湿法洗涤技术自1994年工业化以来获得广泛应用。国内现有20多套FCC 装置采用EDV 湿法脱硫技术[8]。EDV 烟气脱硫系统由烟气洗涤系统和外排浆液处理系统两部分组成，使用苛性钠或者苛性镁石作为吸收剂。EDV 湿法洗涤技术的核心装置为洗涤塔，洗涤塔采用模块化设计，结构简单，系统压降小，除尘效率高，操作弹性大。结构及流程如图4
所示。
1—烟囱；2—水珠分离器；3—喷嘴；4—循环泵；5—碱液雾化喷嘴；6—烟气入口；7—吸收剂；8—外排浆液；9—循环泵。
图4 EDV 工艺流程 Fig.4 EDV process
再生烟气中SO 2和颗粒物的脱除从急冷区开始，设置的多重水雾化器使再生烟气在洗涤塔入口处迅速降温并达到饱和状态，随后待净化烟气进入洗涤塔中与脱硫浆液逆流接触脱除烟气中的SO 2。塔内设置有多层专用喷嘴，喷嘴喷射出直径约70~80 μm 的液滴[9]，形成一定密度及覆盖率的水幕，提供充足的气液接触面与烟气逆流接触。再生烟气中的SO 3会在吸收塔下部形成硫酸雾，在洗涤塔上部的滤清模块处进行脱除。滤清模块中的烟气流速先增后减（先压缩降温后降压膨胀），使烟气中的水蒸气在细颗粒物及酸雾上凝结，进而长大脱除。烟气经滤清模块后还须经历一次滤液喷淋洗涤，强化颗粒物及雾滴的脱除。在脱硫塔上部设有液滴分离器，当烟气流经液滴分离器时会产生离心加速，使烟气中夹带的液滴撞击分离器壁上，从而使之与气体分离。当吸收剂使用苛性镁石时为了防止亚硫酸镁结晶对设备造成腐蚀和磨损，需要增加空气注入系统，将空气注入循环液系统对循环浆液进行氧化。
1.2 WGS 湿法洗涤技术
WGS 湿法洗涤技术是ExxonMobil 公司20世纪
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倒档器
硅酸盐水泥熟料70年代开发的，1974年进行了首次工业应用[10]。WGS湿法洗涤系统由湿式气体洗涤器和净化处理单
元构成。该套系统的关键设备是文丘里塔和分离塔。FCC再生烟气分为多股进入文丘里管经洗涤液进行脱硫除尘处理，利用气液两相在文丘里管喉管部位的速度差所引起的惯性碰撞达到脱硫除尘的目的。烟气在喉管部和扩径段被循环液脱硫除尘后切线进入分离塔中，在洗涤器内同向旋转实现气液分离操作。分离后的烟气经丝网除雾器脱除夹带的液滴后排入大气中。在分离塔内注入苛性碱或者苏打溶液作为吸收剂并维持循环浆液的pH值，见图5。
虹吸式屋面雨水排放系统
1—烟囱；2—烟气；3—分离罐；4/5—洗涤器；6—补充水；7—外排浆液；8—循环泵；9—碱液泵；10—碱液储罐。
图5 WGS湿法洗涤流程
Fig.5 WGS process
WGS脱硫技术的文丘里洗涤器有两种，分别为JEV喷射式文丘里管和HEV高能式文丘里管。值得注意的是，当烟气压力小于10 kPa时必须选用JEV 喷射式文丘里管[11]。
1.3 VSS工艺
VSS工艺是美国NORTON公司于2001年开发出的湿法脱硫技术，其技术路线与WGS湿法洗涤技术相同，关键洗涤设备均为文丘里管系统。不同之处在于，WGS采用单一文丘里管，而后者的文丘里管成对布置[12]。
VSS技术使用碱性溶液作为吸收剂。待净化烟气进入系统后，首先经过文丘里洗涤器，与吸收剂充分接触去除烟气中的粉尘和SO X之后，烟气经切向进入分离筒内产生自旋，在离心力作用下进行气液分离。气液流体经烟囱托盘脱去液滴并消除气旋后进入除雾格栅进行除雾操作，见图6。
1.4 动力波洗涤技术
Dyna Wave动力波逆喷塔烟气脱硫技术由美国杜邦公司于20世纪70年代开发并获得专利，并在80年代末期转移至美国孟山都环境化学公司手中。孟山都随后将其应用于硫酸厂的烟气净化和更大范围内的空气污染控制中。2005年，孟山都公司出售了包括动力波洗涤技术在内的环境化学有关的业务，成立了新的MECS（孟莫克）有限公司[13]
。
1—烟囱；2—烟气入口；3—分离器；4—文丘里洗涤器；5—补充新鲜水；6—新鲜碱液；7—外排浆液。
按摩文胸图6 VSS工艺流程
Fig.6 VSS process
该技术使用NaOH作为吸收剂，流程如图7所示。将FCC再生烟气直接从逆喷管上部进入动力波洗涤塔，循环浆液从逆喷管下部与烟气逆流喷入逆喷管中。在逆喷管内气液两相高速逆向接触，在对撞区形成一个表面积大且更新迅速的液膜泡沫区，强化相间的传质、传热过程。净化后的烟气通过捕
社区搜索
沫器除沫后从烟囱排入大气中。
1—烟气；2—逆喷喷嘴；3—氧化风机；4—空气；5—浆液循环泵；6—浆液搅拌泵；7—外排浆液；8—循环浆液；9—碱液储槽；10—新鲜碱液；11—高压水；12—外排烟气。
图7 动力波洗涤技术
Fig.7 Dyna Wave process
1.5 LABSORB工艺
LABSORB工艺为美国BELCO公司开发的可再生湿法洗涤技术，采用磷酸钠溶液作为吸收剂[14]。磷酸二氢钠溶液在EDV洗涤器中进行循环脱除烟气中的SO2。同时部分循环浆液送入Labsorb再生系统中进行再生，见图8。
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1—烟气；2—预洗涤喷嘴；3—滤清模块；4—新鲜水；5—外排浆液；6—浆液循环泵；7—Labsorb再生装置；8—再生液储槽；9—水珠分离器；10—讲话烟气。
图8 LABSORB洗涤技术
Fig.8 LABSORB process
EDV部分和Labsorb再生系统由4部分组成，即预洗涤塔、吸收塔、蒸发系统和处理系统。预洗涤塔使用碱性循环水清除颗粒物和SO3；吸收塔用于吸收烟气中SO2；蒸发系统的作用是释放再生缓冲液中SO2；处理系统主要是清除积累的硫酸钠。
1.6 CANSOLV工艺
CANSOLV工艺由Shell Global Solution公司开发，选用有机胺作为吸收剂。CANSOLV再生脱硫工艺主要包括烟气预洗涤、SO2吸收、吸收剂再生、吸收剂净化等单元。再生烟气在文丘里预洗涤器中与冷水逆流接触、急冷降温，对烟气中的粉尘等颗粒物进行脱除。经预洗涤处理后的烟气经旋流分离器脱去夹带雾滴后与再生富胺液逆流接触，对烟气中的SO2进行脱除。处理后的烟气排入大气，吸收SO2后的吸收剂溶液进入吸收剂再生系统进行再生及净化操作，见图
9。
1—烟气；2—文丘里洗涤器；3—净化烟气；4—SO2吸收塔；5—旋流分离器；6—胺液净化装置；7—富胺液；8—贫/富胺液换热器；9—新鲜水；10—贫胺液；11—外排污水。
图9 Cansolv工艺流程图
Fig.9 Cansolv process 1.7 DRG工艺
FCC装置使用EDV湿法洗涤技术进行脱硫除尘操作时，脱硫塔和循环管道容易发生磨损及堵塞，影响脱硫系统的运行稳定性。为解决此问题，中国石化和中国航天动力技术研究院对双碱法烟气脱硫技术开展了研究。由中国石化北京化工研究院、中国石化燕山分公司和中国航天空气动力技术研究院共同开发出DRG催化裂化再生烟气脱硫技术。该技术实质是将双碱法与气动脱硫技术进行的一种整合，采用NaOH作为吸收剂[15]，采用石灰乳对脱硫塔外排浆液进行再生操作。再生后的NaOH返回脱硫塔循环使用，再生后的石灰乳进行沉降氧化形成石膏，实现碱液的再生循环。
DRG脱硫除尘系统主要由脱硫塔、NaOH再生装置和石膏制备装置组成，脱硫塔流程及脱硫原理同EDV工艺相同。不同之处在于，脱硫塔浆液在塔底沉淀后，上清液进入NaOH再生系统进行再生。再生系统中添加氢氧化钙（石灰乳）溶液，与吸收液中亚硫酸钠反应生成NaOH和亚硫酸钙，实现吸收液的再生，见图
10。
1—外排烟气；2—烟气脱硫塔；3—再生碱液；4—酸化塔；5—待处理烟气；6—沉淀器；7—泥浆；8—外排废水；9—新鲜石灰乳；10—再生管；11—浓缩罐；12—软化罐；13—酸化罐；14—氧化罐；15—石膏脱水。
图10 DRG工艺流程图
Fig.10 DRG process
1.8 双循环新型湍冲文丘里除尘脱硫技术
中国石化大连（抚顺）石油化工研究院以高效双循环除尘脱硫塔为核心开发了“双循环新型湍冲文丘里除尘脱硫技术”[7]。此技术采用了专有的文丘里及湍冲组件，形成了烟气分级处理、吸收液分级配比的工艺，见图11。
FCC再生烟气首先进入除尘激冷塔，通过文氏格栅及湍冲喷淋处理进行除尘降温操作，脱除烟气中大部分粉尘颗粒及二氧化硫等杂质，同时烟气降
2866 当 代 化 工 2020年12月 温至饱和温度。处理后的烟气进入综合塔后上行再
次经过文氏格栅使细颗粒物及二氧化硫得到进一步脱除。之后，烟气经吸收剂喷淋除去剩余颗粒物及二氧化硫。最后烟气经过高效除雾器除雾后排入大
气。
1—外排烟气；2—烟气脱硫塔；3—再生碱液；4—酸化塔；5—待处理烟气；6—沉淀器；7—泥浆；8—外排废水；9—新鲜石灰乳；10—再生管；11—浓缩罐；12—软化罐；13—酸化罐；14—氧化罐；15—石膏脱水。
图11 双循环新型湍冲文丘里工艺流程 Fig.11 Double-circulation turbulent Venturi process
2 FCC烟气脱硫脱硝协同处理技术
目前从国内外技术发展情况来看，烟气治理技术已经由针对单一污染物进行脱除向多污染物协同处理的方向转移，通过吸附催化转化等手段实现SO2、NO X及其他污染物的同步脱除。目前同时进行烟气脱硫脱硝的技术分为两条路线：联合脱硫脱硝及协同脱硫脱硝技术[16]。联合脱硫脱硝技术实质是烟气脱硫技术及烟气脱硝技术的一种有机结合。例如，丹麦Haldor Topsor公司研发的SNOX联合脱硫脱硝技术、Lurgi公司研发的DESONOX工艺和循环流化床工艺、B&W公司研发的SNRB工艺及干式一体化NO X/SO2技术等。而协同脱硫脱硝技术则实现了使用同一套装置或者助剂对烟气同时进行脱硫脱硝操作。例如，日本三井矿山公司引进开发的三 井-BF活性炭烟气净化工艺、美国匹兹堡能源技术中心开发的CuO烟气脱硫脱硝技术、俄罗斯门捷列夫化学工艺学院研发的尿素净化工艺、次氯酸氧化工艺等。按工艺过程其又可分为5类：固相吸 附/再生脱硫脱硝协同处理技术、气固催化脱硫脱硝协同处理技术、喷射吸收剂脱硫脱硝协同处理技术、高能电子活化氧化技术、湿法脱硫脱硝协同处理技术，见图12。
图12 烟气脱硫脱硝一体化技术路线
Fig.12 Integrated technology route for flue gas
desulfurization and denitrification
FCC再生烟气气量及含硫量小、粉尘含量大，而且硫含量及粉尘含量受上游再生操作影响大、波动剧烈，粉尘粒径小、硬度大，对脱硫脱硝处理均有一定要求[17]。目前适用于FFC再生烟气协同脱硫脱硝的多为EDV或WGS与LoTO X TM联合或者SCR 与EDV或WGS联合烟气脱离脱硝。
2.1 LoTO X TM与EDV协同处理FCC烟气脱硫脱硝
LoTO X TM臭氧法脱硝与EDV湿法脱硫协同处理FCC再生烟气技术的工艺流程仅与EDV湿法脱硫技术稍有区别，脱硫脱硝过程全在EDV湿法脱硫塔内进行。见图
13。
1—新鲜水；2—新鲜碱液；3—待处理烟气；4/5—氧气；6—臭氧发生器；7—净化烟气；8—滤清循环泵；9—烟气洗涤塔；10—浆液循环泵；11—澄清器；12—碱液；13—氧化罐；14—外排污水；15—外排泥浆；16—氧化风。
图13 LoTOxTM与EDV协同处理技术流程图
Fig.13 LoTOxTM and EDV collaborative processing
technology
