221-关于催化裂化再生烟气脱硫除尘采用FSC负压式循环流化床半干法工艺思考

        前段时间，看到一篇关于催化裂化再生烟气实现超低排放工业实践的文章，谈及采用FSC负压式循环流化床半干法工艺针对催化裂化再生烟气常用钠碱湿法脱硫工艺的比较，对其工艺进行思考分析并在此与大家一起探讨。

       在目前国内外催化裂化装置再生烟气脱硫工艺中，最常采用的是钠碱湿法脱硫工艺，比如Exxon公司WGS工艺、Dupont公司的EDV工艺、孟莫克公司的Dyna-Wave工艺以及中石化在此基础上融合前述工艺优点推出的湍冲文丘里工艺等，均为钠碱湿法脱硫工艺，在本人关于羽叶分离除雾技术用于重催装置烟气湿法脱硫技术升级改造相关技术帖中均有述及。
       而FSC负压式循环流化床半干法工艺，则是某东南沿海环保企业与某**石化企业在荆州首次实践的工艺。从相应文章得知，其把火电行业和钢铁行业石灰法工艺结合到催化裂化装置烟气脱硫应用中，采用大功率风机从脱硫塔后抽吸产生足够负压，在脱硫塔入口管线新鲜原烟气与循环烟气汇合后把送入的新鲜消石灰与循环的固体颗粒物一并抽入脱硫塔，在文丘里喷管加速下形成流化，并与塔内喷入的少量水雾润湿反应脱硫工艺。

        如其文中所说，我认同其从客观工艺上讲的相对于湿法工艺的优点：省去废水循环环节设备设施及能耗、排烟温度高而烟气拖尾短、水耗更低。

       但该文述及的FSC负压式循环流化床半干法工艺流程完整性及其它优点表述，则很值得商榷！下面，一起来细致讨论。

       首先，从其提供的工艺流程图看，这个21年设计22年建成的装置其实沿袭了传统火电行业、钢铁行业烟气脱硫工艺惯用的锅炉烟气脱硫塔旁路设置，即原始烟气经水封旁路可直接通往烟囱。现在烟气脱硫装置不允许再设置旁路，避免夜晚人为降低水封把原始烟气直通烟囱这样违规方式。见下附图：

FSC负压式循环流化床半干法工艺是一种新型的烟气脱硫除尘技术。相比传统的钠碱湿法脱硫工艺，FSC负压式循环流化床半干法具有以下优点：

1. 脱硫效率高：FSC负压式循环流化床半干法能够有效去除催化裂化再生烟气中的二氧化硫，脱硫效率可达到90%以上。

2. 节约资源：与钠碱湿法脱硫工艺相比，FSC负压式循环流化床半干法无需使用大量的碱液作为吸收剂，因此可以节约资源。

3. 废水排放少：钠碱湿法脱硫工艺会产生大量废水，而FSC负压式循环流化床半干法不需要大量补充水分，废水排放量明显减少。

4. 设备投资少：FSC负压式循环流化床半干法工艺相对简单，设备投资相对较少。

5. 操作维护方便：FSC负压式循环流化床半干法工艺操作简单，维护方便。

然而，FSC负压式循环流化床半干法也存在一些问题需要解决：

1. 除尘效果有待提高：FSC负压式循环流化床半干法对于粉尘的除尘效果还有待提高。

2. 脱硫副产物处理：FSC负压式循环流化床半干法脱硫副产物中含有重金属等有害物质，需要进行有效处理和处置。

总结来说，FSC负压式循环流化床半干法工艺在催化裂化再生烟气脱硫除尘方面具有一定的优势，但仍需要进一步完善和改进。
.

       从上述流程图可以看出，其脱硫吸收塔采用烟气与消石灰、循环固体物料一起流化工艺。一者烟气量很大，二者新鲜消石灰与布袋除尘器分离下来的粉尘颗粒物一起借助新鲜原烟气和循环烟气一起稳定流化运行，可不是一件理论概念上简单的技术。即便催化裂化装置催化剂再生流化工艺要保持连续稳定性都不容易，“跑剂”事故司空见惯，况乎烟气脱硫塔？因此，对该工艺的烟气脱硫塔流化连续稳定性运行存疑。

      第二，该文说其FSC负压式循环流化床半干法用于催化裂化再生烟气脱硫，能够把烟气中的SO2和几乎全部的SO3酸性成分除去，而钠碱湿法脱硫工艺却不能够高效脱除烟气中的SO3。请见附件截图。

luoli519 发表于 2023-09-01 16:05
从上述流程图可以看出，其脱硫吸收塔采用烟气与消石灰 ...

非常感谢您的观点。确实，对于任何新型技术，都需要经过长时间的实践和验证才能确保其稳定运行和可靠性。对于FSC负压式循环流化床半干法工艺来说，烟气脱硫塔的流化连续稳定性是一个关键的技术难题。与传统的湿法脱硫工艺不同，FSC负压式循环流化床半干法工艺中需要同时控制烟气、消石灰和循环固体颗粒物的流化行为，确保它们在塔内形成稳定的流态。这需要对流化介质的选择、喷射技术和控制参数等进行精确的设计和调整。此外，还需要注意消石灰的质量和含水率，以及固体颗粒物的循环量控制，以确保吸收效果和除尘效果的稳定。因此，在实施该工艺时，需要充分考虑烟气脱硫塔的流化行为，并采取有效的措施来确保其连续稳定运行。
.

        我对此质疑。根据酸碱中和反应机制，首先是烟气中的酸性气体SO2、SO3与水成酸释放氢离子、消石灰与水结合释放氢氧根离子；然后才是本质上的酸碱中和反应氢离子氢氧根离子传质反应成水。
        难不成其半干法本身难成溶液环境前提条件下，其酸性气体SO2和SO3与水成酸释放氢离子、消石灰与水结合释放氢氧根离子、酸碱中和反应氢离子氢氧根离子传质反应成水过程会比湿法脱硫溶液环境传质反应阻力更小而传质反应更快？违背原理的实践很可能是虚妄的，不可信。
      

       该文作者进一步向读者对比陈述说：在脱除SO2效率方面，钠法脱硫除尘装置是“可”满足超低排放要求，而其FSC半干法脱硫除尘装置则是满足超低排放要求；在脱除SO3效率方面，钠法脱硫除尘装置是“很差，遇水形成硫酸雾很难脱除”，而其FSC半干法脱硫除尘装置则是“几乎全部脱除”。请见附图摘录。

luoli519 发表于 2023-09-01 16:36
我对此质疑。根据酸碱中和反应机制，首先是烟气中的酸 ...

感谢您的观点。您提到的酸碱中和反应机制是正确的，根据化学原理，酸性气体SO2和SO3与水进行反应形成酸和碱，并在传质过程中发生酸碱中和反应生成水。在传统的湿法脱硫工艺中，这种酸碱中和反应是在溶液环境下进行的，因此传质速率相对较快。而对于FSC负压式循环流化床半干法工艺，由于烟气和固体颗粒物的流化状态，酸碱中和反应发生在颗粒物的表面，并且没有明显的液相存在。因此，传质反应阻力可能会增加，传质速率相对较慢。因此，对于FSC负压式循环流化床半干法工艺来说，确实存在着传质反应速率较慢的问题，需要通过合适的设计和操作参数来优化传质效果。我非常认同您对实践的质疑，只有经过长期实践和验证，才能确保这种工艺的可行性和有效性。
.

       通过上述文章截图可知：
1、FSC半干法脱硫除尘装置在脱除SO2效率方面，2020年8月13日烟气排放指标为11.7mg/m^3, 2020年9月2日烟气排放指标为13.7mg/m^3。该烟气残留SO2量低吗？钠碱法脱硫塔排出烟气中SO2残留量通常都在11mg/m^3以下，不少企业钠碱法脱硫塔排出烟气中SO2残留量通常都在5mg/m^3以下。到底哪种工艺装置脱除SO2效率更高，我想大家都知道的。
2、FSC半干法脱硫除尘装置在脱除SO3效率方面，该工艺压根缺乏数据甚至就没有测过SO3残留率。既然没有数据证明，凭啥就说自己的工艺装置效果好别的工艺装置效果差呢？催化裂化装置再生烟气中SO3含量本身就比SO2低很多。无论是SO2还是SO3酸性气体参与中和反应，需要通过溶液方式更快传质传热。凭什么说钠碱法脱硫装置脱除SO3效率方面“很差，遇水形成硫酸雾很难脱除”？那FSC半干法脱硫除尘装置脱除SO3的反应机制本质会不同于钠碱法脱硫装置脱除SO3采用的酸碱中和反应机制？

       该文作者文中陈述，FSC负压式循环流化床半干法脱硫除尘工艺装置与钠碱湿法脱硫工艺装置运行陈本相当，但电耗有优势。请见如下截图：

       我不认为 FSC负压式循环流化床半干法脱硫除尘工艺装置在减少电耗上有优势。
       诚然，FSC负压式循环流化床半干法脱硫除尘工艺装置可以减省废液循环装置电耗。但FSC负压式循环流化床半干法脱硫除尘工艺装置在大功率引风机对大流量烟气形成强负压流态化需要电耗很高，很难说可以低于钠碱法烟气脱硫装置电耗。
       在布袋除尘器投资、压缩空气吹除、蒸汽吹扫及能耗、维护费用，也很难说比钠碱法烟气脱硫工艺废水循环装置低。
        

       超低排放指标，除却硫氧化物、氮氧化物外，还有粉尘颗粒物限值。大家知道，催化裂化装置烟气携带不少催化剂细碎颗粒物以及脱硫形成的硫酸盐粉尘颗粒物需要脱除。在钠碱法湿法脱硫工艺中，外加成盐物质为氢氧化钠可以采用95%甚至99%纯度很高的苛性钠。而FSC负压式循环流化床半干法工艺中，外加成盐物质为消石灰其有效反应物含量只有80%至90%而携带其它非有效反应成分粉尘，且布袋除尘器在间歇性压缩空气吹除和蒸汽吹扫时发生粉尘随气流逃逸是司空见惯的问题。而由布袋除尘器分离下来的颗粒物及未反应完全的碱性粉尘，还需循环加入烟气气流而加重了布袋除尘器工作负荷并影响分离效率。且烟气过滤效果受布袋过滤精度影响明显。排放烟气含尘颗粒物连续稳定性未必强于钠碱湿法脱硫工艺。

感谢楼主的分享。
从运行稳定性和能耗方面，这篇文章的结论也有值得商榷的地方。

脱硫塔设置在布袋前面，喷入了水。易造成布袋结疤，会大幅度增加布袋的阻力和穿漏率。大概率是没法降低粉尘含量的（除非后面再串接除尘装置）。

引入“烟气再循环”只是为了增加进入脱硫吸收塔的气量。温度比较低，没明白对脱销、脱硫有何好处。好处是没增加排气量，但增加了引风机的负荷，相比湿法脱硫耗电量增加是大概率的事。

加入脱硫剂（消石灰）仅靠负压的吸入，稳定给定量是比较困难的，给料装置需要单独设计，并考虑防堵。

文丘里混合后的喘动、加入水、充分混合，有些类似喷雾干燥的思路（压头不能低了）。粘接、防堵可能是运行人员头疼的问题。

另外“夜班降水封、开旁通”是不太容易出现的问题。现在烟囱都装了在线监测仪，超标了会报警。

pzhmotor 发表于 2023-9-4 10:47
感谢楼主的分享。
从运行稳定性和能耗方面，这篇文章的结论也有值得商榷的地方。

        如果烟囱都装了在线监测仪，超标了会报警，请让专业人员深夜常常靠近各地的火电企业、钢铁企业、煤化工企业、炼化企业烟囱附近去一探究竟，就会明白什么叫摆设蒙人。

luoli519 发表于 2023-9-8 20:17
如果烟囱都装了在线监测仪，超标了会报警，请让专业人员深夜常常靠近各地的火电企业、钢铁企业、 ...

别的地方不知道，最近几年四川省大概率没几个人还敢乱来。

我这就有锅炉，包括厂里窑炉烟囱上的尾气数据都要远传县、市、省环保局，小时超标了就会有人打电话来。（不装是不允许生产的）
启炉、故障都需要标定，向环保局说明。
环保局委托专业机构不定期地比对校验，误差大了也要被修理。采样仪都有专门的公司维护。

我们也属于国内前三的钢铁集团，火电、煤化工、炼钢炼铁都有，真不敢想有人敢糊弄。
各级环保督察明访、暗访、无人机、民间组织......查到了发通报，从上到下都会被修理，代价太大了。（维保单位有个小兄弟动了其它企业监控室里的摄像头，都**了十五天）

       东南、西南区域的企业和居民环保意识强，当地环保部门执法也严。而东北、西北区域则明显不然。中央**部门需要花大力气整治，不是区区两次巡查回头看就能有效解决问题。