一种基于催化裂化装置的三段式脱白系统的制作方法

本发明涉及烟气处理领域，特别是涉及一种基于催化裂化装置的三段式脱白系统。

背景技术：

目前国内炼化企业fcc（催化裂化）装置一般采用湿法脱硫工艺进行烟气脱硫。此脱硫工艺一般采用把余热锅炉来的中低温烟气（~150~200℃）采用水急冷方法把烟气温度降低至脱硫反应需要温度，急冷后的烟气进入脱硫塔，利用碱液喷淋洗涤中和技术，去除烟气中的二氧化硫，与此同时大量水被气化后进入烟气之中，导致烟气温度降低到与烟气的水露点温度接近。烟气经过湿法脱硫碱液的洗涤，呈饱和状态且含有游离水滴。

烟气急冷需要消耗大量的新鲜水，这些水气化后随着急冷后的烟气进入脱硫塔参与脱硫反应。最后一部分随反应后的产物进入脱硫塔下部的碱液池，一部分随烟气排入大气。

在整个流程中，烟气由锅炉出口温度急冷至脱硫反应需要温度才能进入脱硫塔进行反应，这部分的烟气余热（包括显热和烟气中水蒸气潜热）被浪费掉了。而为了把烟气冷却下来，还要消耗大量新鲜水，又是对宝贵水资源的浪费。

烟囱排出的湿烟气与温度较低的环境空气发生接触，烟气降温，在此过程中烟气中所含水蒸汽过饱和凝结，凝结水滴对光线产生折射、散射，从而使烟羽呈现出白色或者灰色的“湿烟羽”（俗称“大白烟”、“白雾”等）。湿烟气排放时，“烟羽”的抬升高度会有所降低，扩散效果相对较差，污染物在烟囱附近的落地浓度会增加，加重灰霾现象，影响能见度。在环境温度低、除雾效果较差时，则有可能发生“烟囱雨”现象，同时不利于烟气抬升扩散，甚至会加剧局部酸雨，腐蚀工程设施及建筑物等。湿烟羽现象严重影响了周边居民的生产生活，削弱了公众对环境保护工作的满意度，国家和地方有关政府部门也对湿烟羽的控制提出了要求。

技术实现要素：

本发明主要解决的技术问题是提供一种基于催化裂化装置的三段式脱白系统，具有可靠性能高、环保节能、成本低等优点，同时在烟气处理的应用及普及上有着广泛的市场前景。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：

提供一种基于催化裂化装置的三段式脱白系统，其包括二级烟气换热器、洗涤塔、一级烟气换热器、烟气加热器、锅炉水系统，

用于接收从锅炉中送出的待处理烟气的所述二级烟气换热器通过急冷烟气管道与所述洗涤塔相连接，所述洗涤塔通过洁净烟气管道与所述一级烟气换热器相连接，所述一级烟气换热器通过管道与所述烟气加热器、所述锅炉水系统、所述二级烟气换热器相连接，所述烟气加热器与所述锅炉水系统相连接，所述二级烟气换热器和所述烟气加热器通过废弃冷凝水管道与碱液池相连接。

在本发明一个较佳实施例中，所述锅炉与所述二级烟气换热器之间设置有增压风机。

在本发明一个较佳实施例中，所述锅炉与所述二级烟气换热器之间设置有除尘器；所述除尘器上连接有用于输送进行换热的待处理烟气的回流管道，所述回流轨道穿过所述烟气加热器，并与所述洗涤塔相连接。

在本发明一个较佳实施例中，所述增压风机与所述二级烟气换热器之间设置有除尘器。

在本发明一个较佳实施例中，所述锅炉与所述除尘器之间设置有三级烟气换热器。

在本发明一个较佳实施例中，所述增压风机与所述除尘器之间设置有三级烟气换热器，所述三级烟气换热器与所述二级烟气换热器相连接。

在本发明一个较佳实施例中，所述二级烟气换热器与锅炉热力除氧器相连接。

在本发明一个较佳实施例中，所述锅炉热力除氧器与所述三级烟气换热器相连接。

在本发明一个较佳实施例中，所述碱液池上连接有碱液泵，所述碱液泵通过管道与所述洗涤塔或废液处理系统相连接。

在本发明一个较佳实施例中，所述增压风机上连接有用于输送进行换热的待处理烟气的回流管道，所述回流管道穿过所述烟气加热器，并与所述洗涤塔或除尘器相连接。

本发明的有益效果是：可以有效的利用回收烟气低温余热和冷凝水，同时减少甚至取消用新鲜水急冷烟气，从源头上减少烟气含湿量，达到节能、节水、减排、脱白的目的，提高装置的能源综合利用率，降低装置的能耗。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：

图1是本发明的一种基于催化裂化装置的三段式脱白系统具体实施例一中使用脏烟气作为循环热源的结构示意图；

图2是本发明的一种基于催化裂化装置的三段式脱白系统具体实施例一中使用其他循环热源的结构示意图；

图3是本发明的一种基于催化裂化装置的三段式脱白系统具体实施例二中烟气从烟气加热器中回到除尘器中的结构示意图；

图4是本发明的一种基于催化裂化装置的三段式脱白系统具体实施例二中烟气从烟气加热器中回到洗涤塔中的结构示意图；

图5是本发明的一种基于催化裂化装置的三段式脱白系统具体实施例二中使用其他循环热源的结构示意图；

图6是本发明的一种基于催化裂化装置的三段式脱白系统具体实施例三中使用脏烟气作为循环热源的结构示意图；

图7是本发明的一种基于催化裂化装置的三段式脱白系统具体实施例三中使用其他循环热源的结构示意图。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例包括：

烟羽的主流治理技术的特点及其原理简介

（1）“湿烟羽”主要消除技术：

（1.1）降低烟气的绝对含湿量；

（1.2）降低烟气的相对含湿量。

（2）根据“烟羽现象”的基本成因原理，结合实际生产，治理手段大致可分为三大类：烟气加热技术、烟气冷凝技术和烟气冷凝再热技术。

（2.1）烟气加热技术

烟气加热技术是对进入烟囱前的湿饱和烟气进行加热，将湿烟气的温度升高，保持湿烟气的绝对含湿量不变，相对含湿量减小，使得烟气相对湿度小于升温后的饱和湿度，从而达到消除烟羽的技术要求。

（2.2）烟气冷凝技术

烟气冷凝技术是对烟囱入口前的湿饱和烟气进行冷却，将湿烟气的温度降低，在降温过程中含湿量大幅下降，减小湿烟气的绝对含湿量。该技术可以回收大量烟气凝结水，降低烟气中烟尘颗粒物、so3等多种污染物的浓度。

（2.3）烟气冷凝再热技术

烟气冷凝再热技术是上述两种方式的组合使用。

它的湿烟羽消除机理是通过降温减少湿烟气中的绝对含湿量，使烟气中饱和水汽析出成凝结水，再将烟气再热降低湿烟气的相对含湿量，从而消除烟羽。

对采用湿法脱硫工艺的炼化企业fcc装置普遍存在的“烟羽现象”，其主要原因是脱硫塔脱硫后的烟气中含有固体颗粒物的液态水和汽态水，根本原因为进入烟囱的烟气为饱和湿烟气。

fcc装置一体化烟气节能节水减排脱白技术，只考虑在脱硫塔下游采取脱白措施，基本是为了脱白而脱白。并未考虑把脱白与烟气低温余热回收利用和冷凝水的资源化回收利用等结合起来，在脱白的同时达到节能节水减排，以提高整个装置的能源综合利用率，降低装置的能耗。

通过对现有烟羽治理相关技术的阐述，并根据fcc装置及其脱硫脱硝工艺特点，本申请提出了一种基于催化裂化装置的三段式脱白系统及其处理工艺，通过“塔前急冷-塔后深冷-烟气再热”的方法，在脱白的同时，回收烟气低温余热；减少甚至取消烟气急冷用新鲜水——从源头上减少烟气含湿量；回收净化烟气冷凝水作为锅炉给水；加热锅炉软化水减少除氧蒸汽消耗，达到节能、节水、减排、脱白的目的，提高装置的能源综合利用率，降低装置的能耗。

虽然本技术是针对炼化企业fcc装置而开发的烟气“脱白”技术，但是也同样适用于炼化企业其他装置工业炉及其他行业采用湿法脱硫的工业炉窑和锅炉，只不过需要变化的主要是用于烟气冷凝的冷媒介质，以及烟气再热的热媒介质。

具体实施例一

参阅附图1-2，无除尘器的脱白系统及流程

一种基于催化裂化装置的三段式脱白系统，其包括二级烟气换热器3、洗涤塔4、一级烟气换热器5、烟气加热器6、锅炉1、锅炉水系统7。

所述烟气加热器通过净化冷凝水管道与所述锅炉水系统相连接，同时通过排放管道将50-80℃的废气送至烟囱10排出；所述二级烟气换热器和所述烟气加热器通过废弃冷凝水管道与碱液池8相连接，所述碱液泵9抽取碱液池中的溶液并输送至所述洗涤塔，所述碱液泵也可以抽取并输送碱液池中的溶液至下一步废液处理系统中，所述二级烟气换热器与锅炉热力除氧器11相连接。

所述增压风机2或者所述锅炉通过管道与所述烟气加热器连接，所述烟气加热器也可以通过管道与其他循环热源12相连接，以满足烟气加热器中的换热需求。

用于接收从所述锅炉中送出的待处理烟气的所述二级烟气换热器通过急冷烟气管道与所述洗涤塔相连接，所述洗涤塔通过洁净烟气管道与所述一级烟气换热器相连接。当从锅炉来的烟气压力不足够克服由于系统中增加一级和二级烟气换热器和烟气加热器而增加的烟气压力时，可以在锅炉和二级烟气换热器之间增设增压风机。

所述一级烟气换热器通过脱水烟气管道与所述烟气加热器相连接，并通过净化冷凝水管道与所述锅炉水系统相连接，并通过锅炉给水管道与所述二级烟气换热器相连接。

本系统的主要流程步骤包括：

从余热锅炉来的中低温（150℃~200℃）烟气，经过增压风机增压后进入二级烟气换热器，与从一级烟气换热器来的锅炉给水换热，烟气温度降至脱硫反应所需要的温度（烟气中所含水蒸气一部分被冷凝脱除，同时烟气中sox和颗粒物一部分被冷凝水所吸收吸附，烟气得到初步净化，并初步减少烟气的绝对含湿量）后进入洗涤塔进行脱硫脱硝。——节约烟气冷却水

从洗涤塔出来的净化烟气进入一级烟气换热器，与锅炉水系统来的常温（~30℃）锅炉给水换热降温至远低于水露点的温度，使烟气中所含的水蒸气的大部分被冷凝，减少烟气的绝对含湿量，一级烟气换热器出来的“干”烟气进入烟气预热器，与从增压风机来的中低温烟气换热，升温至50~80℃（减少烟气的相对含湿量，并提高烟气的扩散能力）进入烟囱排入大气。——脱白

锅炉给水经过两级烟气换热器换热后升温至50~90℃，去锅炉热力除氧器进行除氧。可减少锅炉水热力除氧用高品质蒸汽用量。——节约蒸汽

从锅炉来的“脏”烟气在二级烟气换热器中与锅炉水换热过程中产生的含硫含尘烟气冷凝水（“脏”冷凝水），以及“脏”烟气在烟气加热器中与低温净化烟气换热产生的含硫含尘烟气冷凝水（“脏”冷凝水），经过管线排入脱硫系统碱液池内进行中和反应，中和后的冷凝水与洗涤塔来的洗涤后液体经过管线排入后续处理设施一起集中处理排放。

一级烟气换热器内烟气冷凝所产生的净化烟气冷凝水，经过管线输送至锅炉水系统作为锅炉给水使用。减少锅炉原水的消耗。——节约用水。

从增压风机来的中低温烟气在烟气加热器中加热干烟气后，降温到脱硫反应温度，进入洗涤塔。

一级烟气换热器烟气出口段设置有除雾器，可去除烟气中所含大部分水雾滴，减少后续烟气再热负荷。

如果，从余热锅炉来的烟气压力足够克服由于系统中增加一级和二级烟气换热器和烟气加热器而增加的烟气压力降，可以取消增压风机。

用于烟气降温急冷的介质，可以是常温锅炉水，也可以是锅炉原水、装置内或厂区内冷却水、生活用水、采暖用水、常温空气等其他满足要求的冷源。

加热净化烟气的介质，除了采用锅炉来的“脏”烟气加热外，也可以采用其他的热源加热，如，采用过热蒸汽或饱和蒸汽冷凝加热；或者采用经过热力除氧后的锅炉给水加热，或者其他来源的热媒加热。

脏烟气产生的脏冷凝水也可以设置单独的处理系统，处理达标后排放，或预处理后送入污水处理系统集中处理排放，或直接送入污水处理系统进行处理。

具体实施例二

参阅附图3-5，有低温除尘器的脱白系统及流程

一种基于催化裂化装置的三段式脱白系统，其包括低温除尘器13、二级烟气换热器、洗涤塔、一级烟气换热器、烟气加热器、锅炉、锅炉水系统、三级烟气换热器14。

所述锅炉与所述低温除尘器相连接，当从锅炉来的烟气压力不足够克服由于系统中增加一级和二级烟气换热器和烟气加热器而增加的烟气压力时，可以在锅炉和低温除尘器之间增设增压风机。与所述低温除尘器相连接的所述二级烟气换热器通过急冷烟气管道与所述洗涤塔相连接，所述洗涤塔通过洁净烟气管道与所述一级烟气换热器相连接。

所述一级烟气换热器通过脱水烟气管道与所述烟气加热器相连接，所述一级烟气换热器通过净化冷凝水管道与所述锅炉水系统相连接，所述一级烟气换热器通过锅炉给水管道与所述二级烟气换热器相连接。

所述烟气加热器通过净化冷凝水管道与所述锅炉水系统相连接，同时通过排放管道将50-80℃的废气送至烟囱排出；所述增压风机或者所述锅炉通过管道与所述烟气加热器连接，所述烟气加热器也可以通过管道与其他循环热源相连接，以满足烟气加热器中的换热需求。

所述二级烟气换热器和所述烟气加热器分别通过废弃冷凝水管道与碱液池相连接，所述碱液泵抽取碱液池中的溶液并输送至所述洗涤塔，所述碱液泵也可以抽取并输送碱液池中的溶液至下一步废液处理系统中；所述三级烟气换热器与锅炉热力除氧器相连接，所述三级烟气换热器通过锅炉给水管道与所述二级烟气换热器相连接。

本系统的主要工作流程包括：

从余热锅炉来的中低温（150℃~200℃）烟气，经过增压风机增压后进入三级烟气换热器，与从二级烟气换热器来的锅炉给水换热，烟气温度降至低温除尘器操作温度，进入低温除尘器脱除烟气中烟尘颗粒物。

除尘后烟气进入二级烟气换热器，与从一级烟气换热器来的锅炉给水换热，烟气温度降至脱硫反应所需要的温度（烟气中所含水蒸气中的一部分被冷凝脱除，同时烟气中sox和颗粒物一部分被冷凝水所吸收吸附，烟气得到初步净化，并初步减少烟气的绝对含湿量）后进入洗涤塔进行脱硫脱硝。——节约烟气冷却水。

从洗涤塔出来的净化烟气进入一级烟气换热器，与锅炉水系统来的常温锅炉水换热降温至远低于水露点的温度，使烟气中所含的水蒸气的大部分被冷凝，减少烟气的绝对含湿量。

一级烟气换热器出来的“干”烟气进入烟气加热器，与从增压风机/低温除尘器来的中低温烟气换热，升温至50~80℃（减少烟气的相对含湿量，并提高烟气的扩散能力）进入烟囱排入大气。——脱白

从增压风机来的中低温烟气在烟气加热器中加热干烟气后有两条路线；一是，降温到低温除尘器操作温度，进入低温除尘器脱除烟气中烟尘颗粒物；二是，降温到脱硫反应温度，进入洗涤塔。

锅炉给水经过三级烟气换热器换热后升温至50~90℃，去锅炉热力除氧器进行除氧。可减少锅炉水热力除氧用高品质蒸汽用量。——节约蒸汽

从锅炉来的“脏”烟气在二级烟气换热器中与锅炉水换热过程中产生的含硫含尘烟气冷凝水（“脏”冷凝水），以及“脏”烟气在烟气加热器中与低温净化烟气换热产生的含硫含尘烟气冷凝水（“脏”冷凝水），经过管线排入脱硫系统碱液池内进行中和反应，中和后的冷凝水与洗涤塔来的洗涤后液体经过管线排入后续处理设施一起集中处理排放。

一级烟气换热器内烟气冷凝所产生的净化烟气冷凝水，经过管线输送至锅炉水系统作为锅炉给水使用。减少锅炉原水的消耗。——节约用水。

一级烟气换热器烟气出口段设置有除雾器，可去除烟气中所含大部分水雾滴，减少后续烟气再热负荷。

从余热锅炉来的烟气压力足够克服由于系统中增加“一级和二级烟气换热器”和“烟气加热器”而增加的烟气压力降，可以取消“增压风机”。

用于烟气降温急冷的介质，可以是常温锅炉水，也可以是锅炉原水、装置内或厂区内冷却水、生活用水、采暖用水、常温空气等其他满足要求的冷源。

加热净化烟气的介质，除了采用锅炉来的“脏”烟气加热外，也可以采用其他的热源加热，如，采用过热蒸汽或饱和蒸汽冷凝加热；或者采用经过热力除氧后的锅炉给水加热，或者其他来源的热媒加热。

脏烟气产生的脏冷凝水也可以设置单独的处理系统，处理达标后排放，或预处理后送入污水处理系统集中处理排放，或直接送入污水处理系统进行处理。

具体实施例三

参阅附图6-7，有高温除尘器的脱白系统及流程

一种基于催化裂化装置的三段式脱白系统，其包括高温除尘器15、二级烟气换热器、洗涤塔、一级烟气换热器、烟气加热器、锅炉、锅炉水系统。

所述锅炉与所述高温除尘器相连接，当从锅炉来的烟气压力不足够克服由于系统中增加一级和二级烟气换热器和烟气加热器而增加的烟气压力时，可以在锅炉和高温除尘器之间增设增压风机。与所述高温除尘器相连接的所述二级烟气换热器通过急冷烟气管道与所述洗涤塔相连接，所述洗涤塔通过洁净烟气管道与所述一级烟气换热器相连接。

所述一级烟气换热器通过脱水烟气管道与所述烟气加热器相连接，所述一级烟气换热器通过净化冷凝水管道与所述锅炉水系统相连接，所述一级烟气换热器通过锅炉给水管道与所述二级烟气换热器相连接。

所述烟气加热器通过净化冷凝水管道与所述锅炉水系统相连接，同时通过排放管道将50-80℃的废气送至烟囱排出；所述增压风机或者所述锅炉通过管道与所述烟气加热器连接，所述烟气加热器也可以通过管道与其他循环热源相连接，以满足烟气加热器中的换热需求。

所述二级烟气换热器和所述烟气加热器分别通过废弃冷凝水管道与碱液池相连接，所述碱液泵抽取碱液池中的溶液并输送至所述洗涤塔，所述碱液泵也可以抽取并输送碱液池中的溶液至下一步废液处理系统中；所述二级烟气换热器与锅炉热力除氧器相连接。

本系统的主要工作流程包括：

从余热锅炉来的中低温（150℃~200℃）烟气，经过增压风机增压后进入除尘器去除烟气中烟尘颗粒物。

除尘后烟气进入二级烟气换热器，与从一级烟气换热器来的锅炉给水换热，烟气温度降至脱硫反应所需要的温度（烟气中所含水蒸气中的一部分被冷凝脱除，同时烟气中sox和颗粒物部分被冷凝水所吸收吸附，烟气得到初步净化，并初步减少烟气的绝对含湿量）后进入洗涤塔进行脱硫脱硝。——节约烟气冷却水

从洗涤塔出来的净化烟气进入一级烟气换热器，与锅炉水系统来的常温（~30℃）锅炉给水换热降温至远低于水露点的温度，使烟气中所含的水蒸气的大部分被冷凝，减少烟气的绝对含湿量。

一级烟气换热器出来的“干”烟气进入烟气预热器，与从增压风机/高温除尘器来的中低温的烟气换热，升温至50~80℃（减少烟气的相对含湿量，并提高烟气的扩散能力）进入烟囱排入大气。——脱白

锅炉给水经过两级烟气换热器换热后升温至50~90℃，去锅炉热力除氧器进行除氧。可减少锅炉水热力除氧用高品质蒸汽用量。——节约蒸汽

从高温除尘器来的除尘烟气在烟气加热器中加热干烟气后进入洗涤塔。

从锅炉来的“脏”烟气在二级烟气换热器中与锅炉水换热过程中产生的含硫含尘烟气冷凝水（“脏”冷凝水），以及“脏”烟气在烟气加热器中与低温净化烟气换热产生的含硫含尘烟气冷凝水（“脏”冷凝水），经过管线排入脱硫系统碱液池内进行中和反应，中和后的冷凝水与洗涤塔来的洗涤后液体经过管线排入后续处理设施一起处理排放。

一级烟气换热器内烟气冷凝所产生的净化烟气冷凝水，经过管线输送至锅炉水系统作为锅炉给水使用。减少锅炉原水的消耗。——节约用水

一级烟气换热器烟气出口段设置有除雾器，可去除烟气中所含大部分水雾滴，减少后续烟气再热负荷。

从余热锅炉来的烟气压力足够克服由于系统中增加“一级和二级烟气换热器”和“烟气加热器”而增加的烟气压力降，可以取消“增压风机”。

用于烟气降温急冷的介质，可以是常温锅炉水，也可以是锅炉原水、装置内或厂区内冷却水、生活用水、采暖用水、常温空气等其他满足要求的冷源。

加热净化烟气的介质，除了采用锅炉来的“脏”烟气加热外，也可以采用其他的热源加热，如，采用过热蒸汽或饱和蒸汽冷凝加热；或者采用经过热力除氧后的锅炉给水加热，或者其他来源的热媒加热。

脏烟气产生的脏冷凝水也可以设置单独的处理系统，处理达标后排放，或预处理后送入污水处理系统集中处理排放，或直接送入污水处理系统进行处理。

本发明一种基于催化裂化装置的三段式脱白系统及其处理工艺的有益效果是：

1.烟气进入洗涤塔前，对烟气进行预冷凝，烟气得到初步净化，减少洗涤塔洗涤用碱液消耗，降低洗涤塔负荷——节约操作费用；

2.烟气余热加热锅炉水，回收了白白浪费掉的烟气低温热能——节能；

3.取消烟气进入洗涤塔前的使用新鲜水进行急冷的环节，使新鲜冷却水消耗为零——节约用水；

4.加热后的锅炉水送入锅炉热力除氧系统，减少热力除氧用蒸汽——节约高品质蒸汽；

5.净化后烟气进一步冷凝降低烟气绝对含湿量，产生的“净”冷凝水可送入锅炉水处理系统作为原水使用，减少锅炉原水消耗——节约用水；

6.烟气经过①塔前急冷、②塔后深冷、③烟气再热，三个阶段后，达到烟气节能节水节蒸汽减排脱白的目标——三段式技术。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。