油頁巖干餾項目加熱爐煙氣脫硫

發布日期：2023-07-27 　瀏覽次數：2240

油頁巖經破碎、篩分成一定的粒徑后進入干餾

油頁巖經破碎、篩分成一定的粒徑后進入干餾爐內，在干餾段經干燥、預熱與干餾后，其中所含頁巖油大部分被熱解釋放出來。干餾爐出口的干餾產物，經處理得到頁巖油與干餾煤氣。干餾煤氣又分成兩部分利用，一部分經洗滌塔水洗后送蓄熱式加熱爐加熱，作為干餾爐的熱循環煤氣，為頁巖干餾提供30%的熱源；另一部分經洗滌塔、冷卻塔兩次水洗后作為燃料供蓄熱式加熱爐、燃氣鍋爐及發電機組使用。

本項目共兩套油頁巖干餾裝置，每套干餾裝置對應有一部加熱爐，作為加熱爐燃料用的干餾煤氣在燃燒后煙氣中含硫高，必須經過煙氣脫硫凈化處理后才能達標排放。煙氣條件見表1。

技術要求

S O2排放濃度≤20 mg/m3；系統可利用率≥98%；粉塵排放濃度：≤5 mg/m3；設計條件下年可運行時間：7920 h。總體設計原則脫硫系統技術先進、工藝合理，關鍵設備的設計符合安全可靠、連續有效運行的要求，設備的可用率不低于98%，系統年投運時間不大于7920 h。脫硫系統不影響加熱爐系統的安全、穩定、可靠運行，并且不降低加熱爐的出力和效率。

加熱爐的連續運行不受脫硫系統運行或停運的限制，脫硫系統的負荷范圍與加熱爐負荷范圍相協調，為加熱爐最大連續負荷的30%~100%。在負荷調整時有良好的、適宜的調節特性，在工況運行的條件下可靠和穩定地連續運行。當加熱爐負荷有較大變化時，SO2恢復到設定排放值最長不超過10 min。

加熱爐系統煙氣的特點

煙氣流量小、含硫量高，煙氣中含SO2 濃度達到6000 mg/m3；煙氣含油較高，成分復雜。含油量達到500~1000 mg/m3；煙氣波動較大，主要是受到

礦石的品質及生產過程的影響；硫份不僅有SO2，還會含有H2S，甚至還有有機硫。

脫硫方式的比較

雙堿法

典型應用：撫順某頁巖油廠開始采用雙堿法煙氣脫硫，后改造為湍流傳質法。雙堿法煙氣脫硫缺點：塔內循環，頁巖油堵塞噴嘴，脫硫系統不能正常運行。

湍流傳質法

典型應用：撫順某頁巖油廠現為湍流傳質法煙氣脫硫。湍流傳質法煙氣脫硫缺點：傳質效果理論和實際有差距；液氣比約2 L/m3，不能保證高硫煙氣的脫硫效率。

鎂法

典型應用：龍口某頁巖油廠開始使用鎂法煙氣脫硫，后改為鈉堿法。鎂法煙氣脫硫缺點：受當地采購途徑的限制；價格在攀升，由于溫度影響溶解的程度，所以消化過程需要蒸汽加熱到70 ℃，從鎂法改為鈉堿法，就是由于廠區蒸汽量不夠。

鈉堿法

典型應用：龍口某頁巖油廠加熱爐脫硫現為鈉堿法煙氣脫硫，適應于高硫、含油煙氣。鈉堿法煙氣脫硫缺點：消耗Na2CO3，運行費用稍高。

脫硫方法的選擇

考慮到煙氣中硫份復雜，并且硫含量高，同時為降低運行成本，綜合以上優缺點，采用鈉堿做為循環脫硫劑、以生石灰為主脫硫劑的雙堿法脫硫是適合油頁巖干餾煙氣脫硫項目特點的脫硫工藝。

雙堿法脫硫工藝改良要求

結合油頁巖煙氣特點，必須對雙堿法脫硫工藝進行改良。主要考慮如下：

(1) 煙氣中含油量較大，并且油的成分復雜，黏性大，極易與脫硫漿液中的雜質顆粒團聚，進而造成脫硫系統的堵塞，嚴重時會堵塞噴頭，造成局部煙氣短路，脫硫效率急劇下降，因此在設計脫硫系統時，循環漿液中的雜質含量不能超過5%。

(2) 煙氣中的油份經過脫硫漿液沖刷洗滌后，會在脫硫漿液中富集，在設計脫硫系統時需要充分考慮脫硫漿液的除油部分設計，保證脫硫循環漿液中的油份不超過20 mg/L。

雙堿法脫硫工藝改良內容

(1) 脫硫塔底部漿液池內漿液不做為循環漿液，改塔內循環為塔外循環，采用經過兩級置換澄清除油后的漿液作為循環漿液，脫硫塔需要考慮漿液中的油份的初次收集及排出。

(2) 漿液置換澄清系統設計兩級澄清池，其中一級澄清池作為主要的置換澄清場所，上層實現濾油回收功能，下層實現排出固體脫硫石膏的功能，二級澄清池起到進一步的除油及凈化功能，同時做為脫硫系統的循環漿池。

(3) 脫硫系統副產的石膏中會含有少量的油份，黏性較大，設計采用真空轉鼓脫水機來進行石膏脫水處理。

除油方式的選擇

(1) 針對煙氣含油量高的特點，選擇塔外漿液循環池的方式，在塔外循環池內，設刮油器和吸油器，避免含油的循環堿液堵塞噴嘴。

(2) 脫硫系統不僅要起到脫硫的作用，還要起到部分除塵和除油的功能，因此系統選擇的液氣比要較常規脫硫系統要高一些，可以保證各項脫硫后煙氣指標符合排放要求。

(3) 脫硫系統入口煙道之前合適的位置設計添加折流板式除油裝置。

采用以上綜合措施，可以消除煙氣中所含的頁巖油對脫硫系統平穩運行帶來的危害。

油水分離系統

由于煙氣中的含油量較高，因此在脫硫系統設計時分為三步進行脫油處理：

(1) 在煙道設計中先考慮油氣分離，采用折流板形式在脫硫系統入口煙道設置油氣的預分離器，該部分為常規設計，考慮成型設備。

(2) 在脫硫系統中進行油水分離，分別經過脫硫塔內上層漿液的預處理和澄清池頂部的含油漿液預處理，實現含油漿液的收集，然后送入油水分離系統處理。

(3) 油水分離系統：采用具有雙尺度孔洞的高效油水分離p-NC膜，提高油水分離精度，降低了油水分離裝置的膜更換費用。

頁巖油的回收

本設計方案重點考慮了在油頁巖煙氣脫硫工藝中由于輕質油造成系統脫硫率降低，管路、閥門、噴嘴堵塞，嚴重影響系統連續穩定運行問題。考慮采用低

成本方式回收頁巖油，無論從節能環保角度，還是在降低運行費用方面，都是不錯的選擇。以煙氣中含油量500~1000 mg/m3(取600 mg/m3)，煙氣70000 m3/h，每年運行7920 h為例，單臺每年可回收頁巖油332.64 t，回收率按98%計算，單臺每年可回收頁巖油約為326 t，兩套油頁巖干餾裝置回收頁巖油合計652 t。

設計方案

兩臺加熱爐分別設置一套脫硫系統，兩套脫硫系統共用一套脫硫劑制備系統。煙氣系統包括煙道本體、折流板式油氣分離器、擋板門、膨脹節、增壓風機及煙道本體附件等。與常規的煙氣脫硫工藝不同的是在煙道上設置了油氣分離器，考慮到煙氣流量不大，建議使用折流板式油氣分離器，易安裝清理和檢修。

噴淋層設置4層。吸收塔漿液循環采用塔外循環的形式，塔底漿液池積存固定液位高度的脫硫漿液，起到液封的作用，其中漿液池上部的油水層設置有油水層收集槽，漿液內收集的高含油漿液自動溢流出吸收塔，排漿管道采用虹吸管道，將脫硫塔內的漿液及時排入一級澄清池，該設計既可以方便濾油的處理，又可以保證吸收塔漿池的液位穩定，另外吸收塔底排也可以直接通往地坑。吸收塔的高位溢流管道是本系統設置的第一級的漿液油水分離，在吸收塔液位穩定的情況下，可以基本上將吸收塔漿池內上層漂浮的油水層分離出來。漿液溢流管道設計有高中低三層溢流管，可以針對漿池工況加以調整，含油層溢流管采用支管流出，母管收集的方式，將含油的漿液送入油水分離系統，回收漿液及輕質油。脫硫漿液經過澄清凈化后，進入二級澄清池，二級澄清池的脫硫漿液經過循環泵重新進入脫硫塔進行循環利用。一級澄清池上層的油水層也進入油水分離系統處理，底部高含塵的漿液直接排入濃漿池，然后經過渣漿泵送入脫水系統處理。

置換澄清及脫水系統主要設備包括：一級澄清池、二級澄清池、渣漿泵、石膏漿液旋流器、真空轉鼓脫水機等設備。吸收塔漿池收集的脫硫后漿液經過初步濾油后，通過虹吸溢流管道送入一級澄清池，一級澄清池底部設置有含塵漿液濃漿池，定期由澄清池底部排出的濃漿在濃漿池內收集后通過泵送入水力旋流

站濃縮，濃縮后的石膏濃漿液進入真空轉鼓脫水機進行脫水處理，脫水處理后石膏含水率小于10%，副產的脫硫石膏送入入石膏庫房存放待運。一級澄清池的主要作用是將脫硫塔底排出的漿液進行澄清靜置，最上層的含油漿液送入油水分離系統處理，底部的含固濃漿定期排入濃漿池，然后由濃漿池送入脫水系統。一級澄清池上部溢流管道的設計有別于常規的澄清池設計，溢流管也采用虹吸管模式，溢流管入口低于澄清池的溢流槽液面，溢流管中心與液面平齊，這樣設計可以保證含有的漿液通過上層溢流槽及時分離并送入油水分離系統；而經過澄清后的漿液可以通過溢流管道送入二級澄清池，通過循環泵送入噴淋層繼續進行循環利用。一級澄清池內部設置有刮泥機，可以通過刮泥板的轉動防止固體雜質在澄清池底部的沉積。二級澄清池主要為收集一級澄清池置換凈化后的脫硫漿液，設置有攪拌器，可以防止含有少部分固體物的脫硫漿液沉積。

真空轉鼓脫水機是石膏二級脫水設備。經旋流器一級脫水后的石膏漿液送至轉鼓脫水機漿液池，通過真空泵的抽吸作用將石膏漿液進一步脫水，生成的石膏濾餅含濕率不大于10%，濾液送往濾液地坑。

結束語

對于油頁巖干餾項目加熱爐煙氣脫硫，煙氣特點是高硫、高油和小風量，常規的脫硫系統滿足不了連續穩定運行要求，本文通過設計改良的雙堿法脫硫工，很好地解決了由于輕質油造成系統脫硫率降低，管路、閥門、噴嘴堵塞，系統無法連續穩定運行的問題。同時，通過油水分離裝置回收油質，達到了節能目的.