據(jù)報道,美國環(huán)保局(EPA)與煉油廠之間達成協(xié)議,煉油廠要把催化裂化裝置的SOx排放量降低到25μL/L以下。歐洲煉廠2018年開始執(zhí)行更嚴格的BREF法規(guī),要使用更多的降SOx助劑。拉丁美洲、中東和亞太地區(qū)只使用少量降SOx助劑,但這些地區(qū)都已作為法規(guī)規(guī)定下來,執(zhí)行與歐盟一樣的BREF法規(guī)。預(yù)計全球煉油廠降SOx助劑的需求在近中期內(nèi)就會增加。催化裂化降SOx助劑是控制催化裂化裝置SOx排放的一種成本效率高的通用方法,也是一種非常成熟的技術(shù)。目前采用Grace公司降SOx助劑的煉廠已超過130座。
Grace公司的新一代降SOx助劑Super DeSOxCV+ 在開發(fā)新一代降SOx助劑的過程中,重要的是要考慮在降SOx機理方面的三個步驟:第一步是在再生器中要把含在催化劑上焦炭中的硫氧化為90%左右的SO2和10%左右的SO3。在這一步鈰在氧的存在下促進SO2充分氧化為SO3起關(guān)鍵使用。第二步是在再生器中SO3助劑被鎂捕獲形成硫酸鎂。第三步(也是最后一步)出現(xiàn)在催化裂化反應(yīng)器/汽提部分,硫酸鎂被還原為硫化氫。這里鎂和釩的官能度促進這種助劑的再生。
Grace公司2018年投入大量資金對降SOx助劑生產(chǎn)裝置進行了改造,使原有的Super DeSOx降SOx助劑的性質(zhì)和性能都有提高,出現(xiàn)了新一代降SOx助劑Super DeSOx CV+,鈰和釩在助劑粒子中的分散都有改進。鈰和釩的分散通過提高效率在降SOx助劑的性能方面有重要作用。DCR(戴維遜循環(huán)提升管)中型裝置試驗表明,高度分散釩比低度分散釩、高度分散鈰比低度分散鈰的助劑,降SOx效果要好得多。
Super DeSOx助劑含有鋁酸鎂(MgAl2O4)尖晶石,技術(shù)上是獨有的。在介紹開發(fā)降SOx助劑的一篇文章中稱,含游離氧化鎂化學計算量的鋁酸鎂尖晶石(MgAl2O4·yMgO;y=1)有最大的SOx捕集活性。當游離MgO高于化學計算量存在時(MgAl2O4·yMgO;y>1),SOx捕集活性開始下降。此外,研究了提升管溫度下降對硫酸鹽助劑的影響,結(jié)果表明MgSO4較容易還原為H2S,且用尖晶石的助劑與用MgO的助劑相比需要較低的溫度。這充分表明了尖晶石技術(shù)對最大量降SOx性能的重要性。
Super DeSOxCV+助劑在其顆粒中鈰和釩的分散都有改進,有一種優(yōu)化尖晶石生成,與非CV+助劑相比降SOx性能有明顯改進。這在DCR中型裝置試驗結(jié)果中體現(xiàn)得非常明顯。
煉廠A使用Super De SOxCV+的情況 2019年4月,煉廠A使用Super DeSOxCV+助劑進行了試驗。2018年1月至2019年3月用的是另一家供應(yīng)商提供的助劑,SOx排放量保持在平均9μL/L;2019年4月至6月?lián)Q用Super DeSOxCV+助劑,SOx排放量降至平均4μL/L。不僅如此,Super DeSOxCV+助劑的添加量還減少了50%左右。此外,用Super DeSOxCV+助劑的捕集比大大提高,也表明降SOx性能優(yōu)于另一家供應(yīng)商提供的助劑。兩種降SOx助劑的使用性能見表1。
表1 兩種降SOx助劑使用性能的比較
由表1可見,用Super DeSOxCV+助劑,在添加量較小時,SOx排放量更少一些,降硫效果更好一些,因而捕集比明顯提高。在用助劑降SOx時,影響SOx排放量的關(guān)鍵操作參數(shù)包括原料含硫量、油漿含硫量和過剩O2量。表1的數(shù)據(jù)表明,兩種助劑的這些變數(shù)都在類似的范圍內(nèi)變化。數(shù)據(jù)表明,換用Super DeSOxCV+助劑是成功的,持續(xù)用于有效控制SOx排放,由于減少了添加量,使運行成本下降。
Super DeSOx CV+性能與Super DeSOx的比較 煉廠B 2018年6月將在用的Grace公司Super DeSOx助劑換為Super DeSOxCV+助劑。如表2的數(shù)據(jù)所列,在試驗期間原料平均含硫量和油漿含硫量基本一致,得到的未控制的SOx量類似。此外,過剩氧量(可能影響助劑性能)也類似。換用Super DeSOxCV+助劑后,SOx排放量下降22%。換算SOx排放量由47%提高到59%。
許多煉廠把使用降硫助劑作為減少SOx排放策略的一部分已有很長時間,而且使用這種助劑的用戶有增多的趨勢,部分原因是許多地區(qū)的SOx排放法規(guī)趨嚴并欲降低濕氣堿洗的成本。Grace 是降SOx助劑工業(yè)化的第一家公司,而且在改進助劑性能,Super DeSOxCV+新助劑近期已經(jīng)工業(yè)應(yīng)用。這種新助劑通過使更多的鈰和釩在助劑粒子中的分散,并與優(yōu)化尖晶石結(jié)合,降低了SOx水平?,F(xiàn)在許多煉廠已經(jīng)使用Super DeSOxCV+助劑,降硫水平提高。
表2 在試驗期間關(guān)鍵參數(shù)的平均值