一种烟气处理装置及方法与流程 专利技术说明

物理化学装置的制造及其应用技术1.本发明属于石油化工节能减排技术领域，具体涉及一种烟气处理装置及方法。背景技术：2.催化裂化装置是炼油企业二次加工的核心装置，其再生烟气系统流程为：催化裂化再生器顶烟气进入三级旋风分离器(简称三旋)进行催化剂粉尘分离，其中净化后的烟气(粉尘含量80-140mg/nm3)进入烟气轮机膨胀做功，三旋回收的催化剂与少量烟气进入四级旋风分离器(简称四旋)进一步回收催化剂，烟机出口烟气与四旋出来的烟气(粉尘含量3000-5000mg/nm3)混合(混后粉尘含量200-300mg/nm3)，进入余热锅炉(简称余锅)发生蒸汽回收热量，降温后的烟气进入烟气脱硫系统进行脱硫与除尘，达标后排放大气。3.上述烟气系统烟气轮机的烟气压力能回收效率下降，无法长周期运行。技术实现要素：4.为解决上述技术问题，本发明提供一种烟气处理装置和方法，解决了烟气轮机叶片结垢和磨损的问题，从而提高了烟气轮机对烟气压力能的回收率，延长了烟气轮机的使用寿命，本发明的装置和方法在催化裂化再生器产生的烟气的能量回收率的同时，简化了流程，更易于实施。5.本发明的技术方案为：6.一方面，本发明提供了一种烟气处理装置，所述装置包括预过滤器、精细过滤器、烟气轮机和余热锅炉，其中：7.所述预过滤器、所述精细过滤器、所述烟气轮机和所述余热锅炉依次连通，所述预过滤器用于与催化裂化再生器的烟气出口连通。8.进一步地，所述预过滤器和所述精细过滤器的滤芯材质为如下任意一种：金属滤芯、陶瓷滤芯和碳化硅滤芯。9.进一步地，所述装置好包括降压孔板，所述降压孔板的入口与所述精细过滤器的出口连通，所述降压孔板的出口与所述余热锅炉的入口连通。10.进一步地，所述装置还包括第一储罐和第二储罐，所述第一储罐与所述预过滤的滤渣出口连通，所述第二储罐与所述精细过滤器的滤渣出口连通。11.进一步地，所述装置还包括烟气脱硫器，所述烟气脱硫器的入口与所述余热锅炉的气体出口连通，所述烟气脱硫的气体出口用于与外界连通。12.另一方面，本发明提供了一种烟气处理方法，采用上述的烟气处理装置进行，所述方法包括：13.催化裂化再生器产生的烟气依次进入预过滤器和精细过滤器中进行过滤，获得过滤烟气；14.所述过滤烟气进入烟气轮机中，进行能量转化，获得降压烟气；15.所述降压烟气进入余热锅炉中进行热交换，获得处理烟气。16.进一步地，所述方法还包括；17.所述过滤烟气进入降压孔板进行降压，获得所述降压烟气。18.进一步地，所述催化裂化反应产生的烟气中：压力为80-300kpa，固体颗粒粒径≤50μm，温度为650-800℃。19.进一步地，所述过滤烟气中，颗粒粒径＜10mg/nm3。20.进一步地，所述降压烟气的压力为3-20kpa。21.本发明的有益效果至少包括：22.本发明所提供的一种烟气处理装置包括预过滤器、精细过滤器、烟气轮机和余热锅炉。预过滤器、精细过滤器、烟气轮机和余热锅炉依次连通，预过滤器用于催化裂化再生器的烟气出口连通。催化裂化再生器的主要作用是烧去结焦催化剂上的焦炭以恢复催化剂的活性，在燃烧过程中产生了含有催化剂粉尘、氮气、氧气、二氧化碳和水蒸气等物质的烟气，需要处理后才能排放。设置预过滤器可以对催化裂化装置产生的高温高压烟气进行催化剂颗粒截留，应对短时跑剂工况，保护精细过滤器；精细过滤器的过滤精度高，可以进一步地截留小颗粒的催化剂颗粒；高压的烟气进入烟气轮机中可以驱动烟气轮机转动，将烟气的压力转化成机械能回收利用；余热锅炉可以将高温的烟气中的热能回收利用；烟气经过预过滤器和精细过滤器的处理，粉尘含量低，可以减缓烟气轮机的叶片的结垢问题，并且解决了余热锅炉的炉管积灰严重，余热锅炉排烟温度上升，热量回收率下降的问题；同时，预过滤器和精细过滤器的串联设置相比于传统的三旋的压降更小，提高了高温高压烟气的能量回收率。本发明提供的装置和方法解决了烟气轮机叶片结垢和磨损的问题，从而提高了烟气轮机对烟气压力能的回收率，延长了烟气轮机的使用寿命，本发明的装置和方法在提高催化裂化再生器产生的烟气的能量回收率的同时，简化了流程，更易于实施；采用本发明的装置进行烟气处理，压力利用率为81-82.6％，余热转化率为62-65％，压力利用率和余热转化率高；烟气轮机的维修频率为十年一次，维修频次低。附图说明23.图1为本实施例的一种烟气处理装置的结构示意图。24.图2为本实施例的一种烟气处理方法的工艺图。25.图3为对比例1的烟气处理装置的结构示意图。26.附图标记说明：27.1-预过滤器；2-精细过滤器；3-烟气轮机；4-余热锅炉；5-降压孔板；6-第一储罐；7-第二储罐；8-烟气脱硫器；9-三级旋风分离器；10-四级旋风分离器；11-第三储罐。具体实施方式28.为了使本技术所属技术领域中的技术人员更清楚地理解本技术，下面结合附图，通过具体实施例对本技术技术方案作详细描述。29.图1示出了烟气处理装置的结构，结合图1，一方面，本发明实施例提供了一种烟气处理装置，该装置包括预过滤器1、精细过滤器2、烟气轮机3和余热锅炉4。30.预过滤器1、精细过滤器2、烟气轮机3和余热锅炉4依次连通，预过滤器1用于与催化裂化再生器的烟气出口连通。31.催化裂化再生器的主要作用是烧去结焦催化剂上的焦炭以恢复催化剂的活性，在燃烧过程中产生了含有催化剂粉尘、氮气、氧气、二氧化碳和水蒸气等物质的烟气，需要处理后才能排放。设置预过滤器1可以对催化裂化装置产生的高温高压烟气进行催化剂颗粒截留，应对短时跑剂工况，保护精细过滤器2；精细过滤器2的过滤精度高，可以进一步地截留小颗粒的催化剂颗粒；高压的烟气进入烟气轮机3中可以驱动烟气轮机3转动，将烟气的压力转化成机械能回收利用；余热锅炉4可以将高温的烟气中的热能回收利用；烟气经过预过滤器1和精细过滤器2的处理，粉尘含量低，可以减缓烟气轮机3的叶片的结垢问题，并且解决了余热锅炉4的炉管积灰严重，余热锅炉4排烟温度上升，热量回收率下降的问题；同时，预过滤器1和精细过滤器2的串联设置相比于传统的三旋的压降更小，提高了高温高压烟气的能量回收率。由于催化裂化装置内的反应不稳定，只使用精细过滤器2很容易造成精细过滤器2被堵塞，所以必须设置预过滤器1。烟气轮机3的转动转化的机械能可以用于发电，烟气轮机3可以采用三机组型式，包括主风机、电动机轴和发电机轴，其中电动机轴和发电机轴同轴；烟气轮机3还可以采用分轴式机组，在此不作限定；余热锅炉4可以利用烟气中的热量加热水进行热能的回收利用，例如：取暖或者工业加热等用途，余热锅炉4可以采用立式或者卧式，在此亦不作限定。32.进一步地，在本实施例中，预过滤器1和精细过滤器2的滤芯材质包括但不限于如下任意一种：金属滤芯、陶瓷滤芯和碳化硅滤芯。凡是能满足使用需求的滤芯均可用于本发明。预过滤器1和精细过滤器2的滤芯可以采用柱状、球状或者块状，在此不作限定。预过滤器1的过滤精度为400-600mg/nm3，精细过滤器2的过滤精度＜10mg/nm3。33.进一步地，在本实施例中，结合图1,，装置还可以降压孔板5，降压孔板5的入口与精细过滤器2的出口连通，降压孔板5的出口与余热锅炉4的入口连通。34.设置降压孔板5可以对精细过滤后的烟气进行降压处理，避免进入到余热锅炉4的烟气的压力过大；另外，当烟气轮机3发生故障时，可以采用降压孔板5处理精细过滤器2处理后的烟气，保证烟气处理系统的正常运转；考虑到成本原因，一般不设置备用的烟气轮机3。降压孔板5用于对烟气进行降压处理，例如，降压孔板5可以是公开号为cn201470396u的专利公开的降压孔板5，在此不作限定。35.进一步地，在本实施例中，结合图1，该装置还可以包括第一储罐6和第二储罐7，第一储罐6与预过滤的滤渣出口连通，第二储罐7与精细过滤器2的滤渣出口连通。第一储罐6用于存放预过滤器1截留的催化剂颗粒；第二储罐7用于存放精细过滤器2截留的催化剂颗粒。36.进一步地，在本实施例中，结合图1，该装置还可以包括烟气脱硫器8，烟气脱硫器8的入口与余热锅炉4的气体出口连通，烟气脱硫的气体出口用于与外界连通。烟气脱硫器8可以脱除烟气中的硫化物气体，烟气脱硫器8可以采用干式脱硫的脱硫器，也可以采用喷雾脱硫、煤灰脱硫或者湿法脱硫器，在此亦不作限定。37.另一方面，结合图2，本发明还提供了一种烟气处理方法，采用上述的烟气处理装置进行，该方法包括：38.s1，催化裂化再生器产生的烟气依次进入预过滤器和精细过滤器中进行过滤，获得过滤烟气；39.s2，所述过滤烟气进入烟气轮机中，进行能量转化，获得降压烟气；40.s3，所述降压烟气进入余热锅炉中进行热交换，获得处理烟气。41.进一步地，所述方法还包括；42.所述过滤烟气进入降压孔板或者烟气轮机进行降压，获得所述降压烟气。43.进一步地，在本实施例中，所述催化裂化烧焦产生的烟气中：压力为80-300kpa(g)，固体颗粒粒径≤50μm，温度为650-800℃。44.进一步地，在本实施例中，所述过滤烟气中，颗粒粒径＜10mg/nm3。45.进一步地，在本实施例中，所述降压烟气的压力为3-20kpa(g)。46.下面将结合具体的实施例对本发明提供的烟气处理方法作进一步地说明。47.实施例1至实施例548.实施例1提供了一种烟气处理方法，采用上述的烟气处理装置进行烟气处理，包括如下步骤：催化裂化再生器反应产生的烟气，催化剂粉尘含量为500mg/nm3，压力为280kpa(g)，温度为729℃，首先依次进入预过滤器1和精细过滤器2中进行过滤，然后再驱动烟气轮机3做功，再进入余热锅炉4余热回收，经过脱硫后排放；各步骤的工艺参数如表1所示。49.对比例150.对比例1提供了一种烟气的处理方法，催化裂化再生器产生的烟气先进入三级旋风分离器9进行粉尘分离，获得催化剂和分离烟气；分离烟气进入烟气轮机3膨胀做功；同时，三级旋风分离器9分离出的催化剂及催化剂携带的烟气进入四级旋风分离器10中进一步地进行粉尘分离，分离出的催化剂被收集起来，分离出的烟气与烟气轮机3出来的烟气混合后进入余热锅炉4进行余热回收；各步骤的工艺参数如表1所示。51.对比例252.对比例2提供了一种烟气的处理方法，催化裂化再生器产生的烟气先进入三级旋风分离器9进行粉尘分离，获得催化剂和三级分离烟气，分离催化剂进入四级旋风分离器10进一步地粉尘分离，获得四级分离烟气和催化剂粉尘，催化剂粉尘储存在第三储罐11中；三级分离器分离出的烟气携带催化剂进入降压孔板5降压，获得降压烟气；降压烟气与四级分离烟气都进入到余热锅炉4进行余热回收，余热回收后的烟气进入脱硫系统进行脱硫后排放；各步骤的工艺参数如表1所示。53.对比例354.对比例3提供了一种烟气处理方法，采用上述的烟气处理装置进行烟气处理，包括如下步骤：催化裂化再生器反应产生的烟气先依次进入预过滤器1和精细过滤器2进行过滤，然后再进入降压孔板5中降压，降压后的烟气进入余热锅炉4进行余热回收，最后经脱硫后排放直大气中；各步骤的工艺参数如表1所示。55.表1[0056][0057]表2[0058]编号压力利用率/％余热转化率/％烟气轮机维修频率实施例18265十年一次实施例282.564十年一次实施例382.663十年一次实施例48162十年一次实施例581.763十年一次对比例18061三年一次对比例2061三年一次对比例3064十年一次[0059]由表2中的数据可知，采用实施例1至实施例5的烟气处理装置进行烟气处理，压力利用率为81-82.6％，余热转化率为62-65％，烟气轮机的维修频率为十年一次。采用对比例1提供的烟气处理装置进行烟气处理，压力利用率为80％，余热转化率为61％，压力利用率和余热转化率均低于实施例1至实施例5，烟气轮机的维修频率为三年一次，高于本发明实施例1至实施例5。对比例2提供的烟气处理装置进行烟气处理，压力利用率为0，余热转化率为61％，压力利用率和余热转化率均低于实施例1至实施例5，烟气轮机的维修频率为三年一次，高于本发明实施例1至实施例5。对比例3提供的烟气处理装置进行烟气处理，压力利用率为0，压力利用率低于实施例1至实施例5，余热转化率为64％，烟气轮机的维修频率为十年一次，余热转化率和烟气维修频率均与实施例1至实施例5处于同一水平。[0060]本发明提供了一种烟气处理装置及方法，催化裂化再生器产生的含义催化剂粉尘、蒸汽以及含硫气体，经过预过滤器1和精细过滤器2处理后，去除了催化剂粉尘颗粒，解决了烟气轮机3的叶片结垢造成的维修频率高的问题，进而降低了烟气在烟气轮机3中的温降，提高了烟气的余热回收率；同时可以适应不稳定的催化裂化再生器的不稳定生产，还可以减少压降，从而将压力用于驱动烟气轮机3做功，提高了烟气压力能的回收利用率；本发明提供的装置和方法解决了烟气轮机3叶片结垢和磨损的问题，从而提高了催化裂化再生器产生的烟气的能量回收率的同时，简化了流程，更易于实施；采用本发明的装置进行烟气处理，压力利用率为81-82.6％，余热转化率为62-65％，压力利用率和余热转化率高；烟气轮机的维修频率为十年一次，维修频次低。[0061]尽管已描述了本技术的优选实施例，但本领域内的普通技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本技术范围的所有变更和修改。[0062]显然，本领域的技术人员可以对本技术进行各种改动和变型而不脱离本技术的精神和范围。这样，倘若本技术的这些修改和变型属于本技术权利要求及其等同技术的范围之内，则本技术也意图包含这些改动和变型在内。









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