FCC裝置原料中通常含有硫醇、硫醚、環(huán)硫醚、硫酚等含硫化合物。在催化裂化反應(yīng)中,原料油中70%~95%的含硫化合物轉(zhuǎn)為硫化氫(H2S)和噻吩等存在于反應(yīng)油氣和油品中引,其余部分含硫化合物轉(zhuǎn)化成復(fù)雜且相對分子質(zhì)量較大的縮合物存在于油漿和焦炭中。這些含硫焦炭在再生器中通過燃燒發(fā)生氧化反應(yīng)生成SOx,再生煙氣中SOx的濃度與FCC裝置的原料硫含量、焦炭產(chǎn)率和再生方式有關(guān)。FCC煙氣中的SOx和原料含硫量成正比,對原料進(jìn)行預(yù)處理,可以降低原料中的硫含量,焦炭的硫含量也隨之降低,從而減少降低FCC煙氣的SOx含量。原料預(yù)處理的方法有以下兩種:
(1)添加脫SOx轉(zhuǎn)移劑。脫硫助劑減少FCC再生煙氣中的SOx的原理是,在再生器中使SOx轉(zhuǎn)化為硫酸鹽,當(dāng)助劑循環(huán)至反應(yīng)器時(shí),硫酸鹽轉(zhuǎn)化為H2S并釋放。SOx轉(zhuǎn)移劑必須要有適宜的物理性能和化學(xué)性能,能在FCC操作條件下運(yùn)行并且不降低催化裂化催化劑的性能。該方法只有在原料中硫含量不高時(shí)才顯出好的經(jīng)濟(jì)性。
(2)原料加氫。建設(shè)蠟油加氫或渣油加氫裝置。研究表明,未進(jìn)行預(yù)加氫處理的催化原料,有15‰30%的硫轉(zhuǎn)化到焦炭中,經(jīng)過預(yù)加氫處理的催化原料硫轉(zhuǎn)化到焦炭中的比例為10~15%。VPSA制氧脫硝對FCC原料進(jìn)行加氫脫硫已經(jīng)被證明是減少FCC再生煙氣SOx含量行之有效的方法,但加氫處理的裝置投資和運(yùn)行費(fèi)用都很高。S02在FCC煙氣中的含量可以占到150~3000ppm,而通常S03只是S02的2~10%。一般來說,通過優(yōu)化操作,F(xiàn)CC裝置原料硫含量不大于O.2%,F(xiàn)CC煙氣中的SOx含量可控制在550m/Nm以內(nèi)。
再生器中的變壓吸附制氧氧氣濃度是影響NOx生成量的重要因素。隨著再生空氣中的氧氣濃度增加,NOx濃度也會增加,主要是因?yàn)樽儔何礁谎醯拇嬖谑乖偕髦蠧O濃度下降,還原劑減少自然N0x濃度會隨之增加。此外,催化劑再生過程中一般都會使用CO助燃劑,其目的是燃盡不完全燃燒產(chǎn)生的CO,避免二次燃燒和CO污染,CO的減少也將導(dǎo)致NOx濃度的增加。FCC再生器富氧操作時(shí),再生煙氣的NOx濃度會顯著增加。可以采用兩段再生器來減少再生煙氣NOx濃度:再生器上段采用不完全再生模式,下段完全再生,在下段變壓吸附富氧操作產(chǎn)生的N0x進(jìn)入上段再生器與富CO氣體和待再生催化劑接觸,從而使NOx轉(zhuǎn)N2。兩段再生器再生煙氣中的N0x濃度比傳統(tǒng)再生器的降低20%~25%。