国内DMTO工艺烟气除尘技术综述

时间：2024-07-28

马晓忠

[富德（常州）能源化工发展有限公司，江苏常州 213000]

甲醇制烯烃（MTO）技术是我国自主研发的以煤为原料制甲醇，经进一步反应制烯烃的先进技术。自2010年世界首套神华包头180万t/a甲醇制烯烃装置试验成功，国内甲醇制烯烃项目遍地开花。目前国内共有甲醇制烯烃项目30多套（含在建），已建成投产的有27家，煤/甲醇制烯烃产能达到1 500万t/a。甲醇制烯烃技术采用催化剂循环流化技术，在反应器中甲醇与催化剂接触反应，反应生成的焦炭堵塞催化剂微孔，催化剂逐渐失活。催化剂循环流化至再生器内烧焦，烧焦后的烟气经旋风分离器及余热回收后排放至大气。

目前国内已经投产及建成的DMTO项目原设计、建设的大气污染物排放标准为GB 16297—1996《大气污染物综合排放标准》，而在2015年环保部和国家质量监督检验检疫总局发布了GB 31571—2015《石油化学工业污染物排放标准》，新标准中大气污染物排放中的颗粒物含量由原标准中的120mg/m³降低至20mg/m³，对大气污染物特别限值排放地域，颗粒物排放标准降至20mg/m³。为满足GB 31571—2015标准要求，DMTO装置需设置烟气除尘设施，再生烟气经烟气除尘设施处理达标后才能排放。烟气除尘技术在炼化、冶金、热电等行业已得到十分广泛的应用，除尘器分离烟气的催化剂颗粒以达到净化烟气的目的。

针对DMTO装置再生烟气的特点，目前国内开发了多种烟气除尘技术，本文选取可用于同一规模的DMTO装置的过滤器除尘技术、湿法除尘技术进行对比。过滤除尘技术主要介绍现已应用的波尔过滤器技术与布袋除尘技术，波尔过滤器安装在再生器三级旋风分离器出口；由于布袋除尘设施滤布材料性能限制，袋式除尘设施一般布置在余热锅炉与烟囱之间；湿法除尘设施安装在余热锅炉末端，经湿法处理后的烟气直接排入烟囱。

1 过滤除尘技术

1.1 过滤器除尘技术

目前国内采用过滤器除尘技术以南京惠生清洁能源公司及山东阳煤恒通化工股份有限公司为代表。南京惠生清洁能源公司与山东阳煤恒通化工股份有限公司采用美国UOP公司开发的甲醇制低碳烯烃技术，设计规模为90万t/a甲醇制烯烃。采用配套的MTO-100催化剂（SAPO-34），设计规模为甲醇处理量80万t/a。设计再生烟气流量为33 000Nm³/h。两家公司规模及专利商均相同，使用同样烟气除尘方案。

1.1.1 除尘原理

采用波尔喷射脉冲反吹过滤技术。采用高效过滤材料将固体颗粒拦截在滤芯表面，工艺气体通过滤芯表面进入滤芯中部，随后进入罐体顶部，排入烟囱。随着工艺气体带来的粉尘颗粒附着在滤芯外侧，形成一层滤饼并造成压降，在设计压降和时间控制下，启动反向瞬间吹扫，使滤饼脱落。

1.1.2 使用效果

旋风出口烟气催化剂颗粒含量约200mg/m3（标），经过滤器除尘后，排烟颗粒含量为5~8mg/m3（标），最大采样分析结果为13mg/m3（标）（过滤器出口颗粒物含量未正式标定，数据仅为采样分析结果）。过滤器自2013年9月22日投入使用，使用过程中维护简单，未出现过异常状况。

1.1.3 关键设备描述

波尔过滤器包括：过滤器本体、反吹气体罐、自动控制系统、工艺管线/阀门、配电系统等。具体工作状态如表1所示。

表1 波尔过滤器运行参数

1.1.4 项目投资

此项目核心价值部分在于过滤器滤芯。烟气流量大小与滤芯数量有关，也直接涉及到项目投资大小。以南京惠生公司为例，再生器设计烟气流量为27 360m³（标）/h（正常）/33 000m³（标）/h（最大），投资费用约5 000万元。且滤芯为耗材部件，波尔公司向企业保证滤芯使用寿命为4a，对于长周期使用，更换滤芯将会是一笔不小的费用。

1.2 布袋除尘技术

布袋除尘技术早期在电力、冶金等行业使用较多，此项技术也已趋于成熟。但对于DMTO工艺中仍无使用先例。目前国内甲醇制烯烃项目中选用布袋除尘技术的是富德（宁波）能源化工发展有限公司及富德（常州）能源化工发展有限公司。两家企业正处在布袋除尘项目使用阶段，均采用由中科院大连化物所、中石化洛阳工程有限公司和新兴能源科技有限公司联合研发的DMTO技术。富德（宁波）能源化工发展有限公司项目规模为180万t/a。富德（常州）能源化工发展有限公司项目规模为100万t/a。

两家富德能源化工发展有限公司现均采用DMTO专用催化剂（CM05），催化剂再生系统烟气经三级旋风分离系统后进入余热锅炉回收余热，后经烟囱排至大气，因国家工业废气粉尘排放达标的需要，各建一套烟气中催化剂粉尘脱除系统。

1.2.1 除尘原理

LLJP系列长袋低压脉冲袋式除尘器的气体净化方式为外滤式。烟气经过布袋，粉尘被滤袋阻挡，吸附在滤袋的外表面，过滤后的洁净气体穿透滤袋进入上箱体并通过排风总管排放，除尘器滤袋表面的粉尘越积越厚，通过定期清灰方式出去。

1.2.2 使用效果

旋风出口烟气催化剂颗粒含量约200mg/m3（标），经过滤器除尘后，排烟颗粒含量为8~12mg/m3（标），最大采样分析结果为14mg/m3（标）（过滤器出口颗粒物含量未正式标定，数据仅为采样分析结果）。布袋过滤器自2017年11月投入使用，已使用接近5a时间，使用过程中维护简单，未出现过异常状况。

1.2.3 关键设备描述

壳体、钢支架、滤袋及花板组件、喷吹清灰装置、进出风管、压缩空气系统、阀门、保护系统、控制系统及其他部分共同组成了除尘器的过滤系统，滤袋为主要耗材部件。具体设备明细如表2所示。

表2 布袋过滤器设备及运行条件表

1.2.4 项目投资

烟气流量大小与滤芯数量有关，涉及到整个除尘设备布置大小，会影响项目总投资。富德（宁波）能源化工发展有限公司除尘系统投资总费用为454万元；富德（常州）能源化工发展有限公司除尘系统投资总费用为389万元，一次性投资相对较小。以滤袋为主要耗材，滤袋更换也将成为项目维护的费用，另外滤袋更换频次势必比过滤器滤芯更换频次高，由于更换滤袋引起装置局部停工也将会造成装置潜在能耗增加。