CN103768918B - 一种己内酰胺装置尾气净化方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种己内酰胺装置尾气净化方法和装置，净化装置包括尾气引风机，其特征在于：沿气体流动方向依次设置脱硫设备、尾气预加热器、气-气换热器、加热器和脱硝反应器，各设备之间采用管道连通。本发明己内酰胺装置排放尾气净化方法，采用氨水吸收脱硫、氨气选择性催化还原法脱硝组合工艺，净化方法采用权利要求1所述的净化装置。与现有技术相比，本发明所述的尾气净化方法和装置具有安全可靠、工艺简单、操作费用低等优点。
Description
技术领域
本发明涉及环境保护领域的一种尾气净化方法，具体地说是一种采用氨法同时脱除己内酰胺尾气中NOx（氮氧化物的总称）、SOx（硫氧化物的总称）的方法。
背景技术
随着经济技术的发展和人们生活水平的提高，人类对能源的消费需求急剧增加，由此带来的温室效应和酸雨等环境问题正威胁人类的生存环境。因此，开展从己内酰胺尾气、烟道气、炼厂催化裂化再生烟气等集中排放源中减排NOx、SOx是最为有效的方法，具有重大的战略意义。
意大利SNIA甲苯法工艺生产己内酰胺技术中，亚硝基硫酸制备装置是SNIA甲苯法工艺主要生产装置之一，采用氨接触氧化生成NO，部分NO氧化成NO2，用发烟硫酸吸收NOx制备亚硝基硫酸，尾气用硫酸吸收氮氧化物，排放尾气中含有NOx和SOx，尾气直接排放将对引起严重的大气污染，因此，开发合适的尾气治理方法十分必要。己内酰胺装置排放尾气的主要特点是气量相对于锅炉烟气排放量小、NOx的浓度高、且含有相对少量的SOx，排放尾气为干气、且为常压。
目前，烟气或尾气脱硫的主要方法有石灰石-石膏法、海水脱硫法、镁法、钠法和氨法等。石灰石-石膏法占地面积大、系统复杂、能耗和运行成本高。湿式氨法烟气脱硫的脱硫塔主要有填料塔、液柱塔和喷淋塔，占地小、投资和运行费用相对低，但氨法烟气脱硫主要存在的问题是排放尾气中的气溶胶问题，气溶胶在净化尾气中难以去除，且存在氨逃逸问题。
尾气脱硝的主要方法有：选择性催化还原法（SCR）、选择性非催化还原法（SNCR）、吸收法、吸附法等。SCR法的脱硝率高，能满足严格的排放标准，但工艺复杂、投资偏高。SNCR法工艺相对简单，投资低，但脱硝效率低，难以达到排放标准。
CN101890279A公开了一种高效氨法烟气脱硝工艺及其装置，该工艺中脱硝还原剂先常温雾化再高温汽化喷入燃烧炉中，还原剂与NOx发生选择性非催化还原反应，但该方法不适用于常温常压的己内酰胺排放尾气的净化处理。
CN101053747A公开了一种先氧化烟气中的NO，再利用氨作为吸收剂进行脱硫脱硝，该工艺需要消耗大量的双氧水、臭氧等氧化剂，该工艺成本较高。CN101934191A公开了氨法烟气同时脱硫脱硝方法，采用脱硫脱硝一体塔净化烟气中的NOx和SOx，该工艺简单，但是该法的脱硝效率低。不适合于己内酰胺尾气的净化处理。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种己内酰胺装置排放尾气净化方法和装置，本发明所述的尾气净化方法和装置具有安全可靠、工艺简单、操作费用低等优点。
本发明己内酰胺装置排放尾气的净化装置，所述的装置主要包括尾气引风机，沿气体流动方向依次设置脱硫设备、尾气预加热器、气-气换热器、加热器和脱硝反应器，各设备之间采用管道连通。己内酰胺装置排放尾气由引风机入口进入风机，引风机的尾气出口与脱硫设备的尾气进口连接，脱硫设备的气体出口通过管道与尾气预加热器的气体进口相连，预加热器气体出口通过管道与脱硝还原剂管线和气-气换热器的冷物流进口连接，尾气和还原剂氨气混合由气-气换热器的冷物流进口进入气-气换热器中，气-气换热器的冷物流出口与加热器的进口连接，废气经过加热后进入脱硝反应器的进口，脱硝反应器的出口与气-气换热器的热物流进口连接，气体在换热器中换热后，净化气体由气-气换热器的热物流出口排出。
本发明己内酰胺装置排放尾气净化方法中，采用本发明上述净化装置，所述的尾气净化方法采用氨水吸收脱硫、氨气选择性催化还原法脱硝组合工艺。由己内酰胺装置排放的尾气通过引风机抽引提压后，进入脱硫设备中，尾气在脱硫设备中与氨水发生反应，氨水吸收尾气中的SOx，尾气经过脱硫后，预热至45℃~60℃，预热后气体与脱硝还原剂氨气混合，气体混合后，与选择性催化还原法脱硝净化反应的尾气换热回收热量，换热至温至160℃~250℃，然后进入加热器中，加热器将尾气加热至280～380℃，加热后的尾气在脱硝反应器中进行选择性催化还原反应脱硝，脱硝反应器的排放气经过热量回收，排放净化气可达标排放。
本发明己内酰胺装置排放尾气净化方法中，所述的尾气引风机可采用离心风机、涡旋风机等形式，引风机为本净化系统提供动力，风机可将尾气升压至5~8kPa，压力优选5~6kPa。
本发明己内酰胺装置排放尾气净化方法中，所述的脱硫剂采用氨水，氨水质量浓度高于0.1%，低于5%，优选低于2%，最优选低于1%。调节脱硫过程中气液比，液气比一般为5～50L/M3（升喷淋液/立方米烟气），优选为10～30L/M3，控制脱硫排放液的pH大于7，优选为7.5～10.5。通过控制排放液的pH值大于7，可防止脱硫设备的排放气中形成气溶胶，同时由脱硫设备中逃逸出的氨可作为脱硝反应的还原剂。脱硫外排液可去污水处理场或其它脱硫装置。
本发明己内酰胺装置排放尾气净化方法中，所述的脱硫设备可采用填料塔、喷淋塔和超重力反应器等形式，脱硫设备优选超重力反应器，尾气在脱硫设备内的压降控制在0.3~0.8kPa，压降优选0.3~0.6kPa。
本发明己内酰胺装置排放尾气净化方法中，所述的预加热器和加热器可采用电加热、燃气加热、蒸汽加热、换热器等形式。尾气预加热器将尾气预热至45℃~60℃，尾气预加热器优选换热器或电加热器，尾气预加热的优选温度为45℃~50℃。尾气加热至45℃~50℃，可防止尾气对气-气换热器的腐蚀。尾气加热器是将尾气加热至脱硝反应器入口所需温度，加热器的形式优选燃气加热器。
本发明己内酰胺装置排放尾气净化方法中，所述的气-气换热器可选用热管换热器、列管式换热器、板式换热器等，优选热管换热器。尾气与净化气在换热器内换热后，可将尾气加热至160℃~250℃，将净化气中的大部分热量回收。
本发明己内酰胺装置排放尾气净化方法中，所述脱硝反应器可采用立式或卧式，优选立式。脱硝反应器中尾气可上进下处，也可下进上出。
己内酰胺装置排放尾气净化方法中，气体加热、气体换热、选择性催化还原法等技术及相关内容是技术人员所熟知的内容。
本发明针对己内酰胺装置排放尾气中NOx含量高、SOx含量低、不含水蒸汽等特点，研究开发了适宜的方法和装置，与现有技术相比，本发明所述己内酰胺装置排放尾气净化方法和装置具有如下优点：
1、本发明方法中，尾气采用氨法脱硫、氨气选择性还原脱硝组合工艺，简化了尾气脱硫脱硝的工艺流程。可避免尾气中的SOx与NH3在高温条件下反应形成铵盐软垢，而影响换热器的换热效果的问题。
2、本发明方法中，氨水在脱硫设备中吸收SOx，将逃逸出氨气至气体中，逃逸的氨气可作为氨法脱硝的部分的还原剂，因此，采用该组合工艺可避免单纯的氨法脱硫存在的氨逃逸问题。
3、本发明方法中，尾气采用小于2%浓度的氨水作为脱硫吸收液，并控制气液比、吸收液和外排液的pH值，与常规氨法脱硫过程中脱硫吸收液pH值低于7的方法相比，仍避免了脱硫过程中形成气溶胶，避免了后续设备铵盐沉积问题。
4、本发明方法中，尾气经过脱硫后预热至45℃~60℃，防止了换热器的腐蚀，增加了设备的可靠性。
附图说明
图1是本发明己内酰胺装置排放尾气净化方法的一种具体过程流程示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施例来进一步说明本发明的具体情况，但不限于下述的实施例。
本发明提供了一种己内酰胺装置排放尾气的净化装置，所述的装置主要包括尾气引风机2、脱硫设备5、尾气预加热器8、气-气换热器12、加热器14和脱硝反应器15及相应的管道等。己内酰胺装置排放尾气1由引风机2入口进入风机2，引风机2的尾气出口与脱硫设备5的尾气进口连接，脱硫设备5的气体出口通过管道与尾气预加热器8的气体进口相连，预加热器8气体出口通过管道与脱硝还原剂管线9和气-气换热器12的冷物流进口连接，尾气和还原剂氨气混合由气-气换热器12的冷物流进口进入气-气换热器12中，气-气换热器12的冷物流出口与加热器14的进口连接，废气经过加热后进入脱硝反应器15的进口，脱硝反应器15的出口与气-气换热器12的热物流进口连接，气体在换热器12中换热后，净化气体由气-气换热器12的热物流出口排出。
本发明己内酰胺装置排放尾气净化方法中，己内酰胺装置排放的尾气1通过引风机2抽引提压后，升压气体3进入脱硫设备5中，尾气1在脱硫设备5中与吸收液氨水4传质反应，氨水4吸收尾气1中的SOx，脱硫外排液6可去污水处理场或其它现有脱硫装置。尾气1经过脱硫后，脱硫气体7经过预热器8预热至45℃~60℃，预热后的10气体与脱硝还原剂管线9来的脱硝还原剂氨气混合，混合气体11由气-气换热器12换热回收热量，气体换热至160℃~250℃，换热气体13然后进入加热器14中，加热器14将尾气加热至300℃，加热后的尾气在脱硝反应器15中进行脱硝反应，脱硝反应器15的排放气16再经过气-气换热器12换热回收热量，热量回收后的排放净化气17可达标排放。
实施例1
本实施例中，己内酰胺装置排放尾气的组成见表1，采用本发明方法可使净化气体达标排放。
表1尾气组成。
| 序号 | 尾气性质及组成 | 单位 | 数值 |
| 1 | 尾气温度 | ℃ | 45 |
| 2 | 尾气压力 | mmH2O | 常压 |
| 3 | NOx含量 | mg/Nm3 | 3500 |
| 4 | SO2 | mg/Nm3 | ≤300 |
| 5 | SO3 | mg/Nm3 | ≤50 |
| 6 | 氧含量(vol) | Vol% | 1.7-10.1 |
| 7 | CO | mg/Nm3 | ≤1000 |
| 8 | H2O(vol) | Vol% | 微量 |
| 9 | 正己烷 | - | 微量 |
本实施例中，所述的系统装置的压降控制在7kPa内，引风机全压为7kPa，脱硫压降为0.7kPa，脱硝反应器压降为0.7kPa。预加热器采用电加热，将尾气加热至45℃。气-气换热器采用热管式换热器，换热后尾气温度升至232℃。加热器采用燃气加热器，燃气加热至290℃。脱硝反应器采用两个床层，选择性脱硝催化剂具体采用CN200910204252.5实施例1所述方法制备的催化剂。尾气经过脱硝后进行热量回收，换热后排放温度为116℃，排放气中SOx浓度低于10mg/m3，NOx的浓度155mg/m3，氨逃逸浓度为2mg/m3，排放的净化气达标。
Claims (10)
1.一种己内酰胺装置排放尾气净化方法，其特征在于：尾气净化方法采用氨水吸收脱硫、氨气选择性催化还原法脱硝组合工艺，净化方法采用的净化装置包括尾气引风机，其中，沿气体流动方向依次设置脱硫设备、尾气预加热器、气-气换热器、加热器和脱硝反应器，各设备之间采用管道连通；
所述净化过程如下：由己内酰胺装置排放的尾气通过引风机抽引提压后，进入脱硫设备中，尾气在脱硫设备中与氨水发生反应，氨水吸收尾气中的SOx，尾气经过脱硫后，预热至45℃~60℃，预热后气体与脱硝还原剂氨气混合，气体混合后，与选择性催化还原法脱硝净化反应的尾气换热回收热量，换热至温至160℃~250℃，然后进入加热器中，加热器将尾气加热至280～380℃，加热后的尾气在脱硝反应器中进行选择性催化还原反应脱硝，脱硝反应器的排放气经过热量回收，排放净化气排放；其中脱硫剂采用氨水，氨水质量浓度高于0.1%，低于5%；调节脱硫过程中气液比，液气比为5～50L/M3，单位为升喷淋液/立方米烟气，控制脱硫排放液的pH大于7。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：己内酰胺装置排放尾气由引风机入口进入风机，引风机的尾气出口与脱硫设备的尾气进口连接，脱硫设备的气体出口通过管道与尾气预加热器的气体进口相连，预加热器气体出口通过管道与脱硝还原剂管线和气-气换热器的冷物流进口连接，尾气和还原剂氨气混合由气-气换热器的冷物流进口进入气-气换热器中，气-气换热器的冷物流出口与加热器的进口连接，废气经过加热后进入脱硝反应器的进口，脱硝反应器的出口与气-气换热器的热物流进口连接，气体在换热器中换热后，净化气体由气-气换热器的热物流出口排出。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：脱硫剂采用氨水，氨水质量浓度高于0.1%，低于2%。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：脱硫剂采用氨水，氨水质量浓度高于0.1%，低于1%。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：调节脱硫过程中气液比，液气比为10～30L/M3，单位为升喷淋液/立方米烟气，控制脱硫排放液的pH为7.5～10.5。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：脱硫设备采用填料塔、喷淋塔和超重力反应器形式。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：脱硫设备采用超重力反应器。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：预热使用预加热器，预加热器采用电加热、燃气加热、蒸汽加热或换热器。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：加热器将尾气加热至脱硝反应器入口所需温度，加热器采用燃气加热器。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：换热采用气-气换热器，选用热管换热器、列管式换热器或板式换热器。
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