CN105983333A

CN105983333A - 一种含氨尾气的处理工艺

Info

Publication number: CN105983333A
Application number: CN201510063499.5A
Authority: CN
Inventors: 赵小平; 程佳; 刘荫; 罗志林; 何军民; 肖楚才; 鲍明
Original assignee: DONGHUA ENVIRONMENT ENGINEERING Co Ltd SHANGHAI
Current assignee: DONGHUA ENVIRONMENT ENGINEERING Co Ltd SHANGHAI
Priority date: 2015-02-06
Filing date: 2015-02-06
Publication date: 2016-10-05

Abstract

本发明公开了一种含氨尾气的处理工艺，适用于处理工业过程排出的含氨尾气。含氨尾气处理采用选择性催化氧化(SCO)工艺，尾气与所需的空气混合后经尾气加热器加热后进入催化反应器中进行选择性催化氧化反应，将尾气中的大部分NH₃以及HCN转化为N₂，从催化反应器出来的净化气进入余热回收系统回收热量后排向大气。本发明无需任何辅助燃料、工艺简单、反应温度低、运行费用低、无二次污染、尾气处理彻底。本发明工艺流程中设置了余热回收系统，通过回收反应热副产蒸汽，具有良好的经济效益和社会效益。

Description

一种含氨尾气的处理工艺

技术领域

本发明涉及一种含氨尾气的处理工艺，是一种工业过程排放的含氨尾气的处理方法；具体涉及含氨尾气的选择性催化氧化处理工艺。

背景技术

氨气无色，有毒，易反应，具有腐蚀性，并有强烈异味。氨气会刺激人的眼睛及呼吸管道，在高浓度的条件下甚至能在几分钟内使人致死。工业生产中包括石化工业、金属制造设备、食品业、造纸业、纺织设备、废水处理设备、淤泥处理及堆肥设备等行业均会产生氨气。

在生产过程中，若控制不好，造成氨的非控制性施放，不仅会对操作人员造成身体上的损害，还存在一定的火灾爆炸的隐患。另外，向环境中排放较多的氨还会造成水体富营养化、大气污染等一系列问题。而在化工生产中减少氨的排放，不仅能消除隐患、减少污染，还能提高经济效益。化工生产中的氨一般有两种来源，一是作为反应的原料，由于过量而没有反应完的，比如过量的氨水与对硝基氯苯反应制备对硝基苯胺，过量的氨与丙烯进行氨氧化生产丙烯腈等；另一种是反应过程中生成的，比如熔融法生成氰尿酸，亚氨基二乙腈碱解等。以石化工业中的炼油工艺为例，原油中含有硫化物，不仅影响石油产品质量，腐蚀炼油设备，而且对环境危害极大。因此。一般炼制含硫原油的炼油厂都设有气体脱硫、含硫废水汽提、硫磺回收及其尾气处理装置除去硫化物和回收硫磺。装置排放尾气中含有H₂S、COS、NH₃、HCN、甲醇、CO等污染环境的有害气体。

常见的含氨尾气处理工艺：

(1)双塔汽提氨回收工艺(SWS)

含氨尾气来自于含氨废水的酸性水汽提装置，目前国内大部分的炼油和煤化工装置的酸性废水均采用此方法处理。对于高含氨酸性废水，一般采用双塔加压汽提+氨精制的方式回收高纯度液氨。该技术的特点是采用蒸汽将氨从废水中汽提，再利用结晶-吸附法将氨精制，得到高纯液氨。

优点是可从废水中回收高纯度的液氨，并且净化水质较容易控制。缺点是该工艺过程蒸汽耗量大，运行成本较高；获得液氨产品需压缩冷凝等进一步能源消耗，加之液氨产品市场的持续低迷，实例核算后经济效益不佳；整个流程复杂、占地面积大。

(2)直接注入法烧氨工艺(TO)

直接注入法烧氨工艺是将高含氨尾气和含硫尾气一起注入Claus制硫炉焚烧的工艺。该技术将含氨尾气与含硫尾气一起焚烧，为保证NH₃的转化率，制硫炉的操作温度需控制在1250℃以上，同时需控制酸性气的水含量。

另外，由于含硫污水汽提技术的发展，酸性其中氨含量有所提高，为使含氨浓度较高的酸性气体能够得到合理利用，开发了相应技术。基本原理是：在高温1700℃左右的燃烧室内通入过量空气，将含氨酸性气充分燃烧，反应如下：

此工艺的优点是：操作弹性大、控制过程自动化程度高；布局紧凑、占地面积少。存在问题有：当燃烧炉内的氧气不足，温度也不够高时，酸性气中的氨不能完全反应生成N₂，大部分生成硫氢化铵和多硫化铵，阻塞冷凝设备的管子；氨会使催化剂中毒失活；在燃料和CO₂存在的情况下，会产生COS和CS₂等难以去除的副产物；尾气中的HCN几乎无法通过热力焚烧去除；在高温下，不可避免的会有部分NH₃转化成NOx，考虑后续NOx处理，传统的SCR脱硝工艺在确保NOx达标排放的同时，却难以避免氨逃逸现象。

发明内容

针对以上技术在处理含氨尾气时存在的诸多缺陷，根据本发明的实施例，希望提供一种含氨尾气的处理工艺，使难以处理的含氨尾气中的NH₃、HCN等污染物达到排放标准，同时实现无燃料消耗、稳定副产蒸汽、较低运行费用等优势，达到非常好的经济效益和环保效益。

根据实施例，本发明提供的一种含氨尾气的处理工艺，其创新点在于：含氨尾气和助燃空气混合后经尾气加热器加热，进入催化反应器，在较低温度下发生选择性催化氧化反应，使尾气中的NH₃和HCN转化为N₂。催化反应器出口的气体经过余热回收系统和尾气加热器回收热量，余热回收后的烟气直接排往大气，其中：

催化反应器的进口温度为200～400℃，出口温度为300～750℃；

催化反应器的操作压力为0～50Kpa。

与SWS工艺相比，本发明工艺无燃料消耗，且副产蒸汽；与TO工艺所需1700℃反应温度相比，本发明工艺中催化反应温度较低，对设备要求低；另外，其还具有转化率高，选择性好；抗机械/声波冲击能力高、热稳定性好、压降小、易于清洗、使用寿命长的特点。

根据一个实施例，作为本发明的优先技术方案，含氨尾气与空气混合后，最好经尾气加热器加热到催化剂起燃温度后进入催化反应器。尾气加热器最好为焊接板式换热器或管壳式换热器或热管换热器或翅片管换热器。

根据一个实施例，作为本发明的另一优先技术方案，含氨尾气进行催化反应后，最好进入蒸汽过热器和尾气加热器回收热量。

和现有技术相比，本发明具有以下有益效果：1、本发明采用选择性催化氧化(SCO)工艺，能够一次性将炼油、石化、煤化工和热电等工业过程中产生的含氨尾气中的NH₃、HCN等处理至达到排放标准。2、采用蒸汽加热器、电加热器加热的方式进行系统升温开工时，尾气处理过程为无火焰燃烧，可布置在防爆生产场合；3、采用高效热管换热器、管壳式换热器、焊接板式换热器或翅片管换热器回收反应热以加热进料尾气，正常运行过程中无需附加燃料；4、非常宽广的操作范围，可保证尾气中硫化物含量变化时，系统能稳定操作；5、相比双塔汽提氨回收工艺(SWS)工艺，正常运行阶段无需附加燃料，能耗小，并且余热回收系统可副产蒸汽，每年可带来多产生高达几千万人民币的效益。6、相比热力焚烧技术(TO)，本发明中提供的技术所需反应温度较低，对设备要求较低，且系统开车安全快速，运行稳定。

附图说明

图1是本发明含氨尾气选择性催化氧化处理工艺的工艺流程图。

其中，1为尾气加热器；2为选择性催化氧化反应器(以下称SCO反应器)；3为余热回收系统。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐述本发明。这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明记载的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。

如图1所示，本发明以下实施例中含氨尾气的处理工艺流程为：含氨尾气和助燃空气混合后进入SCO反应器2，发生选择性催化氧化反应，使尾气中的NH₃、HCN转化为N₂，SCO反应器2出口的高温气体首先经过余热回收系统3回收热量，后进入尾气加热器1加热原料气或助燃空气，此后该股净化尾气直接达标排放。

本发明以下实施例中，SCO反应器2采用固定床反应器。

本发明以下实施例中，含氨尾气与阻燃空气混合后，经尾气加热器1加热到催化剂起燃温度后进入SCO反应器2。

本发明以下实施例中，所述的尾气加热器1为焊接板式换热器或管壳式换热器或管壳式换热器或热管换热器或翅片管换热器。

本发明以下实施例中，SCO反应器2中所用催化剂为贵金属催化剂、廉价金属催化剂或金属氧化物催化剂。

本发明以下实施例中，所述的余热回收系统3为余热锅炉、省煤器或两者的组合。

本发明以下实施例中使用某装置排放的含氨尾气数据，经测定该含氨尾气的组成如下表1所示：

表1含氨尾气组成

摩尔流量(kmol/h)	200
		温度℃	90
压力kPaG	30
		组分名称(％mol)
H₂	0.36
		CO	0.15
CH₄	0.0050

CO₂	23.27
		H₂S	0.28
COS	0.012
		H₂O	45.54
NH₃	30.36

实施例1

如图1所示，含氨尾气进入SCO反应器，SCO反应器的入口物料温度控制在300℃，反应温度控制在温度为500℃，操作压力控制在10Kpa。之后，进入余热回收系统和尾气加热器回收热量。最后，净化尾气达标排放。

经测定，净化尾气中其他组分含量为：非甲烷总烃≤103mg/Nm³，HCN≤1.8mg/Nm³，NH₃≤5mg/Nm³。

实施例2

如图1所示，含氨尾气进入SCO反应器，SCO反应器的进口温度控制在250℃，反应温度控制在450℃，操作压力控制在8Kpa。之后，进入余热回收系统和尾气加热器回收热量。最后，净化尾气达标排放。

经测定，净化尾气中其他组分含量为：非甲烷总烃≤82mg/Nm³，HCN≤1.6mg/Nm³，NH₃≤4mg/Nm³。

实施例3

如图1所示，含氨尾气进入SCO反应器，SCO反应器的进口温度控制在350℃，反应温度控制在530℃，操作压力控制在10Kpa。之后，进入余热回收系统和尾气加热器回收热量。最后，净化尾气达标排放。

经测定，净化尾气中其他组分含量为：非甲烷总烃≤54mg/Nm³，HCN≤1.9mg/Nm³，NH₃≤4mg/Nm³。

实施例4

如图1所示，含氨尾气进入SCO反应器，SCO反应器的进口温度控制在370℃，反应温度控制在590℃，操作压力控制在17.0Kpa。之后，进入余热回收系统和尾气加热器回收热量。最后，净化尾气达标排放。

经测定，净化尾气中其他组分含量为：非甲烷总烃≤67mg/Nm³，HCN≤1.7mg/Nm³，NH₃≤3mg/Nm³。

实施例5

如图1所示，含氨尾气进入SCO反应器，SCO反应器的进口温度控制在380℃，反应温度控制在600℃，操作压力控制在16.8Kpa。之后，进入余热回收系统和尾气加热器回收热量。最后，净化尾气达标排放。

经测定，净化尾气中其他组分含量为：非甲烷总烃≤89mg/Nm³，HCN≤1.8mg/Nm³，NH₃≤3mg/Nm³。

实施例6

如图1所示，含氨尾气进入SCO反应器，SCO反应器的进口温度控制在400℃，反应温度控制在650℃，操作压力控制在7.5Kpa。之后，进入余热回收系统和尾气加热器回收热量。最后，净化尾气达标排放。

经测定，净化尾气中其他组分含量为：非甲烷总烃≤37mg/Nm³，NOx≤154mg/Nm³，HCN≤1.9mg/Nm³，NH₃≤4mg/Nm³。

实施例7

如图1所示，含氨尾气进入SCO反应器，SCO反应器的进口温度控制在300℃，反应温度控制在490℃，操作压力控制在17.5Kpa。之后，进入余热回收系统和尾气加热器回收热量。最后，净化尾气达标排放。

经测定，净化尾气中其他组分含量为：非甲烷总烃≤41mg/Nm³，HCN≤1.9mg/Nm³，NH₃≤4mg/Nm³。

Claims

1.一种含氨尾气的处理工艺，其特征在于：含氨尾气和助燃空气混合后经尾气加热器加热，进入催化反应器发生选择性催化氧化反应，使尾气中的NH₃、HCN转化为N₂，催化反应器出口的高温气体经过余热回收系统和尾气加热器回收热量后排往大气，其中：

催化反应器的反应温度为200～750℃，催化反应器的操作压力为0～50Kpa。

2.按权利要求1所述的含氨尾气的处理工艺，其特征在于：所述的余热回收系统为余热锅炉、省煤器或两者的组合。

3.按权利要求1所述的含氨尾气的处理工艺，其特征在于：所述的催化反应器入口温度为200～450℃，催化反应器出口温度为350～750℃。

4.按权利要求3所述的含氨尾气的处理工艺，其特征在于：所述的催化反应器入口温度为300℃，催化反应器出口温度为700℃。

5.按权利要求1所述的含氨尾气的处理工艺，其特征在于：在催化反应器中NH₃发生催化氧化反应生成N₂，HCN发生催化氧化反应生成N₂。

6.按权利要求1所述的含氨尾气的处理工艺，其特征在于：所述的催化反应器为固定床反应器。

7.按权利要求1所述的含氨尾气的处理工艺，其特征在于：含氨尾气与空气混合后，经尾气加热器加热到催化剂起燃温度后进入催化反应器。

8.按权利要求1或7所述的含氨尾气的处理工艺，其特征在于：所述的尾气加热器为焊接板式换热器或管壳式换热器或热管换热器或翅片管换热器。

9.按权利要求1所述的含氨尾气的处理工艺，其特征在于：催化反应器中所用催化剂为贵金属催化剂、廉价金属催化剂或金属氧化物催化剂。