CN106731826A - 一种降低废酸裂解装置尾气中nox浓度的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种降低废酸裂解装置尾气中NOX浓度的方法。制酸转化器五段出口的烟气经过换热器或者余热回收装置调整后，引入一个SCR选择性催化还原反应器，利用还原剂（如NH3、氨水）和催化剂，有选择性地与烟气中的NOx反应并生成无毒无污染的N2和H2O，然后经过SCR反应器尾端的氧化催化剂床层，将还原剂NH3氧化成N2和H2O，随同尾吸塔的尾气排出。选择性催化还原系统由催化剂反应器、氨供应设备、氨喷射装置及相关的检测设备和仪表控制等配套设施组成，具有结构紧凑、占地面小、便于维护、投资费用少等优点。

Description

一种降低废酸裂解装置尾气中NOX浓度的方法
技术领域
本发明属于化工环保技术领域，具体涉及一种废酸裂解制酸装置中有效控制制酸尾气中NOx排放浓度的工艺。
背景技术
本发明涉及一种废酸裂解制酸装置中有效控制制酸尾气中NOx排放浓度的工艺。烷基化废酸裂解工艺包括废酸裂解单元、净化单元、干燥吸收单元和转化单元。由转化单元五段转化出口的再生烟气中，除了较高含量的SO3，较低含量的SO2，还有在高温下产生的NOx，NOx不会在后续的反应过程中影响制酸，但是如果直接在尾气中排放至大气，会对大气环境造成非常严重的后果，NOx除了与其它化合物一起造成酸雨，对土壤和水生态系统带来不可逆转的破坏外，它们还参与光化学反应，造成光化学烟雾，从而对人体造成严重伤害。
参照国家现行的火电厂大气污染物排放标准GB13223-2011，裂解炉燃料为天然气的废酸裂解装置尾气中氮氧化物（NOx）排放浓度≤100mg/Nm3。但是由于废酸裂解装置尚未针对氮氧化物（NOx）排放浓度制定具体的标准，同时也由于常规的脱硝装置在脱除氮氧化物的同时，也会对SO2造成一定的损失，如何减少硫损失，以及控制脱硝工艺的氨逃逸量也是废酸裂解装置上脱硝工艺的难点，已建成的废酸裂解装置没有上脱硝装置的工艺流程。由于转化单元五段转化出口后续流程没有净化单元，需要严格控制烟气的组成以免引入新的杂质影响后续制酸流程。
发明内容
由于目前已建成的废酸裂解装置中，还没有针对尾气中氮氧化物（NOx）的排放浓度进行控制和处理的工艺流程，本发明针对上述现状，根据废酸裂解再生烟气的特性，提出了一种能有效控制尾气氮氧化物（NOx）排放浓度的工艺，以满足环保要求。
本发明的最大的特点在于高效脱硝率和领先的环保理念。在转化器五段出口烟气经过余热回收装置，把温度和压力调整到适合进行SCR脱硝反应的状态，再进入SCR脱硝处理，可将最终尾气中的氮氧化物浓度控制在100mg/Nm3以内，满足国家目前针对氮氧化物排放最严格的GB13223-2011 火电厂大气污染物排放标准。
本发明降低废酸裂解装置尾气中NOX浓度的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
（1）废酸裂解制酸装置转化器五段出口的高温转化烟气，进入余热回收装置换热后，调温调压，经过烟气检测系统，进入SCR反应器；
（2）氨气发生装置产生的氨气经过氨气缓冲罐，进入氨空混合器中与压缩空气充分混合，充分混合后的氨气与压缩空气混合气体进入喷射格栅，与烟气充分混合后进入SCR反应器；
（3）氨气和压缩空气混合气体与烟气在SCR反应器催化剂床层中发生催化还原反应，脱除烟气中的氮氧化物，反应温度为300-400℃，压力为5KPa（表）-15KPa（表），催化剂为高选择性钒催化剂；
（4）经过催化还原反应后的烟气通过氨氧化催化剂床层；经过氨逃逸量检测及烟气检测系统检测合格后，完成后续制酸流程。
一般地，所述出转化器五段的烟气经过余热回收装置，调整烟气的温度和压力，烟气温度为300-400℃，压力为5KPa（表）-15KPa（表）。
所述出转化器五段的烟气经过余热回收装置，调整烟气的温度和压力为380-400℃，压力为6KPa（表）-10KPa（表）。
所述氨气发生装置包括提供还原剂NH3的液氨钢瓶和液氨蒸发器，液氨蒸发器通过蒸汽加热产生氨气。
所述反应器出口设置烟气采样分析口和烟气在线监测系统。
所述高选择性钒催化剂为：五氧化二钒为活性组分，载体为大孔二氧化硅，助剂为三氧化钨或者三氧化钼。
所述经过SCR选择性催化还原反应，控制反应器出口的氮氧化物含量低于100mg/Nm3。
所述含有氮氧化物的烟气在SCR反应器中的停留时间为10-100s。
本发明制酸转化器五段出口的烟气经过换热器或者余热回收装置调整后，把温度控制在380~400℃，压力在10KPa（表）以下，引入一个SCR选择性催化还原反应器，利用还原剂（如NH3、氨水）和催化剂，有选择性地与烟气中的NOx反应并生成无毒无污染的N2和H2O，然后经过SCR反应器尾端的氧化催化剂床层，将还原剂NH3氧化成N2和H2O，烟气出SCR脱硝装置的管道上设有在线监测系统，分析催化还原反应后烟气的组成和状态，实时监控烟气的脱硝情况。
本发明的有益效果：
1、用于发生SCR催化脱硝反应的还原剂NH3，可以由液氨钢瓶提供，仅需设置液氨蒸发器及相关仪表监控即可保证反应进行，不需要设置复杂的制氨装置，工艺简单，占地面积小，便于维护、投资费用少。
2、该脱硝工艺具有操作弹性高的特点，催化剂床层越多，脱硝效率越好，考虑经济性，一般建议采用两层催化剂床层，反应器中可再预留一层，以应对更高要求的脱硝率，因此该装置具有很好的适用性，能保证氮氧化物的转化率满足各级环保要求。
3、反应器出口烟道上设置氨逃逸检测孔，用于分析经过SCR反应器处理后的烟气中氨的含量。烟气出SCR脱硝装置管道上设有在线监测系统，分析催化还原反应后烟气的组成和状态，实时监控烟气的脱硝情况。
4、SCR反应器底部安装氨氧化催化剂床层，能够把可能残留的氨气氧化为N2和H2O，可以保证氨气不会逃逸到后续制酸工序中，成品酸中不会产生硫酸铵盐杂质。
5、经过SCR选择性催化还原反应，可以有效控制制酸装置尾气的氮氧化物含量低于100mg/Nm3。
6、转化器五段出口烟气中SO2、SO3含量都比较低，因此经过SCR催化脱硝反应时的硫损耗小。
7、本装置引入的 SCR脱硝装置，脱硝反应速度快，氨气需求量小，经过该工艺处理后的烟气温损很小，在5℃之内。对现有制酸流程几乎没有影响，且该脱硝装置结构紧凑、占地面小，因此可以在已建装置基础上引入该烟气脱硝装置。
附图说明
图1本发明实施例方法的工艺流程示意图。
图1为本发明工艺流程示意图，其作用只为结合上述的文字来说明该工艺的实现方式，而不是用于限定本发明专利的范围。
图中：1、余热回收装置，2、烟气在线监测系统，3、SCR反应器，4、也氨储罐，5液氨蒸发器，6、氨气缓冲罐，7、氨空混合器，8、喷射格栅，9、氨氧化催化剂床层，10氨逃逸检测孔，11、烟气在线监测系统，12、第Ⅴ换热器。
具体实施方式
以下实施例的工艺过程参见附图1。
实施例1
一种降低废酸裂解装置尾气中NOX浓度的工艺，废酸裂解制酸装置的转化烟气从转化器五段转化出口，经余热回收装置（1）换热后，烟气温度390℃，压力9KPa（表），通过烟气在线检测系统（2），分析NOX含量394mg/m3，进入SCR反应器（3），液氨储罐（4）提供还原剂NH3，在液氨蒸发器（5）中，由低压蒸汽加热，产生氨气，经过氨气缓冲罐（6），在氨空混合器（7）中与压缩空气充分混合，进入安装在SCR反应器前段的喷射格栅（8），从而与进入反应器的烟气一起进入催化剂床层发生催化还原反应，催化剂床层为2层，生成无毒无污染的N2和H2O，未完全反应的NH3在SCR反应器尾端的氨氧化催化剂层（9）发生氨氧化反应后，可在氨逃逸检测孔（10）采样分析氨的含量，经过转化烟气在线检测系统（11），分析烟气中NOX的含量为77mg/m3，烟气温度388℃，压力8KPa（表），确定氮氧化物的脱除效果，再随SO2烟气一起进入第Ⅴ换热器（12）换热，完成后续制酸流程。
实施例2
一种降低废酸裂解装置尾气中NOX浓度的工艺，废酸裂解制酸装置的转化烟气从转化器五段转化出口，经省煤器（1）换热后，烟气温度385℃，压力9KPa（表），通过烟气在线检测系统（2），分析NOX含量410mg/m3，进入SCR反应器（3），液氨储罐（4）提供还原剂NH3，在液氨蒸发器（5）中，由低压蒸汽加热，产生氨气，经过氨气缓冲罐（6），在氨空混合器（7）中与压缩空气充分混合，进入安装在SCR反应器前段的喷射格栅（8），从而与进入反应器的烟气一起进入催化剂床层发生催化还原反应，催化剂床层为3层，生成无毒无污染的N2和H2O，未完全反应的NH3在SCR反应器尾端的氨氧化催化剂层（9），发生氨氧化反应后，可在氨逃逸检测孔（10）采样分析氨的含量，经过转化烟气在线检测系统（11），分析烟气中NOX的含量为39mg/m3，烟气温度383℃，压力7.8KPa（表），确定氮氧化物的脱除效果，再随SO2烟气一起进入第Ⅴ换热器（12）换热，完成后续制酸流程。

Claims (8)

1.一种降低废酸裂解装置尾气中NOX浓度的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
（1）废酸裂解制酸装置转化器五段出口的高温转化烟气，进入余热回收装置换热后，调温调压，经过烟气检测系统，进入SCR反应器；
（2）氨气发生装置产生的氨气经过氨气缓冲罐，进入氨空混合器中与压缩空气充分混合，充分混合后的氨气与压缩空气混合气体进入喷射格栅，与烟气充分混合后进入SCR反应器；
（3）氨气和压缩空气混合气体与烟气在SCR反应器催化剂床层中发生催化还原反应，脱除烟气中的氮氧化物，反应温度为300-400℃，压力为5KPa（表）-15KPa（表），催化剂为高选择性钒催化剂；
（4）经过催化还原反应后的烟气通过氨氧化催化剂床层；经过氨逃逸量检测及烟气检测系统检测合格后，完成后续制酸流程。
2.根据权利要求1所述降低废酸裂解装置尾气中NOX浓度的方法，其特征在于出转化器五段的烟气经过余热回收装置，调整烟气的温度和压力，烟气温度为300-400℃，压力为5KPa（表）-15KPa（表）。
3.根据权利要求1所述降低废酸裂解装置尾气中NOX浓度的方法，其特征在于出转化器五段的烟气经过余热回收装置，调整烟气的温度和压力为380-400℃，压力为6KPa（表）-10KPa（表）。
4.根据权利要求1所述降低废酸裂解装置尾气中NOX浓度的方法，其特征在于氨气发生装置包括提供还原剂NH3的液氨钢瓶和液氨蒸发器，液氨蒸发器通过蒸汽加热产生氨气。
5.根据权利要求1所述降低废酸裂解装置尾气中NOX浓度的方法，其特征在于反应器出口设置烟气采样分析口和烟气在线监测系统。
6.根据权利要求1所述降低废酸裂解装置尾气中NOX浓度的方法，其特征在于所述高选择性钒催化剂为：五氧化二钒为活性组分，载体为大孔二氧化硅，助剂为三氧化钨或者三氧化钼。
7.根据权利要求1所述降低废酸裂解装置尾气中NOX浓度的方法，其特征在于经过SCR选择性催化还原反应，控制反应器出口的氮氧化物含量低于100mg/Nm3。
8.根据权利要求1所述降低废酸裂解装置尾气中NOX浓度的方法，其特征在于，含有氮氧化物的烟气在SCR反应器中的停留时间为10-100s。
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