CN107416775A - 一种含氨酸性气和废硫酸的低氮裂解工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种含氨酸性气和废硫酸的低氮裂解工艺。首先将含氨酸性气与空气在燃烧器中混合后喷入废酸焚烧炉进行燃烧，提供裂解所需的热量，然后将废硫酸与压缩空气在废酸喷枪中雾化后喷入废酸焚烧炉进行高温裂解。通过控制反应温度降低热力型NOx的生成；入炉含氨酸性气流量不变的情况下，通过减少炉头空气量和二次补风，实现含氨酸性气的分级燃烧技术，在保证废酸充分裂解和酸性气充分燃耗的基础上，大大降低了燃料型NOx的生成，保证了装置尾气的达标排放。
Description
技术领域
本发明属于化工环保技术领域，具体涉及一种含氨酸性气和废硫酸的低氮裂解工艺。
背景技术
我国的各类化工装置,如涉及到磺化、烷基化、水合水解、净化及脱水等工艺，每年都会副产大量废硫酸，上述装置产生的废硫酸浓度高，且含有大量有机物，极难处理。废硫酸裂解再生工艺，具有处理量大，处理成本低，生产连续稳定，收率高、产品质量好，处理无二次污染等优点，并且副产大量蒸汽，具有很好的环境效益和经济效益。
废硫酸裂解再生工艺通常采用天然气、液化气或者炼厂副产的干气、氢解析气等作为燃料，提供反应所需热量，导致废酸裂解再生装置生产成本较高。
一些石化企业拟采用副产的一种含氨的酸性气（主要组分为硫化氢、氨气、氢气、一氧化碳、二氧化碳和烃类）替代天然气等作为废酸裂解的燃料，降低装置生产成本，并回收酸性气中的硫资源，但是由于酸性气中的氨含量高达10~30%，采用传统的废酸焚烧裂解工艺会产生大量的NOx，导致装置尾气无法达标排放。
发明内容
发明目的：本发明是针对上述现状，而提出的一种含氨酸性气和废硫酸的低氮裂解工艺，可以保证废酸充分裂解以及酸性气充分、完全燃烧的基础上，最大限度的降低NOx的生成。
技术方案：本发明所述的含氨酸性气和废硫酸的低氮裂解工艺，具体包括如下步骤：首先将含氨酸性气与来自空气风机的空气在燃烧器中混合后喷入废酸焚烧炉进行燃烧，提供裂解所需的热量；达到设定反应温度后，将废硫酸加压后通入废酸喷枪，经压缩空气雾化后喷入废酸焚烧炉进行高温裂解。
通过在废酸焚烧炉炉头和中部喷水来吸收过剩的燃烧热，控制反应温度，降低热力型NOx的生成。
入炉含氨酸性气流量不变的情况下，通过控制废酸焚烧炉炉头的空气量，降低空气过剩系数，使炉头反应处于缺氧状态，保证炉头的还原性气氛，使得氨气燃烧生成氮气，大大降低燃料型NOx的生成；之后在废酸焚烧炉中部补入一定量的二次空气，提高废酸焚烧炉中后部的空气过剩系数，保证废酸焚烧炉中后部为氧化性气氛，从而实现酸性气的分级燃烧和废硫酸的充分裂解，降低燃料型NOx的生成，最终生成含二氧化硫的高温烟气进入后续系统。
其中，控制废酸焚烧炉反应温度≤1300℃，
优选的，废酸焚烧炉反应温度为~1200℃。
其中，控制废酸焚烧炉炉头空气过剩系数＜1，
优选的，控制废酸焚烧炉炉头空气过剩系数为~0.9。
其中，控制废酸焚烧炉中后部空气过剩系数≥1.1，
优选的，控制废酸焚烧炉炉头空气过剩系数为~1.2。
有益效果：本发明的最大的特点是低氮环保、高效和安全稳定。废酸焚烧炉的炉头和中部都设置了水喷枪，在炉内反应温度过高时进行喷水降温，通过降低反应温度可以大大减少热力型NOx的生成。另外，在废酸焚烧炉的中部设置了二次补风口，通过酸性气的分级燃烧，控制废酸焚烧炉前部分还原性气氛，中后部为氧化性气氛，大大降低了燃料型NOx的生成。
附图说明
以下附图为本发明工艺流程简图，其作用只为结合上述的文字来说明本工艺的主要流程，而不是用于限定本发明的范围。
图1是本发明实施例工艺流程简图。
图中：1、废酸焚烧炉，2、废酸喷枪，3、炉头水喷枪，4、燃烧器，5、炉中水喷枪，6、空气风机，7、补风口。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明的技术方案作进一步说明。
参考附图1，首先将含氨酸性气与来自空气风机（6）的空气在燃烧器（4）中混合后喷入废酸焚烧炉（1）进行燃烧，提供裂解所需的热量；升温到1200℃后，将废硫酸加压到0.3MPa后通入废酸喷枪（2），经压缩空气雾化后喷入废酸焚烧炉进行高温裂解；当反应温度超过1200℃时，则调大炉头喷枪（3）的喷水/废硫酸量；当温度低于1200℃时，则调小喷水/酸量；控制反应温度在~1200℃，降低热力型NOx的生成。
通过降低进入炉头的空气量，控制空气过剩系数≤0.9，使炉头处于缺氧状态，保证焚烧炉炉头的还原气氛，使得氨气燃烧生成氮气，大大降低燃料型NOx的生成；然后在焚烧炉中部通过补风口（7）补入二次空气，控制空气过剩系数≥1.1，保证焚烧炉中后部为氧化性气氛，从而实现酸性气的完全燃烧和废硫酸的充分裂解。当焚烧炉中后部的温度超过1200℃时，则调大炉中喷枪（5）的喷水/废硫酸量；当温度低于1200℃时，喷水/废硫酸量；控制焚烧炉中后部的反应温度在~1200℃，降低热力型NOx的生成。最终生成含二氧化硫的高温烟气进入后续系统。
实施例1
处理对象：含氨酸性气和废硫酸。
处理方法具体如下：
步骤一：首先将流量为3500Nm3/h含氨酸性气与来自空气风机（6）的流量为20000Nm3/h空气在燃烧器（4）中混合后喷入废酸焚烧炉（1）进行燃烧，控制炉头空气过剩系数~0.9，保证焚烧炉炉头的还原气氛，使得氨气燃烧生成氮气，大大降低燃料型NOx的生成。
步骤二：炉温升到1200℃后，将流量为~1.5吨/小时的废硫酸加压到0.3MPa后通入废酸喷枪（2），经压缩空气雾化后喷入废酸焚烧炉进行高温裂解；当反应温度超过1200℃时，则调大炉头水喷枪（3）的喷水量；当温度低于1200℃时，则调小喷水量，控制反应温度在~1200℃，降低热力型NOx的生成。
步骤三：在焚烧炉中部通过补风口（7）补入~6000Nm3/h的二次空气，控制空气过剩系数~1.2，保证焚烧炉中后部为氧化性气氛，从而实现酸性气的完全燃烧和废硫酸的充分裂解。当焚烧炉中后部的温度超过1200℃时，则调大炉中水喷枪（5）的喷水量；当温度低于1200℃时，则调小喷水量，控制焚烧炉中后部的反应温度在~1200℃，降低热力型NOx的生成。最终生成含二氧化硫的高温烟气进入后续系统。
实施例2
处理对象：含氨酸性气和废硫酸。
处理方法具体如下：
步骤一：首先将流量为2000Nm3/h含氨酸性气与来自空气风机（6）的流量为10000Nm3/h空气在燃烧器（4）中混合后喷入废酸焚烧炉（1）进行燃烧，控制炉头空气过剩系数~0.8，保证焚烧炉炉头的还原气氛，使得氨气燃烧生成氮气，大大降低燃料型NOx的生成。
步骤二：炉温升到1250℃后，将流量为~1.2吨/小时的废硫酸加压到0.3MPa后通入废酸喷枪（2），经压缩空气雾化后喷入废酸焚烧炉进行高温裂解；当反应温度超过1250℃时，则调大炉头水喷枪（3）的喷水量；当温度低于1250℃时，则调小喷水量，控制反应温度在~1250℃，降低热力型NOx的生成。
步骤三：在焚烧炉中部通过补风口（7）补入~3500Nm3/h的二次空气，控制空气过剩系数~1.1，保证焚烧炉中后部为氧化性气氛，从而实现酸性气的完全燃烧和废硫酸的充分裂解。当焚烧炉中后部的温度超过1200℃时，则调大炉中水喷枪（5）的喷水量；当温度低于1250℃时，则调小喷水量，控制焚烧炉中后部的反应温度在~1250℃，降低热力型NOx的生成。最终生成含二氧化硫的高温烟气进入后续系统。
实施例3
处理对象：含氨酸性气和废硫酸。
处理方法具体如下：
步骤一：首先将流量为1500Nm3/h含氨酸性气与来自空气风机（6）的流量为9000Nm3/h空气在燃烧器（4）中混合后喷入废酸焚烧炉（1）进行燃烧，控制炉头空气过剩系数~0.95，保证焚烧炉炉头的还原气氛，使得氨气燃烧生成氮气，大大降低燃料型NOx的生成。
步骤二：炉温升到1150℃后，将流量为~1.5吨/小时的废硫酸加压到0.3MPa后通入废酸喷枪（2），经压缩空气雾化后喷入废酸焚烧炉进行高温裂解；当反应温度超过1150℃时，则调大炉头水喷枪（3）的喷水量；当温度低于1150℃时，则调小喷水量，控制反应温度在~1150℃，降低热力型NOx的生成。
步骤三：在焚烧炉中部通过补风口（7）补入~3000Nm3/h的二次空气，控制空气过剩系数~1.3，保证焚烧炉中后部为氧化性气氛，从而实现酸性气的完全燃烧和废硫酸的充分裂解。当焚烧炉中后部的温度超过1150℃时，则调大炉中水喷枪（5）的喷水量；当温度低于1150℃时，则调小喷水量，控制焚烧炉中后部的反应温度在~1150℃，降低热力型NOx的生成。最终生成含二氧化硫的高温烟气进入后续系统。
Claims (10)
1.一种含氨酸性气和废硫酸的低氮裂解工艺，其特征在于，包括如下步骤：首先将含氨酸性气与空气在燃烧器中混合后喷入废酸焚烧炉进行燃烧，提供裂解所需的热量；达到反应温度后，将废硫酸在废酸喷枪中雾化后喷入废酸焚烧炉进行高温裂解；控制反应温度，降低热力型NOx的生成；入炉含氨酸性气流量不变的情况下，通过降低废酸焚烧炉炉头的空气过剩系数，保证炉头的还原性气氛；之后在废酸焚烧炉中部补入二次空气，提高废酸焚烧炉中后部的空气过剩系数，保证废酸焚烧炉中后部为氧化性气氛，实现酸性气的分级燃烧和废硫酸的充分裂解，降低燃料型NOx的生成，最终生成含二氧化硫的高温烟气进入后续系统。
2.根据权利要求1所述的含氨酸性气和废硫酸的低氮裂解工艺，其特征在于，所述低氮裂解工艺的主要原料之一是含有硫酸、水、有机物、无机盐的废硫酸，废硫酸中的硫酸质量浓度≥50%。
3.根据权利要求1所述的含氨酸性气和废硫酸的低氮裂解工艺，其特征在于，所述低氮裂解工艺的主要原料之一是含有硫化氢、氨气、一氧化碳、二氧化碳、水以及烃类的含氨酸性气，其中氨气的体积浓度≥1%。
4.根据权利要求1所述的含氨酸性气和废硫酸的低氮裂解工艺，其特征在于，废硫酸进入废酸焚烧炉前经过炉头的废酸喷枪进行雾化，雾化的方法是压缩空气雾化。
5.根据权利要求1所述的含氨酸性气和废硫酸的低氮裂解工艺，其特征在于，所述通过在废酸焚烧炉头和炉中部喷水的方式控制废酸焚烧炉的反应温度。
6.根据权利要求5所述的含氨酸性气和废硫酸的低氮裂解工艺，其特征在于，水经喷枪雾化后喷入废酸焚烧炉。
7.根据权利要求1所述的含氨酸性气和废硫酸的低氮裂解工艺，其特征在于，所述低氮裂解反应温度≤1300℃。
8.根据权利要求1所述的含氨酸性气和废硫酸的低氮裂解工艺，其特征在于，所述废酸焚烧炉炉头的空气过剩系数＜1。
9.根据权利要求1所述的含氨酸性气和废硫酸的低氮裂解工艺，其特征在于，所述废酸焚烧炉中后部的空气过剩系数≥1.1。
10.根据权利要求1所述的含氨酸性气和废硫酸的低氮裂解工艺，其特征在于补入二次空气的方式是在废酸焚烧炉中部沿径向均匀设置2个以上的补风口。
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