CN207440030U - 一种脱硝催化剂的对比评价装置 - Google Patents

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刘俊平
吴科
李鹏
陈炳翰
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刘光利
唐中华
王军
杨岳
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Abstract

本实用新型公开了一种脱硝催化剂的对比评价装置，装置包括：配气系统、多通道反应系统、加尘系统、分析系统、冷却分离系统、尾气处理系统。利用本实用新型脱硝催化剂性能评价装置，可对比出无尘烟气和含惰性粉尘、含重金属粉尘烟气对催化剂性能的影响，进而更能准确评估催化剂在真实工况下的运行状态，从而有针对性的对催化剂性能进行改进。

Description

一种脱硝催化剂的对比评价装置
技术领域
本实用新型涉及一种脱硝催化剂的对比评价装置，具体涉及一种模拟不同真实烟气工况条件，对整体式脱硝催化剂进行性能评价装置。
背景技术
氮氧化物是主要的大气污染物之一，排放要求日益严格。我国《“十二五”节能减排综合性工作方案》中规定：到2015年，全国氮氧化物排放总量要比2010年下降10％。2015年4月，国家环保部颁布的《石油炼制工业污染物排放标准》要求：2014年7月1日起，新建催化裂化装置排放再生烟气中氮氧化物要求小于200mg/m3，特别排放限值要求小于100mg/m3，2017年7月1日现有企业也执行该标准。
选择性催化还原法(Selective Catalytic Reduction，SCR)技术成熟，脱硝效率可达到80％～90％，已广泛应用于电厂脱硝，其核心为催化剂。不同烟气中除了NOx、SO2等组分浓度不同，其含有的粉尘情况也不同，主要表现在粉尘粒径、硬度、成分等。催化剂在使用过程中受烟尘的冲刷作用会出现磨损，并且烟尘中含有的一些组分会影响催化剂的活性，催化剂的配方通常需要根据使用烟气的条件进行调整，比如：催化裂化烟气中含有催化裂化催化剂粉尘，其中的五氧化二钒组分为SCR催化剂的活性组分，在催化剂的制备上对于钒含量的设计需要做特殊考虑。目前现有脱硝催化剂评价装置的专利如CN201410319064、CN201320543659、CN201420527796等，都只能模拟烟气中不同气体组分对催化剂性能的影响，无法考察烟气中粉尘对催化剂性能的影响。并且，传统的催化剂评价装置，只能对单一样本催化剂进行评价，评价效率低，且由于评价装置每次运行条件的重复性有一定误差，在做运行条件分布范围较窄的条件试验时，容易有干扰。本实用新型SCR催化剂评价装置不仅可以考察烟气中气体组分对催化剂活性的影响，而且还可以模拟评价烟气中粉尘对催化剂性能的影响，更接近于催化剂使用的实际工况；同时采用多通道设计，可以对比评价两个以上的催化剂(示反应器数量而定)，减少了评价误差，提高了催化剂评价效率。
实用新型内容
本实用新型的主要目的是提供一种烟气脱硝催化剂的对比评价装置，可以在烟气中加入影响催化剂活性的烟气粉尘，模拟实际烟气条件，对催化剂进行评价，筛选出高脱硝效率的催化剂配方，也能考察不同工况下催化剂的脱硝性能，优化催化剂的生产工艺和使用操作条件。
本实用新型所述的脱硝催化剂的对比评价装置，其特征在于依次包括配气系统1、多通道反应系统2、加尘系统3、分析系统4、冷却分离系统5、尾气处理系统6；所述配气系统通过管线与多通道反应系统连接，多通道反应系统进出口管线上设置采样口，该采样口通过管线与分析系统4连接，多通道反应系统反应后的气体通过管线与冷却分离系统5连接，冷却分离系统通过管线与尾气处理系统连接；所述加尘系统通过管线连接于配气系统与多通道反应系统之间的管线上，用于向多通道反应系统中添加烟气粉尘，所述多通道反应系统通过管线连接于加尘系统和冷却分离系统之间的管线上，多通道反应系统的每个反应器通过管线并联连接。
本实用新型所述的脱硝催化剂的对比评价装置，其中所述多通道反应系统2由气体分配器21、压力表22、反应器23组成。所述气体分配器位于加尘系统和反应器入口之间的管线上，压力表通过管线与气体分配和反应器相连。含尘烟气通过气体分配器21及各反应器压力表22控制，将混合气原料均匀分配至各个反应器23。
本实用新型所述的反应器23为固定床反应器，多个反应器之间采用并联连接。反应器上侧设置气体入口，烟气由上而下穿过催化剂床层进行反应。所述多通道反应系统入口和各个反应器出口管线上均设置采样点。
本实用新型所述的脱硝催化剂的评价装置，其中所述加尘系统3由料仓31、旋转螺杆32、进料管33和文丘里管34组成；料仓设置于旋转螺杆的一端，旋转螺杆的另一端通过进料管与文丘里管34喉部相连接，所述文丘里管安装于配气系统与多通道反应系统之间的管线上。所述料仓31的一侧设有能够观察内部粉尘料位的观察窗。
本实用新型所述的脱硝催化剂的评价装置，其中所述配气系统1包括分别配送组分气体O2、SO2、NOx、N2和氨气的五条配气管线、一条配水管线及一个汽化器；所述O2、SO2、NOx和N2配气管线以及配水管线均与汽化器底部相连，汽化器顶部出口通过管线与氨气配送管线相连，并一起与多通道反应系统相连。
所述汽化器17由下部汽化段和上部的混合段组成，H2O在汽化段被汽化，其他气体在汽化段被加热到设定温度，然后在混合段内混合后再一起进入反应器21。
所述的配气管线上分别依次设置过滤器、减压阀、质量流量控制器和单向阀，使得组分气体依次经过滤器11过滤后通过减压阀12由质量流量控制器13控制加入量。
本实用新型所述的脱硝催化剂的评价装置，其中所述的分析系统4包括采样阀箱、多位采样阀及在线分析仪，用于分析烟气中NOx、SO2、O2、CO2等组分的浓度。所述阀箱内配有加热装置和热电偶进行控温，保障采样的烟气温度。所述采样阀箱与反应器入口管线和出口管线上设置的采样点通过管线相连接。采集的样品经过采样阀进入在线分析仪进行分析。
本实用新型所述的脱硝催化剂的评价装置，其中所述的冷却分离系统依次包括洗气罐51、冷却器52和气液分离罐53，洗气罐51内装有洗涤液，可将烟气中的粉尘进行分离。从反应器底部出来的烟气进入洗气罐51洗涤后，进入气体经冷却器52冷却，冷却后进入气液分离罐53进行气液分离。反应产物中被冷凝下来的水滞留在分离罐53内，可定时放出。分离罐出口管线上设置一背压阀54，可调节系统压力。
本实用新型所述的脱硝催化剂的评价装置，其中所述的尾气处理系统6包括两级尾气吸收瓶61，内装吸收液，气体中有害组分可被有效吸收，防止反应后气体直接排放污染环境。
附图说明
图1为本实用新型所述脱硝催化剂的评价装置示意图。
其中附图标记为：1-配气系统；2-多通道反应系统；3-加尘系统；4-分析系统；5-冷却分离系统；6-尾气处理系统；11-过滤器；12-减压阀；13-质量流量计；14-单向阀；15-原料瓶；16-计量泵；17-汽化器；21-气体分配器；22-压力表；23-反应器；31-料仓；32-旋转螺杆；33-进料管；34-文丘里混合器；41-阀箱；42-多位采样阀；43-在线分析仪；51-洗气罐；52-冷却器；53-分离罐；54-背压阀；61-尾气吸收瓶。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步描述。
如图1所示，本实用新型所述的脱硝催化剂性能评价装置包括配气系统1、多通道反应系统2、分析系统4、冷却分离系统5、尾气处理系统6；所述配气系统通过管线与多通道反应系统连接，多通道反应系统进出口设置采样口通过管线与分析系统4连接，多通道反应系统中反应后的气体通过管线与冷却分离系统5连接，冷却系统通过管线与尾气处理系统连接；其特征在于所述装置包括一个多通道反应系统2和一个用于向其添加烟气粉尘的加尘系统3，所述加尘系统通过管线连接于配气系统与多通道反应系统之间的管线上，多通道反应系统通过管线连接于加尘系统和冷却分离系统之间的管线上，多通道反应系统的的每个反应器通过管线并联连接。
如图1所示的本实用新型所述的脱硝催化剂性能评价装置的工作过程如下：组分气NOx、SO2、O2、N2气体分别经过各自的气体过滤器11、减压阀12、质量流量计13和单向阀14进入汽化器底部汽化段，纯净水从原料瓶15由计量泵16按工艺要求量泵入，通过管线进入汽化器底部汽化段，从汽化段出来的NOx、SO2、O2、N2气体及水蒸气进入汽化器混合段混合后，与NH3管线配入的NH3混合进入加尘系统中的文丘里管，加尘系统中3来自料仓31的粉尘经天平计量后经旋转螺杆32加入试验所需量，通过进料管33及文丘里混合器34进入气路与烟气在进入多通道反应系统2前混合，形成含尘烟气经气体分配器21和压力表22控制，均匀进入各个反应器23上部，经过反应器内填装的催化剂，从反应器出口流出。反应后的气体进入冷却分离系统5，经洗气罐51将烟气中的粉尘进行分离，分离出来的气体经冷却器52冷却后进入气液分离罐53进行气液分离。反应产物中被冷凝下来的水滞留在分离罐53内，可定时放出。分离罐53中的气相经背压阀54进入尾气处理系统6。利用两级尾气吸收瓶61将气体中有害组分有效吸收后排入大气，避免造成污染。
从反应器21进出口气体管线上设置的采样点采集的气体样品通过管线连接进入分析系统4，经带加热装置的阀箱41，通过多位采样阀42进行切换，进入在线分析仪43进行分析。采样阀42可实现多点测试共用一套分析仪；阀箱内的加热装置既可以防止气体中的水分凝结，也防止了NH3和SO2反应生成铵盐结晶堵塞管路。

Claims (10)

1.一种脱硝催化剂的对比评价装置，其特征在于，依次包括配气系统、多通道反应系统、加尘系统、分析系统、冷却分离系统、尾气处理系统；所述配气系统通过管线与所述多通道反应系统连接，所述多通道反应系统进出口管线上设置采样口，所述采样口通过管线与所述分析系统连接，所述多通道反应系统反应后的气体通过管线与所述冷却分离系统连接，所述冷却分离系统通过管线与所述尾气处理系统连接；所述加尘系统通过管线连接于所述配气系统与所述多通道反应系统之间的管线上，用于向所述多通道反应系统中添加烟气粉尘，所述多通道反应系统通过管线连接于所述加尘系统和所述冷却分离系统之间的管线上。
2.如权利要求1所述的脱硝催化剂的对比评价装置，其特征在于，所述多通道反应系统由气体分配器、压力表、多个反应器组成；所述气体分配器位于所述加尘系统和所述反应器入口之间的管线上，所述压力表通过管线与所述气体分配和所述反应器相连。
3.如权利要求1所述的脱硝催化剂的对比评价装置，其特征在于，所述加尘系统包括料仓、旋转螺杆、进料管和文丘里管；所述料仓设置于所述旋转螺杆的一端，所述旋转螺杆的另一端通过所述进料管与所述文丘里管喉部相连接，所述文丘里管安装于所述配气系统与所述多通道反应系统之间的管线上。
4.如权利要求1所述的脱硝催化剂的对比评价装置，其特征在于，所述配气系统包括分别配送组分气体O2、SO2、NOx、N2和氨气的五条配气管线、一条配水管线及一汽化器；所述配气管线以及配水管线均与所述汽化器底部相连，所述汽化器顶部出口通过管线与氨气配送管线相连，并一起与所述多通道反应系统相连。
5.如权利要求4所述的脱硝催化剂的对比评价装置，其特征在于，所述汽化器由下部汽化段和上部的混合段组成。
6.如权利要求4所述的脱硝催化剂的对比评价装置，其特征在于，所述的配气管线上分别依次设置过滤器、减压阀、质量流量控制器和单向阀。
7.如权利要求2所述的脱硝催化剂的对比评价装置，其特征在于，所述的反应器为固定床反应器，多个反应器之间采用并联连接；所述反应器上侧设置气体入口，所述多通道反应系统入口和各个反应器出口管线上均设置采样点。
8.如权利要求1所述的脱硝催化剂的对比评价装置，其特征在于，所述分析系统包括采样阀箱、多位采样阀及在线分析仪，所述采样阀箱与反应器入口管线和出口管线上设置的采样点通过管线相连接。
9.如权利要求1所述的脱硝催化剂的对比评价装置，其特征在于，所述冷却分离系统依次包括洗气罐、冷却器和气液分离罐。
10.如权利要求1所述的脱硝催化剂的对比评价装置，其特征在于，所述尾气处理系统包括两级尾气吸收瓶。
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