CN212440789U - 一种轻烃裂解装置中的烟气脱硝装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种轻烃裂解装置中的烟气脱硝装置，包括烟气入口NO_x浓度测量仪、烟气出口NO_x浓度测量仪、氨气控制计算块、氨气控制阀、氨气空气混合器、喷氨格栅和脱硝催化剂，脱硝装置设于轻烃裂解炉的对流段；烟气入口NO_x浓度测量仪测量出烟气入口的NO_x浓度，烟气出口NO_x浓度测量仪测量出烟气出口的NO_x浓度，氨气控制计算块接收烟气入口和烟气出口的NO_x浓度信号后，计算出脱硝所需氨气量，氨气控制阀控制氨气量；氨气空气混合器将氨气和装置空气的混合气体送至喷氨格栅，NO_x被还原成氮气和水，使烟气符合排放标准。本实用新型首次将脱硝技术应用于轻烃裂解装置中，脱硝效率高，操作简单，设备投资少，设备布置紧凑，控制有效，有利于环境保护。

Description

一种轻烃裂解装置中的烟气脱硝装置

技术领域

本实用新型涉及一种轻烃裂解装置中的烟气脱硝装置，属于化工设备领域。

背景技术

目前轻烃裂解装置都采用热裂解方法制备乙烯、丙烯等产品，使原料在高温、短停留时间、低烃分压的条件下发生热裂解反应，进而发生碳链断裂和脱氢反应。高温有利于化学反应正向移动和提供乙烯收率，高温成为裂解反应的重要条件之一。

通常，所有轻烃裂解装置都采用燃烧器燃烧大量燃料来实现化学反应所需热量的供应。燃烧器多采用全部底部燃烧器、全部侧壁燃烧器供热、底部燃烧器和侧壁燃烧器联合供热方式。这些燃料包括液相燃料和气相燃料，比如液化石油气、天然气和装置自产甲烷气尾气。由于燃料中含有氮化物和炉膛温度极高(大约1250℃)，这将导致轻烃裂解炉排放的烟气中含有较多的NO_x。此外由于轻烃裂解炉存在热备模式、烧焦模式和模式切换，也会导致炉膛温度等条件发生较大变化，导致烟气中NO_x的含量超过正常操作浓度。

随着国家《石油化学工业污染物排放标准》和各地环保政策要求越来越严格，限制轻烃裂解装置烟气排放NO_x浓度势在必行，即使低氮燃烧器研究已经取得一定研究成果，但仍难以保证轻烃裂解装置烟气排放NO_x浓度时时处于合格状态，并且低氮燃烧器设备投资非常高。为了满足环保要求，同时降低设备投资，采用行之有效的脱硝技术势在必行。

现有技术中，有关于一些脱硝装置的报道。如申请号为201920666573.6的实用新型中公开了一种用于化工烟气的脱硫脱销系统，它包括脱硫系统和脱硝系统，其中，脱硝系统包括氨水储罐、氨水计量输送泵、氨水蒸发器、氨气缓冲槽、喷氨格栅、烟气进气管道、SCR反应罐、烟气氨气混合装置、吹灰器以及烟气出气管道。上述实用新型可以有效的脱除化工烟气中的硝氧化物和硫氧化物。

又如申请号为201920363970.6的实用新型中公开了一种锅炉烟气脱销喷氨均匀性检测装置，包括若干个烟气采样装置、一样气切换装置、一氨分析仪、一烟气流通测量池，烟气采样装置由可伸缩采样探头、反应器烟气采样测孔、采样探头伸缩控制装置、烟气采样伴热软管组成，反应器烟气采样测孔布置于脱硝反应器最下层催化剂的底部，可伸缩采样探头穿过反应器烟气采样测孔，并进入脱硝反应器内部，采样探头伸缩控制装置分别与可伸缩采样探头和烟气采样伴热软管连接，所有烟气采样装置的烟气采样伴热软管汇集连接至样气切换装置，烟气流通测量池的入口端与样气切换装置连接，烟气流通测量池与一氨分析仪连接。上述实用新型能够体现催化剂截面脱硝反应情况。

申请号为201810470282.X的发明申请中公开了一种选择性催化还原法烟气脱硝装置及其工作方法，包括烟气进口，所述烟气进口的一端贯通连接有烟尘分离装置，所述烟尘分离装置的一侧贯通连接有脱硝反应箱，所述脱硝反应箱的侧面连接有氮氧化物监视器。本发明通过烟尘分离装置对烟气中的大颗粒灰尘进行淋喷，使其与气体分离，便于对烟气中的硝化物进行清除，也解决了传统喷氨格栅管更换或维修不方便的问题，防止喷氨格栅管长时间受到烟气的冲击造成磨损而影响脱硝质量，通过硝化物检测仪方便在烟脱硝后对排出的烟气进行检测监视，防止烟尘中的硝化物未清除干净而流入大气层中对大气层造成危害。

然而，现有技术中并没有涉及轻烃裂解系统中的烟气脱硝装置和脱硝方法。

发明内容

为解决现有轻烃裂解装置烟气排放NO_x超标，以及低氮燃烧器投资昂贵的问题，本实用新型的目的是提供一种轻烃裂解装置的烟气脱硝装置，可有效地将定量氨气与空气均匀混合，通过喷氨格栅将氨气均匀混合到烟气中，进而在脱硝催化剂中发生脱硝反应。

本实用新型解决技术问题所采用的技术方案是：一种轻烃裂解装置中的烟气脱硝装置，所述脱硝装置包括烟气入口NO_x浓度测量仪、烟气出口NO_x浓度测量仪、氨气控制计算块、氨气控制阀、氨气空气混合器、喷氨格栅和脱硝催化剂，所述脱硝装置设于轻烃裂解炉对流段；所述烟气入口NO_x浓度测量仪设于所述对流段的下部，所述烟气入口NO_x浓度测量仪的测量信号线与所述氨气控制计算块相连；所述烟气出口NO_x浓度测量仪设于所述对流段的顶部，所述烟气出口NO_x浓度测量仪的测量信号线与所述氨气控制计算块相连；所述氨气控制计算块通过信号线与所述氨气控制阀相连；所述氨气控制阀位于氨气管线上，通过管线与氨气空气混合器相连；所述氨气空气混合器的出口管线与所述喷氨格栅相连，所述喷氨格栅的上方设有脱硝催化剂。“NO_x”是指氮氧化物，包括一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO₂)。

进一步地，所述烟气入口NO_x浓度测量仪采用AE测量烟气入口的NO_x浓度，所述烟气出口NO_x浓度测量仪采用CEMS测量烟气出口的NO_x浓度。

进一步地，所述氨气控制计算块接收烟气入口和烟气出口的NOx浓度信号，计算出脱硝所需氨气量，并将信号传递给氨气控制阀，通过氨气控制阀控制氨气量。

进一步地，所述氨气空气混合器与空气的输入管线相连，所述空气进入氨气空气混合器后与氨气均匀混合形成混合气体，所述氨气空气混合器将混合气体送至喷氨格栅。

进一步地，所述脱硝催化剂的结构为平板式、蜂窝式或波纹状，所述脱硝催化剂的活性成分为五氧化二钒或三氧化钨。

进一步地，所述脱硝催化剂的上、下均设有对流段预热管。

本实用新型的有益效果是：与现有技术相比，本实用新型提供的轻烃裂解装置中的脱硝装置，可有效地将定量氨气与空气进行均匀混合，通过喷氨格栅将氨气空气的混合气体均匀分配到烟气中，进而在脱硝催化剂的作用下发生脱硝反应。本实用新型的脱硝效率高，操作简单，设备投资少，设备布置紧凑，控制有效，有利于环境保护。

附图说明

图1为本实用新型提供的脱硝装置的结构示意图。

其中，1-脱硝催化剂；2-喷氨格栅；3-氨气空气混合器；4-氨气控制阀；5- 氨气控制计算块；6-烟气出口NO_x浓度测量仪；7-烟气入口NO_x浓度测量仪； 8-对流段预热管；9-轻烃裂解炉对流段。

具体实施方式

下面通过具体实施例来进一步说明本实用新型。但这些实例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。

实施例1

如图1所示，一种轻烃裂解装置中的烟气脱硝装置，所述脱硝装置包括烟气入口NO_x浓度测量仪7、烟气出口NO_x浓度测量仪6、氨气控制计算块5、氨气控制阀4、氨气空气混合器3、喷氨格栅2和脱硝催化剂1，所述脱硝装置设于轻烃裂解炉对流段9；所述烟气入口NO_x浓度测量仪7设于所述对流段的下部，所述烟气入口NO_x浓度测量仪7的测量信号线与所述氨气控制计算块5相连；所述烟气出口NO_x浓度测量仪6设于所述对流段的顶部，所述烟气出口NO_x浓度测量仪6的测量信号线与所述氨气控制计算块5相连；所述氨气控制计算块5通过信号线与所述氨气控制阀4相连；所述氨气控制阀4位于氨气管线上，通过管线与氨气空气混合器3相连；所述氨气空气混合器3的出口管线与所述喷氨格栅2相连，所述喷氨格栅2的上方设有脱硝催化剂1。

所述烟气入口NO_x浓度测量仪7采用AE测量烟气入口的NO_x浓度，所述烟气出口NO_x浓度测量仪6采用CEMS测量烟气出口的NO_x浓度。所述氨气控制计算块5接收烟气入口和烟气出口的NO_x浓度信号，计算出脱硝所需氨气量，并将信号传递给氨气控制阀4，通过氨气控制阀4控制氨气量。所述氨气空气混合器3与空气的输入管线相连，所述空气进入氨气空气混合器3后与氨气均匀混合形成混合气体，所述氨气空气混合器3将混合气体送至喷氨格栅2。

所述脱硝催化剂1的结构为平板式、蜂窝式或波纹状，所述脱硝催化剂1 的活性成分为五氧化二钒或三氧化钨。所述脱硝催化剂1的上、下均设有对流段预热管8。

所述轻烃裂解装置中的烟气脱硝装置的工作方式如下：轻烃裂解炉炉膛的烟气中含有超标排放的NO_x，通过烟气入口NO_x浓度测量仪7测量出烟气入口的NO_x浓度为100mg/Nm³，通过烟气出口NO_x浓度测量仪6监测烟气出口的 NO_x浓度，使烟气出口的NO_x浓度符合排放标准30mg/Nm³，氨气控制计算块5 接收烟气入口和烟气出口的NO_x浓度信号后，计算出脱硝所需氨气量为3.4 Nm³/h，并将信号传递给氨气控制阀4，通过氨气控制阀4控制氨气量；氨气空气混合器3将氨气和空气进行均匀混合，空气量为500Nm³/h，混合气体通过管线送至喷氨格栅2，喷氨格栅2将混合气体均匀分配到烟气中，烟气中的NO_x和氨气被捕捉到脱硝催化剂1中，NO_x被还原成氮气和水(NO+NO₂+2NH₃→ 2N₂+3H₂O，4NO+4NH₃+O₂→4N₂+6H₂O)，从而使得烟气出口的NO_x浓度符合排放标准。

本实用新型提供的轻烃裂解装置中的脱硝装置，可有效地将定量氨气与空气进行均匀混合，通过喷氨格栅2将氨气空气的混合气体均匀分配到烟气中，进而在脱硝催化剂1的作用下发生脱硝反应。本实用新型的脱硝效率高，操作简单，设备投资少，设备布置紧凑，控制有效，有利于环境保护。

以上实施方式仅用于说明本实用新型，而并非对本实用新型的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本实用新型的范畴，本实用新型的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (6)

1.一种轻烃裂解装置中的烟气脱硝装置，其特征在于：所述脱硝装置包括烟气入口NO_x浓度测量仪、烟气出口NO_x浓度测量仪、氨气控制计算块、氨气控制阀、氨气空气混合器、喷氨格栅和脱硝催化剂，所述脱硝装置设于轻烃裂解炉的对流段；

所述烟气入口NO_x浓度测量仪设于所述对流段的下部，所述烟气入口NO_x浓度测量仪的测量信号线与所述氨气控制计算块相连；所述烟气出口NO_x浓度测量仪设于所述对流段的顶部，所述烟气出口NO_x浓度测量仪的测量信号线与所述氨气控制计算块相连；所述氨气控制计算块通过信号线与所述氨气控制阀相连；所述氨气控制阀位于氨气管线上，通过管线与氨气空气混合器相连；所述氨气空气混合器的出口管线与所述喷氨格栅相连，所述喷氨格栅的上方设有脱硝催化剂。

2.如权利要求1所述的一种轻烃裂解装置中的烟气脱硝装置，其特征在于：所述烟气入口NO_x浓度测量仪采用AE测量烟气入口的NO_x浓度，所述烟气出口NO_x浓度测量仪采用CEMS测量烟气出口的NO_x浓度。

3.如权利要求2所述的一种轻烃裂解装置中的烟气脱硝装置，其特征在于：所述氨气控制计算块接收烟气入口和烟气出口的NO_x浓度信号，计算出脱硝所需氨气量，并将信号传递给氨气控制阀，通过氨气控制阀控制氨气量。

4.如权利要求1所述的一种轻烃裂解装置中的烟气脱硝装置，其特征在于：所述氨气空气混合器与空气的输入管线相连，所述空气进入氨气空气混合器后与氨气均匀混合形成混合气体，所述氨气空气混合器将混合气体送至喷氨格栅。

5.如权利要求1所述的一种轻烃裂解装置中的烟气脱硝装置，其特征在于：所述脱硝催化剂的结构为平板式、蜂窝式或波纹状，所述脱硝催化剂的活性成分为五氧化二钒或三氧化钨。

6.如权利要求1所述的一种轻烃裂解装置中的烟气脱硝装置，其特征在于：所述脱硝催化剂的上、下均设有对流段预热管。

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