一種廢酸裂解裝置再生煙氣脫除氮氧化物的方法與流程

本發明屬于化工環保技術領域，具體涉及一種廢酸裂解制酸裝置中有效降低再生煙氣氮氧化物濃度的工藝。

背景技術：

本發明涉及一種廢酸裂解裝置再生煙氣脫硝的工藝。在烷基化廢酸裂解工藝中，由裂解爐內產生的再生煙氣中，除了較高含量的SO₂，SO₃，還有在高溫下產生的氮氧化物，氮氧化物不會在后續的反應過程中影響制酸，但是如果直接在尾氣中排放至大氣，會對大氣環境造成非常嚴重的后果，氮氧化物除了與其它化合物一起造成酸雨，對土壤和水生態系統帶來不可逆轉的破壞外，它們還參與光化學反應，造成光化學煙霧，從而對人體造成嚴重傷害。

參照國家現行的火電廠大氣污染物排放標準GB13223-2011，裂解爐燃料為天然氣的廢酸裂解裝置尾氣中氮氧化物（NO_x）排放濃度≤100mg/Nm³。由于廢酸裂解裝置尚未針對氮氧化物（NO_x）排放濃度制定具體的標準，將現有廢酸裂解裝置中引入脫硝裝置，需要考慮現有廢酸裂解裝置的布局，如何在不影響現有廢酸裂解工序，利用現有廢酸裂解各工序之間的空隙的基礎上引入脫硝裝置是一個難點。同時由于常規的脫硝裝置在脫除氮氧化物的同時，也會對SO₂造成一定的損失，如何減少硫損失，以及控制脫硝工藝的氨逃逸量也是廢酸裂解裝置上脫硝工藝的難點，介于以上原因，已建成的廢酸裂解裝置沒有脫硝裝置的工藝流程。

技術實現要素：

由于目前已建成的廢酸裂解裝置中，還沒有針對尾氣中氮氧化物（NO_x）排放濃度進行控制和處理的工藝流程，本發明針對上述現狀，根據廢酸裂解再生煙氣的特性，提出了一種廢酸裂解裝置再生煙氣脫硝的工藝，以滿足環保要求。

本發明的最大的特點在于高效脫硝率。本發明通過合理控制煙氣狀態，使用高選擇性的催化劑，在空冷器煙氣出口進行SCR脫硝處理，可將最終尾氣中的氮氧化物濃度控制在100mg/Nm³以內，不僅滿足國家目前針對氮氧化物排放最嚴格的GB13223-2011 火電廠大氣污染物排放標準，而且解決了氨逃逸問題，并能保證成品酸中不會摻雜硫酸銨鹽雜質。雖然目前廢酸裂解再生煙氣制酸裝置尚沒有制定針對尾氣氮氧化物濃度的具體指標，我們先于環保規定主動控制尾氣的氮氧化物濃度，是從設計角度上對環境負責的表現。

本發明廢酸裂解裝置再生煙氣脫除氮氧化物的方法，其特征在于該方法包括以下步驟：

（1）裂解爐高溫裂解單元產生的含氮氧化物的高溫煙氣，經過空氣冷卻器調溫調壓后，經過煙氣檢測系統，進入SCR反應器；

（2）氨氣發生裝置產生的氨氣經過氨氣緩沖罐，進入氨空混合器中與壓縮空氣充分混合，充分混合后的氨氣與壓縮空氣混合氣體進入噴射格柵與煙氣充分混合后進入SCR反應器；

（3）氨氣和壓縮空氣混合氣體與煙氣在SCR反應器催化劑床層中發生催化還原反應，脫除煙氣中的氮氧化物，反應溫度為300-400℃，壓力為-7.5KPa（表）-0.1 KPa（表），催化劑為高選擇性釩催化劑；

（4）經過催化還原反應后的煙氣經過氨逃逸量檢測及煙氣檢測系統檢測合格后進入后續凈化工序。

一般地，所述氨氣發生裝置包括提供還原劑NH₃的液氨鋼瓶和液氨蒸發器，液氨蒸發器通過蒸汽加熱產生氨氣。

所述高選擇性釩催化劑為：五氧化二釩為活性組分，載體為大孔二氧化硅，助劑為三氧化鎢或者三氧化鉬。

所述催化劑床層為兩層。

所述經過空氣冷卻器調溫調壓后的煙氣溫度為300-400℃。

所述經過空氣冷卻器調溫調壓后的煙氣溫度為350-380℃。

所述含有氮氧化物的煙氣在SCR反應器中的停留時間為10-100s。

本發明裂解爐高溫裂解的高溫煙氣，經過空氣冷卻器換熱，可通過計算煙氣熱量調整空冷器換熱面積來保證空冷器出口的煙氣溫度能夠控制在350~380℃，壓力在-5KPa（表）附近，達到脫硝工藝需要的工藝條件后，引入SCR選擇性催化還原反應器，利用還原劑（如NH₃、氨水）和催化劑，有選擇性地與煙氣中的NOx反應并生成無毒無污染的N₂和H₂O，隨同SO₂煙氣進入凈化工段。由于煙氣的SO₂濃度較高，對SCR反應器的催化劑要求比較高，必須使用對NO_X選擇性能優越的高選擇性釩基催化劑。煙氣出SCR脫硝裝置前有在線監測系統，分析催化還原反應后煙氣的組成和狀態，實時監控煙氣的脫硝情況。

本發明的有益效果：

1、用于發生SCR催化脫硝反應的還原劑NH₃，可以由液氨鋼瓶提供，僅需設置液氨蒸發器及相關儀表監控即可保證反應進行，不需要設置復雜的制氨裝置，工藝簡單，占地面積小，便于維護、投資費用少。

2、根經過SCR催化脫硝反應的煙氣，在選擇性能優越的催化劑作用下，SO₂損耗較小。

3、將脫硝裝置在高溫裂解和凈化單元之間引入，經過 SCR反應器處理后的煙氣進入后序凈化工段，由于NH₃極易溶于水，因此不需要再對SCR反應器處理后的煙氣再做氧化處理就可以保證氨氣不會逃逸到制酸煙氣中，成品酸中不會產生硫酸銨鹽雜質。

4、經過SCR選擇性催化還原反應，可以有效控制制酸裝置尾氣的氮氧化物含量低于100mg/Nm³。

5、該脫硝工藝還具有操作彈性高的特點，催化劑床層越多，脫硝效率越好，考慮經濟性，一般建議采用兩層催化劑床層，反應器中可再預留一層，以應對更高要求的脫硝率，因此該裝置具有很好的適用性，能保證氮氧化物的轉化率滿足各級環保要求。

6、本發明引入的 SCR脫硝裝置，脫硝反應速度快，氨氣需求量小，經過該工藝處理后的煙氣溫損很小，在5℃之內。對現有制酸流程幾乎沒有影響，且該脫硝裝置占地面積很小，因此可以在已建裝置基礎上引入該煙氣脫硝裝置。

附圖說明

圖1為本發明實施例工藝流程示意圖。

圖1為本發明實施例工藝流程示意圖，其作用只為結合上述的文字來說明該工藝的實現方式，而不是用于限定本發明專利的范圍。

圖中：1、空冷器，2、煙氣在線監測系統，3、SCR反應器，4、液氨儲罐，5、液氨蒸發器，6、氨氣緩沖罐，7、氨空混合器，8、噴射格柵，9、氨逃逸檢測孔，10煙氣在線監測系統，11、動力波洗滌器。

具體實施方式

以下實施例的工藝過程參見附圖1。

實施例1

一種廢酸裂解裝置再生煙氣脫硝的工藝，裂解爐高溫裂解的高溫煙氣，經過空氣冷卻器（1）控制好煙氣狀態達到滿足脫硝工藝的條件，溫度380℃，壓力-5KPa（表），經過煙氣在線檢測系統（2），可測得脫硝前煙氣中NO_X含量為386mg/m³，煙氣進入SCR反應器（3），液氨儲罐（4）提供還原劑NH₃，在液氨蒸發器（5）中，由1.0MPa低壓蒸汽加熱，產生氨氣，經過氨氣緩沖罐（6），在氨空混合器（7）中與壓縮空氣充分混合（混合后體積比），進入安裝在SCR反應器前段的噴射格柵（8），與進入反應器的煙氣充分混合后一起進入催化劑床層發生催化還原反應，所用催化劑組成為：五氧化二釩為活性組分，載體為大孔二氧化硅，助劑為三氧化鎢或者三氧化鉬。含有氮氧化物的煙氣在SCR反應器中的停留時間為20s，在兩層催化劑的作用下，生成無毒無污染的N₂和H₂O，經過煙氣在線檢測系統（10），分析煙氣的組成和狀態，測定NO_X含量為63mg/m³，煙氣溫度378℃，壓力-5.5KPa（表），通過氨逃逸檢測孔（9）測定煙氣中氨氣含量，然后隨SO₂煙氣一起進入凈化工段動力波洗滌器（11），完成后續的制酸流程。

實施例2

一種廢酸裂解裝置再生煙氣脫硝的工藝，裂解爐高溫裂解的高溫煙氣，經過空氣冷卻器（1）控制好煙氣狀態達到滿足脫硝工藝的條件，溫度320℃，壓力-5KPa（表），經過煙氣在線檢測系統（2），可測得脫硝前煙氣中NO_X含量為425mg/m³，煙氣進入SCR反應器（3），液氨儲罐（4）提供還原劑NH₃，在液氨蒸發器（5）中，由1.0MPa低壓蒸汽加熱，產生氨氣，經過氨氣緩沖罐（6），在氨空混合器（7）中與壓縮空氣充分混合，進入安裝在SCR反應器前段的噴射格柵（8），與進入反應器的煙氣充分混合后一起進入催化劑床層發生催化還原反應，所用催化劑組成為：五氧化二釩為活性組分，載體為大孔二氧化硅，助劑為三氧化鎢或者三氧化鉬。含有氮氧化物的煙氣在SCR反應器中的停留時間為80s，在三層催化劑的作用下，生成無毒無污染的N₂和H₂O，經過煙氣在線檢測系統（10），分析煙氣的組成和狀態，測定NO_X含量為41mg/m³，煙氣溫度372℃，壓力-5KPa（表），通過氨逃逸檢測孔（9）測定煙氣中氨氣含量，然后隨SO₂煙氣一起進入凈化工段動力波洗滌器（11），完成后續的制酸流程。