一种废酸裂解装置再生烟气脱除氮氧化物的方法与流程

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降低再生烟气氮氧化物浓度的工艺。

背景技术：

本发明涉及一种废酸裂解装置再生烟气脱硝的工艺。在烷基化废酸裂解工艺中，由裂解炉内产生的再生烟气中，除了较高含量的SO₂，SO₃，还有在高温下产生的氮氧化物，氮氧化物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，氮氧化物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（NO_x）排放浓度≤100mg/Nm³。由于废酸裂解装置尚未针对氮氧化物（NO_x）排放浓度制定具体的标准，将现有废酸裂解装置中引入脱硝装置，需要考虑现有废酸裂解装置的布局，如何在不影响现有废酸裂解工序，利用现有废酸裂解各工序之间的空隙的基础上引入脱硝装置是一个难点。同时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，介于以上原因，已建成的废酸裂解装置没有脱硝装置的工艺流程。

技术实现要素：

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（NO_x）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，提出了一种废酸裂解装置再生烟气脱硝的工艺，以满足环保要求。

本发明的最大的特点在于高效脱硝率。本发明通过合理控制烟气状态，使用高选择性的催化剂，在空冷器烟气出口进行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，不仅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，而且解决了氨逃逸问题，并能保证成品酸中不会掺杂硫酸铵盐杂质。虽然目前废酸裂解再生烟气制酸装置尚没有制定针对尾气氮氧化物浓度的具体指标，我们先于环保规定主动控制尾气的氮氧化物浓度，是从设计角度上对环境负责的表现。

本发明废酸裂解装置再生烟气脱除氮氧化物的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

（1）裂解炉高温裂解单元产生的含氮氧化物的高温烟气，经过空气冷却器调温调压后，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-7.5KPa（表）-0.1 KPa（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经过氨逃逸量检测及烟气检测系统检测合格后进入后续净化工序。

一般地，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。

所述催化剂床层为两层。

所述经过空气冷却器调温调压后的烟气温度为300-400℃。

所述经过空气冷却器调温调压后的烟气温度为350-380℃。

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。

本发明裂解炉高温裂解的高温烟气，经过空气冷却器换热，可通过计算烟气热量调整空冷器换热面积来保证空冷器出口的烟气温度能够控制在350~380℃，压力在-5KPa（表）附近，达到脱硝工艺需要的工艺条件后，引入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，随同SO₂烟气进入净化工段。由于烟气的SO₂浓度较高，对SCR反应器的催化剂要求比较高，必须使用对NO_X选择性能优越的高选择性钒基催化剂。烟气出SCR脱硝装置前有在线监测系统，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、根经过SCR催化脱硝反应的烟气，在选择性能优越的催化剂作用下，SO₂损耗较小。

3、将脱硝装置在高温裂解和净化单元之间引入，经过 SCR反应器处理后的烟气进入后序净化工段，由于NH₃极易溶于水，因此不需要再对SCR反应器处理后的烟气再做氧化处理就可以保证氨气不会逃逸到制酸烟气中，成品酸中不会产生硫酸铵盐杂质。

4、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。

5、该脱硝工艺还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。

6、本发明引入的 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，且该脱硝装置占地面积很小，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为本发明实施例工艺流程示意图。

图1为本发明实施例工艺流程示意图，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、空冷器，2、烟气在线监测系统，3、SCR反应器，4、液氨储罐，5、液氨蒸发器，6、氨气缓冲罐，7、氨空混合器，8、喷射格栅，9、氨逃逸检测孔，10烟气在线监测系统，11、动力波洗涤器。

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

一种废酸裂解装置再生烟气脱硝的工艺，裂解炉高温裂解的高温烟气，经过空气冷却器（1）控制好烟气状态达到满足脱硝工艺的条件，温度380℃，压力-5KPa（表），经过烟气在线检测系统（2），可测得脱硝前烟气中NO_X含量为386mg/m³，烟气进入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1.0MPa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（混合后体积比），进入安装在SCR反应器前段的喷射格栅（8），与进入反应器的烟气充分混合后一起进入催化剂床层发生催化还原反应，所用催化剂组成为：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。含有氮氧化物的烟气在SCR反应器中的停留时间为20s，在两层催化剂的作用下，生成无毒无污染的N₂和H₂O，经过烟气在线检测系统（10），分析烟气的组成和状态，测定NO_X含量为63mg/m³，烟气温度378℃，压力-5.5KPa（表），通过氨逃逸检测孔（9）测定烟气中氨气含量，然后随SO₂烟气一起进入净化工段动力波洗涤器（11），完成后续的制酸流程。

实施例2

一种废酸裂解装置再生烟气脱硝的工艺，裂解炉高温裂解的高温烟气，经过空气冷却器（1）控制好烟气状态达到满足脱硝工艺的条件，温度320℃，压力-5KPa（表），经过烟气在线检测系统（2），可测得脱硝前烟气中NO_X含量为425mg/m³，烟气进入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1.0MPa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），与进入反应器的烟气充分混合后一起进入催化剂床层发生催化还原反应，所用催化剂组成为：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。含有氮氧化物的烟气在SCR反应器中的停留时间为80s，在三层催化剂的作用下，生成无毒无污染的N₂和H₂O，经过烟气在线检测系统（10），分析烟气的组成和状态，测定NO_X含量为41mg/m³，烟气温度372℃，压力-5KPa（表），通过氨逃逸检测孔（9）测定烟气中氨气含量，然后随SO₂烟气一起进入净化工段动力波洗涤器（11），完成后续的制酸流程。