一种消除催化装置脱硫脱硝塔烟羽方法与流程

文档序号:11205316阅读:1247来源:国知局
一种消除催化装置脱硫脱硝塔烟羽方法与流程

本发明涉及一种消除催化装置脱硫脱硝塔烟羽方法,属于烟羽消除领域。



背景技术:

自2017年7月1日起,国内炼油行业催化装置烟气排放执行gb31570-2015《石油炼制工业污染物排放标准》,对大气污染物特别排放限值要求如下:颗粒物≯30mg/m3,二氧化硫≯50mg/m3,氮氧化物≯100mg/m3。为适应此标准,目前国内催化装置都增加了烟气脱硫脱硝设施,采用的技术都为湿法脱硫技术,技术来源有美国belco公司技术、宁波工程公司技术等。

由于催化烟气脱硫脱硝采用湿法脱硫,脱硫塔入口烟气温度约162~180℃,需消耗大量工艺水进行冷却,经过洗涤、蒸发,最终排口温度达到当地大气压下的饱和温度排出,形成大量的白色烟汽,烟气拖尾绵延数百米,外形呈羽毛状,烟羽现象严重。



技术实现要素:

为了解决现有技术中烟羽现象严重等缺陷,本发明提供一种消除催化装置脱硫脱硝塔烟羽方法。

为解决上述技术问题,本发明所采用的技术方案如下:

一种消除催化装置脱硫脱硝塔烟羽方法,将脱硫脱硝塔烟气出口的烟气温度降到40℃以下。

这样在夏季看不到白烟,冬季白烟能减少80%。采取降温,可以减少脱硫脱硝塔的补水量,投资低,易实现。

催化装置烟气排放白烟现象原因分析:排口烟气相对湿度100%,水蒸汽含量高,在烟囱排口周围遇到大气,水蒸气凝结会产生雾状白烟,并拖尾严重。另外烟气中含有少量的so3,so3分子与水分子之间存在着较大的亲和力,即使在较高温度下也很容易与水分子结合形成h2so4分子,且h2so4分子与水分子间也存在较大的亲和力,容易与水作用形成酸雾。在湿法烟气脱硫过程中,当含有气态so3或h2so4的烟气通过湿法烟气脱硫系统时,由于烟气被急速冷却到酸露点之下,这种冷却速率比气态so3或h2so4被吸收塔内吸收剂吸收的速率要快得多,因此,so3或h2so4不仅不能有效脱除,反而会快速形成难于捕集的亚微米级的h2so4酸雾气溶胶,同时烟气中含有的亚微米催化剂粉尘,强化了h2so4气溶胶的形成过程。一般来说,酸雾中颗粒较大的雾滴是可以被吸收塔除去的,但是对亚微米级的气溶胶雾滴吸收塔则无能为力,形成的亚微米级的雾滴只能通过烟囱排入大气。当含有亚微米级雾滴的烟气被排入到大气中之后,由于这些雾滴粒径与可见光的波长接近,会对光线产生瑞利散射,瑞利散射的特点是散射光的强度与波长的四次方成反比,短波的蓝色光线散射要比长波的红色光线强许多,最终使得烟囱在阳光照射侧烟气的烟羽呈蓝色,而在烟羽的另一侧(透射侧)呈黄褐色,这就是一些烟气在湿法脱硫后出现黄色或蓝色烟羽的原因。

在现有烟气脱硫脱硝装置无法进一步降低亚微米颗粒物排放浓度的情况下,除由于烟气中水蒸汽凝结所造成的白色烟羽之外,so3形成的h2so4气溶胶成为影响烟羽颜色和不透明度最主要的因素。

申请人经研究发现,针对催化裂化烟气含催化剂粉尘、sox以及nox的特点,通过降低脱硫脱硝塔浆液温度来降低脱硫脱硝塔烟气出口的烟气温度,可有效消除烟羽。

浆液是脱硫碱液、水、烟气中可溶物、烟气中的粉尘等所形成的混合物,也即碱液和水与烟气接触后所形成的液体物料,本申请初期是通过水和氢氧化钠溶液来实现对烟气的降温和酸性物质等的去除,当脱硫脱硝塔底部浆液较多时,便通过循环浆液来实现对烟气的降温和酸性物质等的去除,并实时补充氢氧化钠,这样可将成本显著降低。本申请初期所用碱液为质量浓度为20-30%的氢氧化钠溶液,碱液是为了脱除烟气中的酸性物质和粉尘等。

浆液温度降低还可进一步减少水的损耗,提高水的回用率,同时使烟气中大部分水冷却回收,减少烟气夹带水和盐雾颗粒,最终使得排口温度在40℃以下,从而达到烟气排口改观,消除烟羽。

关于浆液冷却有三种方案,一是用凉水塔对浆液直接冷却;二是通过蒸发式空冷器对浆液进行冷却;三是用管式换热器对浆液进行冷却,冷却介质为循环水。采用蒸发式空冷器存在占地面积大,投资高,压降较大,空冷管束有腐蚀磨损的风险,需增加泵的扬程等缺陷;采用管式换热器存在投资高等缺陷。为了兼顾成本和效率,采用凉水塔对浆液直接冷却。

作为本申请的一种优选的具体方案,消除催化装置脱硫脱硝塔烟羽方法,脱硫脱硝塔的底部设有烟气进口、顶部设有烟气出口,脱硫脱硝塔内的中部设有高速急冷喷嘴,脱硫脱硝塔内的顶部设有水滴分离器,脱硫脱硝塔的内的高速急冷喷嘴和水滴分离器之间设有滤清模块;

脱硫脱硝塔的底部的浆液通过塔底循环泵送入凉水塔,对浆液进行冷却沉降,再通过冷却塔循环泵循环进入脱硫脱硝塔的中部,并通过高速急冷喷嘴产生的水帘,对来自催化装置余热锅炉的烟气进行急冷,使烟气饱和至60±3℃;

在烟气进入脱硫脱硝塔的同时,向烟气进口注入臭氧,使烟气中的氮氧化物氧化成五氧化二氮,五氧化二氮与浆液中的氢氧化钠碱液反应生成硝酸钠进入到脱硫脱硝塔塔底浆液中,当浆液中的氢氧化钠含量小于15%wt时,需补充浆液中的氢氧化钠含量至15%wt以上,本申请初期是通过水和氢氧化钠溶液来实现对烟气的降温和酸性物质等的去除,当脱硫脱硝塔底部浆液较多时,便通过循环浆液来实现对烟气的降温和酸性物质等的去除,并实时补充氢氧化钠,这样可将成本显著降低;

烟气与浆液的接触实现了so2和粉尘的清除,之后烟气进入滤清模块中,滤清模块以环状的形式布置在高速急冷喷嘴的上方,烟气滤清模块时,由于气体膨胀,导致水薄膜在细粉尘上凝结,发生聚结,从而将水雾细粉尘清除;

烟气通过滤清模块之后,进入水滴分离器,通过离心分离将气体中的自由水滴清除,最终排入大气。

上述并使烟气饱和至60±3℃,指在常压下烟气排口的饱和温度约为60±2℃。

上述通过凉水塔冷却过程也是沉淀过程,凉水塔底部的沉淀物是不循环进入脱硫脱硝塔的,而是通过凉水塔底部的排出口排出,进而进一步提高了对烟气的净化效果。

为了进一步提高脱硫脱硝的效率,高速急冷喷嘴和滤清模块的数量相等,一个高速急冷喷嘴对应一个滤清模块。

为了进一步提高冷却效率,降低烟气出口烟气的温度,凉水塔为中空喷雾式无填料冷却塔。

优选,脱硫脱硝塔内的高速急冷喷嘴和滤清模块之间设有收水器。可进一步减少水损失和烟羽。

为了延长装置使用寿命,凉水塔采用全玻璃钢结构,凉水塔所用紧固件采用316l材质,高速急冷喷嘴采用耐磨防腐喷嘴。

为了方便固体物料和浆液的排出,同时防止堵料,脱硫脱硝塔底为椎体结构,脱硫脱硝塔底部设有固体排出口和浆液排出口,浆液排出口位于固体排出口的上方。

本发明未提及的技术均参照现有技术。

本发明消除催化装置脱硫脱硝塔烟羽方法,可有效减少水损耗,并将脱硫脱硝塔烟气出口的烟气温度降到40℃以下,消除了烟羽,成本低、效率高;浆液中的催化剂等在循环到凉水塔冷却过程中,会沉淀到凉水塔底部,并直接排到后处理系统,降低了浆液中催化剂、悬浮物ss等含量。

附图说明

图1为本发明脱硫脱硝塔运行示意图;

图2为实施例1冬季降低排烟温度效果图(温度为横坐标,摩尔湿度为纵坐标);

图3为实施例1夏季降低排烟温度效果图(温度为横坐标,摩尔湿度为纵坐标);

图中,①为补充的新鲜水;②为紧急事故消防水;③为催化烟气(来自催化装置余热锅炉的烟气);④为新鲜碱液(25wt%naoh碱液);⑤为臭氧;⑥为高盐水;1为烟气排口;2为水滴分离器;3为滤清模块;4为滤清模块循环泵;5为塔底浆液循环泵;6烟气进口;7为急冷喷淋段;8为凉水塔;9为冷却塔循环泵,10为高速急冷喷嘴,11为脱硫脱硝塔。

具体实施方式

为了更好地理解本发明,下面结合实施例进一步阐明本发明的内容,但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。

实施例1

如图1所示,脱硫脱硝塔的底部设有烟气进口、顶部设有烟气出口,脱硫脱硝塔内的中部设有高速急冷喷嘴,脱硫脱硝塔内的顶部设有水滴分离器,脱硫脱硝塔的内的高速急冷喷嘴和水滴分离器之间设有滤清模块,高速急冷喷嘴和滤清模块之间设有收水器;高速急冷喷嘴和滤清模块的数量相等,一个高速急冷喷嘴对应一个滤清模块。凉水塔为中空喷雾式无填料冷却塔;凉水塔采用全玻璃钢结构,凉水塔所用紧固件采用316l材质,高速急冷喷嘴采用耐磨防腐喷嘴;脱硫脱硝塔底为椎体结构,脱硫脱硝塔底部设有固体排出口和浆液排出口,浆液排出口位于固体排出口的上方。

消除催化装置脱硫脱硝塔烟羽方法:脱硫脱硝塔的底部的浆液通过塔底浆液循环泵送到凉水塔进行冷却后,通过冷却塔循环泵循环进入脱硫脱硝塔的中部,通过高速急冷喷嘴产生的水帘,对进口烟气进行急冷,使烟气饱和至约60℃,脱硫脱硝塔的底部的浆液按照前述方法循环使用;将脱硫脱硝塔底部的浆液沉降所得的高盐水和凉水塔内底部浆液所沉降所得的高盐水排出进行处理,以提高浆液的处理净化能力;

在烟气进入脱硫脱硝塔的同时,向烟气进口注入臭氧,使烟气中的氮氧化物氧化成五氧化二氮,五氧化二氮与浆液中的氢氧化钠碱液反应生成硝酸钠进入到脱硫脱硝塔塔底浆液中;

烟气与浆液的接触实现了so2和粉尘的清除,之后烟气进入滤清模块中,滤清模块以环状的形式布置在高速急冷喷嘴的上方,烟气通过滤清模块时,由于气体膨胀,导致水薄膜在细粉尘上凝结,发生聚结,从而将水雾细粉尘清除;

烟气通过滤清模块之后,进入水滴分离器,通过离心分离将气体中的自由水滴清除,

最终排入大气,脱硫脱硝塔烟气出口的烟气温度在40℃以下。

图2、图3中曲线a为饱和湿度线,

e1:烟气温度51.8℃,相对湿度100%

e2:烟气温度40℃,相对湿度100%

d1:大气温度5℃,相对湿度30%

d2:大气温度25℃,相对湿度60%

由图可看出,采取降低排口烟气温度到40℃以下,在夏季看不到白烟(烟羽),冬季白烟能减少80%,且采取降温,可以减少脱硫脱硝塔的补水量,投资低,易实现。

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