脱硫脱硝装置外排水氨氮超标原因分析 PPT
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脱硫脱硝装置外排水氨氮
超标原因分析
2016年9月
目
一、 前言
录
二、 脱硫脱硝装置简介 三、 装置运行中存在的问题 四、 外排水氨氮超标原因分析 五、 催化裂化再生烟气含氨量推算 六、 结论
一、前言
于2014年新建并投用了1#、2#脱硫脱硝装置，对两套催 化裂化装置的再生烟气污染物排放进行治理。烟气设计处理 量分别为100000Nm³/h、150000Nm³/h。 该项目由中石化宁波工程公司进行总体设计，中石化第 五建设公司承建。两套脱硫脱硝装置分别于2014年12月21日 和2014年12月30日开车成功，装置开车运行以来，烟气排放 污染物的含量已达到设计指标，但2#装置一直存在外排水氨 氮超标现象，本文主要对2#脱硫脱硝外排水氨氮含量超标的 原因进行分析，通过排除法，得出催化裂化再生烟气中携带 氨气是导致2#脱硫脱硝装置外排水氨氮超标的直接原因。
四、外排水氨氮超标原因分析
这说明催化裂化装置贫氧燃烧时，再生烟气中 携带氨气理论上客观存在。
四、外排水氨氮超标原因分析
4.4 结果分析
设计值 35ຫໍສະໝຸດ Baidu 1500 200 128761 —— —— ——
四、外排水氨氮超标原因分析
氨氮是指水中以游离氨（NH3）和铵离子（NH4+）
形式存在的氮，一般以NH4-N表示。
根据脱硫脱硝反应机理，在脱硫脱硝及废水处理的
过程中，是不会有化学反应产生NH4+ 。正常情况下，
只有脱硝单元喷入的氨气量过多，氨气无法全部参加 脱硝反应，逃逸氨随烟气进入综合塔，溶入浆液中， 浆液进入废水处理单元，最终导致外排水氨氮含量超 标。
表1 2#脱硫脱硝装置排放量
进装置前 出装置后 实际值 115 990 —— 120000 —— —— —— 设计值 ≤100 ≤100 ≤30 —— ≤70 ≤60 ≤15 实际值（均值） 8 40 18 —— 66 50 350
项目
NOx/(mg﹒m-3) SO2 /(mg﹒m-3) 粉尘/(mg﹒m-3) 烟气流量/(mg﹒h-1) 外排水SS/(mg﹒L-1) 外排水COD/(mg﹒L-1) 外排水氨氮/(mg﹒L-1)
等还原性气体的含量大大增加，如两段再生器的一再烟气[1] 。 催化裂化专家对催化裂化待生催化剂氧化再生过程中的基 元反应和中间产物进行了研究。提出NH3和HCN是在350℃以 上焦炭裂化和水解的产物[2] 。
摘自： [1]杨德风，刘凯，张金锐等.从催化裂化烟气分析结果探讨再生设备的 腐蚀开裂[J].石油炼制与化工.2001.32（3） [2]于道永，徐海，阙国和.催化裂化催化剂再生过程中的氮化学进展 [J]. 化工进展，2009，28（12）
碱液
4.03 1000 4030
新鲜水
3.81 20000 76200
絮凝剂
14.4 8 115.2
共计
0.57
10.89
0.02
11.48
从表2可以看出，碱液、新鲜水、絮凝剂三者氨氮含量总 和为11.48mg/L，小于外排水氨氮排放指标15mg/L，且从图 2中看出，外排水氨氮浓度基本都超过了15mg/L，有时甚至 达到1000mg/L以上，由此可排除碱液、新鲜水、絮凝剂是 造成外排水氨氮超标的原因。
带氨，其携带的氨将直接溶入浆液中，最后随外排水排出；
若是烟气中携带氨气，那么烟气中携带的氨气，先进入脱 硝单元与烟气中的氮氧化物反应，多余的氨气逃逸后才会 进入综合塔溶入浆液中，最后随外排水排出。
四、外排水氨氮超标原因分析 验证：
根据物料平衡关系可得出： 进入装置的氨量等于外排水的氨量。可计算出碱 液、新鲜水、絮凝剂中携带氨气对外排水中氨氮浓 度影响的大小。计算见下表2。
二、脱硫脱硝装置简介
图1 脱硫脱硝装置流程图
三、装置运行中存在的问题
2#脱硫脱硝装置开车以来，外排水氨氮含量一直较高， 不能达到设计指标，脱硫脱硝装置的实际外排水氨氮含量 远大于设计指标15mg/L。根据近半年数据分析，外排水氨
氮含量波动较大，平均在350 mg/L左右。
实际运行状况见表1
三、装置运行中存在的问题
四、外排水氨氮超标原因分析
4.1 脱硝单元喷氨量过多的可能性
2#脱硫脱硝单元停止喷氨，外排水氨氮含量仍超标。2月份 外排水氨氮数据见图2，可排除喷氨量过多导致氨氮含量超标
图 2 2月份外排水氨氮排放趋势图
四、外排水氨氮超标原因分析
4.2 脱硫脱硝装置物料携带的可能性
在脱硝单元停止喷氨后，外排水的氨氮含量仍超标，有 可能是脱硫脱硝装置中参与反应的物料中含有氨或NH4+ ， 导致外排水氨氮含量超标。 脱硫脱硝装置主要物料有CO烟气、碱液、综合车间来
四、外排水氨氮超标原因分析
4.3 催化再生烟气携带氨气的可能性
催化裂化装置再生器的操作模式有两种基本类型：完全燃 烧再生和部分燃烧再生。 在部分燃烧再生条件下，催化剂上的焦炭部分烧掉，再生
烟气中含有较多的CO，还含有还原态的含氮化合物HCN和
NH3，通常检测不到NOx。 完全燃烧再生时，通过通入过量空气或采用CO燃烧促进
气氨、污水处理场来氨、新鲜水、絮凝剂、氧化风、稀释风
等8路流程，见图3。
四、外排水氨氮超标原因分析
图 3 2#脱硫脱硝物料进出示意图
四、外排水氨氮超标原因分析
分析：
如图3所示，综合来气氨、二污来氨流程已关闭，不
会有氨进入；稀释风、氧化风为空气，也不会携带氨。
从物料图中可看出，若是碱液、新鲜水、絮凝剂中携
外排水中氨浓度= 物料中氨浓度 * 物料流量 / 外排水流量
四、外排水氨氮超标原因分析
表 2 物料携带氨气对外排水氨氮浓度影响 项目
物料中检测氨浓度/（mg﹒L-1） 物料流量/（L﹒h-1） 物料中氨总量/（mg﹒L-1） 折算外排水中氨浓度/（mg﹒L-1） （外排水流量按7000 L/h计）
剂，催化剂上的焦炭燃烧比较完全，烟气中CO含量很低，
NOx的含量较高，还原态含氮化合物HCN和NH3的含量极低。
四、外排水氨氮超标原因分析
烟气中过剩氧含量较大时(φo2﹥1.8％)，有利于SO3气体 的生成，而NH3等还原性气体的含量很小；反之，在过剩氧含
量较小的情况下(φo2 ﹤1.5％)，烟气的还原性气氛增强， NH3
超标原因分析
2016年9月
目
一、 前言
录
二、 脱硫脱硝装置简介 三、 装置运行中存在的问题 四、 外排水氨氮超标原因分析 五、 催化裂化再生烟气含氨量推算 六、 结论
一、前言
于2014年新建并投用了1#、2#脱硫脱硝装置，对两套催 化裂化装置的再生烟气污染物排放进行治理。烟气设计处理 量分别为100000Nm³/h、150000Nm³/h。 该项目由中石化宁波工程公司进行总体设计，中石化第 五建设公司承建。两套脱硫脱硝装置分别于2014年12月21日 和2014年12月30日开车成功，装置开车运行以来，烟气排放 污染物的含量已达到设计指标，但2#装置一直存在外排水氨 氮超标现象，本文主要对2#脱硫脱硝外排水氨氮含量超标的 原因进行分析，通过排除法，得出催化裂化再生烟气中携带 氨气是导致2#脱硫脱硝装置外排水氨氮超标的直接原因。
四、外排水氨氮超标原因分析
这说明催化裂化装置贫氧燃烧时，再生烟气中 携带氨气理论上客观存在。
四、外排水氨氮超标原因分析
4.4 结果分析
设计值 35ຫໍສະໝຸດ Baidu 1500 200 128761 —— —— ——
四、外排水氨氮超标原因分析
氨氮是指水中以游离氨（NH3）和铵离子（NH4+）
形式存在的氮，一般以NH4-N表示。
根据脱硫脱硝反应机理，在脱硫脱硝及废水处理的
过程中，是不会有化学反应产生NH4+ 。正常情况下，
只有脱硝单元喷入的氨气量过多，氨气无法全部参加 脱硝反应，逃逸氨随烟气进入综合塔，溶入浆液中， 浆液进入废水处理单元，最终导致外排水氨氮含量超 标。
表1 2#脱硫脱硝装置排放量
进装置前 出装置后 实际值 115 990 —— 120000 —— —— —— 设计值 ≤100 ≤100 ≤30 —— ≤70 ≤60 ≤15 实际值（均值） 8 40 18 —— 66 50 350
项目
NOx/(mg﹒m-3) SO2 /(mg﹒m-3) 粉尘/(mg﹒m-3) 烟气流量/(mg﹒h-1) 外排水SS/(mg﹒L-1) 外排水COD/(mg﹒L-1) 外排水氨氮/(mg﹒L-1)
等还原性气体的含量大大增加，如两段再生器的一再烟气[1] 。 催化裂化专家对催化裂化待生催化剂氧化再生过程中的基 元反应和中间产物进行了研究。提出NH3和HCN是在350℃以 上焦炭裂化和水解的产物[2] 。
摘自： [1]杨德风，刘凯，张金锐等.从催化裂化烟气分析结果探讨再生设备的 腐蚀开裂[J].石油炼制与化工.2001.32（3） [2]于道永，徐海，阙国和.催化裂化催化剂再生过程中的氮化学进展 [J]. 化工进展，2009，28（12）
碱液
4.03 1000 4030
新鲜水
3.81 20000 76200
絮凝剂
14.4 8 115.2
共计
0.57
10.89
0.02
11.48
从表2可以看出，碱液、新鲜水、絮凝剂三者氨氮含量总 和为11.48mg/L，小于外排水氨氮排放指标15mg/L，且从图 2中看出，外排水氨氮浓度基本都超过了15mg/L，有时甚至 达到1000mg/L以上，由此可排除碱液、新鲜水、絮凝剂是 造成外排水氨氮超标的原因。
带氨，其携带的氨将直接溶入浆液中，最后随外排水排出；
若是烟气中携带氨气，那么烟气中携带的氨气，先进入脱 硝单元与烟气中的氮氧化物反应，多余的氨气逃逸后才会 进入综合塔溶入浆液中，最后随外排水排出。
四、外排水氨氮超标原因分析 验证：
根据物料平衡关系可得出： 进入装置的氨量等于外排水的氨量。可计算出碱 液、新鲜水、絮凝剂中携带氨气对外排水中氨氮浓 度影响的大小。计算见下表2。
二、脱硫脱硝装置简介
图1 脱硫脱硝装置流程图
三、装置运行中存在的问题
2#脱硫脱硝装置开车以来，外排水氨氮含量一直较高， 不能达到设计指标，脱硫脱硝装置的实际外排水氨氮含量 远大于设计指标15mg/L。根据近半年数据分析，外排水氨
氮含量波动较大，平均在350 mg/L左右。
实际运行状况见表1
三、装置运行中存在的问题
四、外排水氨氮超标原因分析
4.1 脱硝单元喷氨量过多的可能性
2#脱硫脱硝单元停止喷氨，外排水氨氮含量仍超标。2月份 外排水氨氮数据见图2，可排除喷氨量过多导致氨氮含量超标
图 2 2月份外排水氨氮排放趋势图
四、外排水氨氮超标原因分析
4.2 脱硫脱硝装置物料携带的可能性
在脱硝单元停止喷氨后，外排水的氨氮含量仍超标，有 可能是脱硫脱硝装置中参与反应的物料中含有氨或NH4+ ， 导致外排水氨氮含量超标。 脱硫脱硝装置主要物料有CO烟气、碱液、综合车间来
四、外排水氨氮超标原因分析
4.3 催化再生烟气携带氨气的可能性
催化裂化装置再生器的操作模式有两种基本类型：完全燃 烧再生和部分燃烧再生。 在部分燃烧再生条件下，催化剂上的焦炭部分烧掉，再生
烟气中含有较多的CO，还含有还原态的含氮化合物HCN和
NH3，通常检测不到NOx。 完全燃烧再生时，通过通入过量空气或采用CO燃烧促进
气氨、污水处理场来氨、新鲜水、絮凝剂、氧化风、稀释风
等8路流程，见图3。
四、外排水氨氮超标原因分析
图 3 2#脱硫脱硝物料进出示意图
四、外排水氨氮超标原因分析
分析：
如图3所示，综合来气氨、二污来氨流程已关闭，不
会有氨进入；稀释风、氧化风为空气，也不会携带氨。
从物料图中可看出，若是碱液、新鲜水、絮凝剂中携
外排水中氨浓度= 物料中氨浓度 * 物料流量 / 外排水流量
四、外排水氨氮超标原因分析
表 2 物料携带氨气对外排水氨氮浓度影响 项目
物料中检测氨浓度/（mg﹒L-1） 物料流量/（L﹒h-1） 物料中氨总量/（mg﹒L-1） 折算外排水中氨浓度/（mg﹒L-1） （外排水流量按7000 L/h计）
剂，催化剂上的焦炭燃烧比较完全，烟气中CO含量很低，
NOx的含量较高，还原态含氮化合物HCN和NH3的含量极低。
四、外排水氨氮超标原因分析
烟气中过剩氧含量较大时(φo2﹥1.8％)，有利于SO3气体 的生成，而NH3等还原性气体的含量很小；反之，在过剩氧含
量较小的情况下(φo2 ﹤1.5％)，烟气的还原性气氛增强， NH3