烟气脱硫脱硝(环保治理)

化工厂烟气脱硫脱硝

【关键词】脱硫脱硝 催化裂化 烟气除尘

1 脱硫脱硝概况 1.1 项目简介

脱硫脱硝在最初主要用于火力发电厂的烟气净化处理；随着国家对环境保护力度的不断加强，经过优化改造，现在能成熟的运用于炼厂中催化裂化装置再生烟气的脱硫脱硝处理。烟气经过除尘、脱硫、脱硝后二氧化硫、粉尘、氮氧化物排放浓分别由800mg/Nm 3

、200 mg/Nm 3

、200 mg/Nm 3

降至目标值的100mg/Nm 3

、30 mg/Nm 3

、100 mg/Nm 3

。 1.2 氮硫的转移过程

装置的来混合原料含有氮硫化物，如表1；经过催化裂化流化床反应部分氮硫和焦炭附着在催化剂表面，催化剂从流化床进入再生器燃烧再生，附着于催化剂的氮和硫生成NO x 和SO 2进入烟气，经脱硫脱硝处理后可以排放。 表1原料化验数据

2 烟气脱硝 2.1.脱硝简介

如图1所示，NH 3和N 2充分混合稀释后通过喷氨格栅喷入SCR 反应器上游烟气中；（本装置设在第一蒸发段入口）与来自催化的烟气充分混合，进入SCR 催化剂床层发生反应。采用选择性催化还原法（SCR ）脱硝技术，反应中NH 3作为还原剂，N 2起对氨气的稀释作用；催化剂的选择性使还原剂NH 3与烟气中的N0X 发生反应，为不被O 2所氧化； 主要化学反应：

原料中氮硫化物

NO+NO2+2NH3=2N2+3H2O

4NO+4NH3+O2=4N2+6H2O

催化剂采用Ti-W-V为主要活性材料，采用TiO2等物料充分混合，经模具挤压成型后煅烧而成；其有效周期长达36个月；满足催化裂化的装置周期性检修要求；

图1 脱硝工艺

烟气中混有SO2和少量水蒸气，氨气在高温条件下与其反应容易生成亚硫酸铵盐，随烟气至SCR催化剂床层时附着结晶，长周期运行将会影响催化剂的活性。本次检修发现模块部分铵盐结晶现象，这也是造成脱硝效果变差的一个关键因素。本次改造喷氨格栅移位至高温蒸发段后（原在高温蒸发段下方），π型炉水平通道长度保证氨气与烟气的充分混合；高温蒸发段进行一次取热后烟气温度有所降低（降低温度约80℃），可减少氨气与SO2的反应，进而减少铵盐的生成。

2.2脱硝效果与氨逃逸量

2.2.1 脱硝效果的影响因素

（1）保证充分混合；保证氨气与氮气的充分混合。保证氨气与烟气的充分混合；喷氨点设置在蒸发段1的入口，SCR反应床层在蒸发段2入口处，π型炉的中间通道增大氨与烟气的混合距离，以保证充分混合。

（2）保证还原剂NH3合理合适的用量；在脱硝过程中控制NH3注入量非常重要，注入的NH3既要保证与烟气中NO X的充分反应，又要避免注入过量会增加设备腐蚀并造成二次环境污染；

蒸汽吹灰器投用时，烟气中会含有水汽，过量的NH3与烟气中氧、水蒸气结合成铵盐，沉积在催化剂表面，还易造成催化剂失活。

2.2.2 氨逃逸的分析

我们采用两块表：NO X浓度分析和氨逃逸量来控制NH3的过剩并且保证反应的充分性。

图2

黑色曲线AI7206 代表氨逃逸量；红线代表排出口NOX浓度；由图看出，氨逃逸量与氮氧化物的排放浓度有一定影响，正常生产中我们保证氨逃逸量不大于1 mg/m3，氮氧化物排放可控制在50 mg/m3以下，SCR脱硝反应脱除率达70%，完全可以满足应环保指标的限定值。通过表2对比确定逃逸量优化方向为0.5~ 0.7mg/m3，这个取值点即可以保证充分反应，又不会过多剩余NH3。通过这两块表的对比监控可实时灵活调整，按其合适比例注入。

表2 氨逃逸与NO X的脱除效果

3除尘脱硫

图3

3.1除尘脱硫工艺特点

除尘和脱硫工艺同步进行；采用三级脱硫除尘。第一段在激冷塔进行；称之为急冷段，采用急冷喷嘴形成水膜，对烟气进口冷却降温，同时对SO2和粉尘初步收集；第二段为逆喷段，采用喘冲洗涤技术，利用大口径非金属喷嘴降低烟气温度至饱和并对大颗粒高浓度粉尘进行洗涤；第三段采用喷淋和滤网的组合，进一步减少超细粉并保证SO2的达标排放。如图3.

所谓喘冲洗涤技术就是循环浆液喘冲状喷射与逆向运动气流进行撞击，在某一区域建立能量、质量、热量的动态交换场，液相不断切割气相，两相的表面积不断更新，取得最大的比表面积而充分交换；结合催化装置的运行特点，烟气量的变化极为普遍；喘冲洗涤技术对此情况有显著的适应性，即便在跑剂的情况下也能保证除尘和脱硫效果。

3.2反应机理及脱硫效果

脱硫反应过程其实就是SO2溶于水生成亚硫酸；碱性物质与亚硫酸溶液进行的酸碱中和过程。主要的反应原理：

水溶解SO2+H2O=H2SO3

中和 H2SO3+2N a OH=N a2SO3+2H2O

H2SO3+N a SO3=2N a HSO3

N a HSO3+N a OH=2N a2SO3+2H2O

氧化 N a2SO3+1/2O2=N a2SO4

氧化后无害的硫酸盐水溶液进行排放。

从反应原理可以看出氢氧化钠是参与反应的主要物质；在综合塔底和消泡器分别注入20%N a OH溶液；通过注入量来调整循环浆液的PH值。

图4

从图4可以看出，浆液的PH值对SO2的吸收有极大的影响；PH低于6时SO2的吸收能力明显减弱。

SO2的控制指标是100mg/Nm3，我们把PH控制在7的附近，完全可以满足对SO2的吸收要求；PH控制在7附近且有利于后面的水处理操作。

表3

3.3 除尘效果

图5

表4

这是每隔两小时从激光粒度仪和CEMS仪表采集的数据；从数据可以看出经过三段冲洗，除尘效果可达90%以上，完全满足指标值30 mg/m3的控制要求。即便偶尔出现波动，除尘效果亦可得到保证。

4 结束语

国家“十二五”期间加大对氮氧化物、硫氧化物等污染物排放的控制。镇海炼化2014年末脱硫脱硝装置正式投用，对烟气中NO x、SO2以及粉尘颗粒物进行处理以减轻对环境的污染完成国家和地方对污染物减排责任目标。目前脱硫脱硝技术正处在研究阶段，尤其脱硝技术，如果将来能研究出更为有效的脱硝催化剂，氮氧化物的排放控制会上一个新的台阶。