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烟气联合脱硝技术在重油催化裂化装置上的工业应用

北极星大气网  来源:《石化技术与应用》  作者:李山明 杜学梅等  2019/3/14 10:47:06  我要投稿  

北极星大气网讯:摘要:采用选择性非催化还原(SNCR)与选择性催化还原(SCR)烟气联合脱硝技术对350万t/a重油催化裂化装置再生烟气脱硝系统进行了工艺改造,改造措施包括在蒸发器与省煤器间置入1层SCR催化剂模块及在焚烧炉高温区设置2层SNCR喷氨组件、且每一层均匀安装6支喷氨枪。改造后装置运行结果表明:净化烟气中NOx的质量浓度由改造前的500mg/m3下降至145mg/m3,满足GB31570-2015的要求;系统压降(0.2kPa)低于设计值(0.5kPa)。

催化裂化(FCC)装置再生烟气中的SO2和颗粒物可采用湿法脱硫技术加以去除,但其中的NOx却无法达标排放,成为工业生产亟待解决的问题 。

中国石油某炼厂350万t/a重油催化裂化装置(以下简称RFCCU)烟气再生系统为不完全再生型式,烟气先依次经烟机、CO焚烧炉、余热锅炉回收热量,然后通过脱硫塔脱除SO2和颗粒物,再经70m烟囱外排。该烟气余热回收系统共设CO焚烧炉、余热锅炉各2台,总再生烟气量为521.168 km/h(湿基)。

为了满足GB 31570-2015要求,实现再生烟气中NOx的达标排放,RFCCU采用美国GE公司的选择性非催化还原(SNCR)技术及丹麦Hal—dor Topsoe公司的选择性催化还原(SCR)技术,进行了再生烟气脱硝系统工艺改造,并于2017年6月一次开车成功。SNCR—SCR烟气联合脱硝技术在动力锅炉虽已成功应用 ,但用于大型RFCCU尚属首例。

1 SNCR—SCR烟气联合脱硝技术简介

SNCR是一种不用催化剂,在850—1 100℃下,将含氨基的还原剂(如氨水、尿素溶液等)喷入锅炉内,将烟气中的NOx还原脱除,生成氮气和水的清洁脱硝技术。SCR是在反应温度为300—420℃ ,催化剂和O2存在的条件下,氨优先和NOx发生还原脱除反应,生成氮气和水,不会形成任何二次污染 。

SNCR—SCR 烟气联合脱硝技术是将SCNR的还原剂直喷炉膛技术同SCR利用逃逸出来的氨进行催化反应技术相结合,进行两级脱硝。与这2种技术单独使用相比,SNCR—SCR烟气联合脱硝技术具有以下优点 :(1)脱硝效果明显,脱硝率可达90% 以上。(2)初期投资少,空间适应性强。若单独采用SCR技术,至少需要2—3层催化剂才能达到脱硝要求,投资成本高;联合技术只需对原有锅炉进行简单改造,在蒸发器与省煤器间安装1层催化剂即可。(3)运行成本低,氨逃逸量少 。SNCR 未反应的氨进入SCR继续反应,减少了后者的氨用量,同时也减少了NH4HSO4 ,NH4SO4的生成,降低了对省煤器的腐蚀危害。

2 SNCR—SCR烟气联合脱硝技术的工业应用

2.1 工艺流程改造

SNCR—SCR烟气联合脱硝技术分为2种工艺方式:(1)将含氨基的还原剂喷入锅炉炉膛中,于SNCR反应区进行NO 的脱除反应,未反应的还原剂和再生烟气进入SCR反应器,在催化剂和O2的作用下进一步脱除NOx;(2)根据SNCR反应区和SCR反应器对还原剂需求量的不同,可将还原剂分别喷入二者中,达到所需的脱硝效果。

在维持RFCCU再生烟气脱硝系统余热锅炉原有构架尺寸、蒸发器及省煤器结构不变的基础上,选用上述第2种方式进行工艺流程改造,改造内容(如图1虚线所示)包括:(1)下移省煤器,在蒸发器与省煤器间置入1层SCR催化剂模块;(2)在焚烧炉高温区设置2层SNCR喷氨组件,并且每一层均匀安装6支喷氨枪。SCR催化剂采用丹麦Topsoe公司研发的DNX—FCC系列催化剂,其主要活性组分为TiO2和V2O3,模块尺寸为466 mm ×466 mm ×1 210 mm,初装填量为50.66 m。

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由图1可见:再生烟气先进入CO焚烧炉反应段脱硝,SNCR 反应区炉膛温度为820 —900℃ ,质量分数为20% 的氨水和脱盐水混合后由喷枪射入炉膛,与再生烟气中的NO 反应生成氮气和水;未反应的NOx依次经余热锅炉的水保护段、过热段、蒸发段进入SCR反应器,在催化剂作用下与混合气(氨气和稀释空气混合物)反应,生成氮气和水。

2.2 操作条件

改造后RFCCU再生烟气脱硝系统的主要操作条件列于表1(表中数据以单台炉计)。

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2.3 应用效果

RFCCU再生烟气脱硝系统改造前后净化烟气的主要性质对比列于表2。

由表2可见,改造后净化烟气中NOx的质量浓度由改造前的500 ms/m 下降至145ms/m,可满足GB 31570-2015的要求(最高排放限为200 mg/m )。另外,改造后系统压降(0.2 kPa,见表1)亦低于设计值(0.5 kPa),这表明改造对再生烟气余热回收及烟机系统基本没有影响,且有利于节能降耗 ,可实现装置的长周期运行。

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3 结论

a.采用SNCR—SCR烟气联合脱硝技术对350万t/a RFCCU再生烟气脱硝系统进行了技术改造。在维持余热锅炉原有构架尺寸、蒸发器及省煤器结构不变的基础上,采取了在蒸发器与省煤器间置入1层SCR催化剂模块及在焚烧炉高温区设置2层SNCR喷氨组件、且每一层均匀安装6支喷氨枪的改造措施。

b.改造后,净化烟气中NOx的质量浓度为145ms/m ,满足GB 31570-2015要求,再生烟气脱硝系统压降为0.2 kPa。

原标题:烟气联合脱硝技术在重油催化裂化装置上的工业应用

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