脱硝催化剂技术

中低温SCR脱硝在焦化厂的应用

2019年02月25日 热度:186 ℃

李洪杰

[摘要]本文主要介绍SCR脱硝方法在焦化厂的应用,根据焦炉烟气的特点,优化设计方案,在焦化厂实际应用上,只要合理选择催化剂、反应器空塔流速,增设过滤层,就能达到良好的脱硝效果。

[关键词]SCR  反应器  催化剂  NO

x

焦化厂焦炉烟气排放温度低,一般在190—300℃,不同于电厂锅炉外排烟气温度300—400℃,不能照抄照搬电厂SCR脱硝工艺。焦炉烟气采用SCR工艺脱硝,必须克服催化剂的低温活性和效率,必须解决硫酸铵((NH

4

2

SO

4

)和硫酸氢铵((NH

4

)HSO

4

)对催化剂通道堵塞引起的催化剂效率下降等问题。我公司针对焦化厂焦炉烟气独特的特点,优化设计方案,较好的克服了中低温脱硝存在的问题,在焦化厂两年的实际应用中,催化剂表面光滑平整、无堵塞、无损害,脱硝效率高、持续稳定,为焦化厂推广应用SCR脱硝工艺提供借鉴。

1、焦炉烟气的特点

1.1、焦炉烟气是由焦炉煤气燃烧产生的(有的燃烧高炉煤气),焦炉煤气在化产车间经过冷却降温、回收焦油、脱除硫化氢(H

2

S)和氨(NH

3

)、洗苯脱苯工艺后,煤中CI¯、F¯、Na

+

、Ca

2+

、Mg

2+

等离子形成盐溶解到氨水中,保留在焦炉煤气中的含量非常低,对催化剂的影响可以避免。

1.2、焦炉煤气中氢气含量高达55—60%,燃烧后产生的烟气中水汽含量大,一般在10—20%之间。选择催化剂要注意水汽对催化剂的影响。

1.3、焦炉煤气在焦炉燃烧过程中,有时因不完全燃烧产生游离炭颗粒物,颗粒物粒径小,密度轻,190—300℃时不粘附,易于吹扫,对催化剂基本没有撞击损害。

1.4、焦炉烟气温度在190—300℃,脱硝喷入的氨气,易与SO

3

反应生成(NH

4

2

SO

4

和(NH

4

)HSO

4

,堵塞催化剂通道,造成效率下降。

1.5、由于焦炉结构的特殊性,在焦炉砌炉、烘炉、投产、管理维护过程中,容易造成焦炉炉体密封不严密,回炉燃烧的焦炉煤气少量串漏到废气中,使排放的焦炉烟气含有少量的煤焦油和H

2

S。煤焦油粘附到催化剂表面,轻质馏份随烟气蒸发走后,剩余煤沥青粘附在催化剂表面不易去除,长时间运行会引起催化剂效率下降。H

2

S与催化剂某些金属离子发生反应,可能引起催化剂中毒。

2、优化设计方案

2.1、脱硝反应器空塔速度设计在2000-3000h

-

,整体阻力控制在1000Pa以下,减小配置风机的电机功率,节约电耗。

2.2、脱硝反应器采用“2+1”或“3+1”模式布置,其中2层、3层为催化剂床层,1层为过滤层。过滤层起到脱除煤焦油、H

2

S和颗粒物,保证脱硝催化剂的长周期运行。

2.3、脱硝反应器一般设计为上进下出流程,反应器入口设气流均布装置,反应器内设导流板,保证气体均匀通过催化剂床层。

2.4、选择合适的催化剂,SO

2

/SO

3

的转化率在1%以下,中低温反应活性高,脱硝效率在90%以上。

2.5、脱硝喷氨选择20%浓氨水,宜贮存、危险性小,设置蒸氨塔,采用先进有效的混合设备实现NO

x

和NH

3

最佳湍流混合,提高脱除效率。

2.6、脱硝工艺设计时,应增设烟气加热器,运行一段时间效率下降、或发现反应器阻力上升,开启加热器,把烟气温度提高到300℃以上,对催化剂进行再生,加热吹掉可能结晶的(NH

4

2

SO

4

和(NH

4

)HSO

4

,恢复催化剂活性。

3、应用效果

我公司设计建设焦化厂的中低温SCR脱硝装置已近二十余套,其中投运时间最长的达两年,运行效果良好。具体设计尺寸如下。

3.1、焦炉:2×65孔5.5m捣固焦炉

生产能力:130万吨焦炭/年

烟气量:27万Nm

3

/h

烟气温度:240—280℃

脱硝反应器:6m×7m、3+1层设计

气体流向:上进下出

催化剂量:90 m

3

反应器阻力:920Pa

入口NO

x

含量:960mg/m

3

出口NO

x

含量:84mg/m

3

使用时间:24个月

3.2、焦炉:2×55孔5.5m捣固焦炉

生产能力:110万吨焦炭/年

烟气量:25万Nm

3

/h

烟气温度:260—280℃

脱硝反应器:6m×7m、3+1层设计

气体流向:上进下出

催化剂量:  80 m

3

反应器阻力:870Pa

入口NO

x

含量:880mg/m

3

出口NO

x

含量:70mg/m

3

使用时间:18个月

4、结论

4.1、增设1层过滤层解决焦炉烟气的微量杂质,非常必要,能保证催化剂使用寿命。

4.2、选择合适的空塔速度,确保脱硝反应器阻力,节约能耗。

4.3、选择合适的催化剂是保证脱硝的关键。

参考文献

朱廷钰.烧结烟气净化技术[M].北京:化学工业出版社,2008:284-290

作者:李洪杰(1968—),男,高级工程师,山东阳光天润环保工程有限公司

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