催化裂化煙氣SCR脫硝技術(shù)應(yīng)用分析

大氣網(wǎng)訊:摘要：催化裝置煙氣中的NOx是大氣的主要污染物,文中分析了選擇性催化還原法(SCR)脫硝技術(shù)的運(yùn)行情況,并結(jié)合其在催化裂化裝置的運(yùn)行工藝,對(duì)SCR脫硝反應(yīng)機(jī)理、脫硝催化劑物化性質(zhì)、催化裂化煙氣SCR脫硝運(yùn)行情況以及運(yùn)行中存在的問題進(jìn)行了分析。

某煉油廠催化裂化裝置采用完全再生技術(shù)，主要以常減壓裝置減四、減五，焦化蠟油等為原料，摻煉減壓渣油比例為40%。其再生煙氣中NOx含量較高，最高時(shí)達(dá)到1 200 mg/m3以上，對(duì)大氣質(zhì)量造成嚴(yán)重污染。2015年5月新建煙氣脫硝裝置，煙氣脫硝處理規(guī)模為125 000×104 m3/h，采用SCR選擇性催化還原技術(shù)，脫硝催化劑采用托普索公司的DNX-FCC催化劑，分3層布置在高溫省煤器上方，于2015年8月建成投用。

1 SCR脫硝技術(shù)原理

催化裂化煙氣SCR脫硝技術(shù)使用的是托普索公司生產(chǎn)的DNX-FCC催化劑，從煙機(jī)出來的煙氣進(jìn)入余熱鍋爐，在余熱鍋爐溫度295~420℃處把煙氣引到SCR反應(yīng)器里面，進(jìn)行脫硝反應(yīng)。其原理是在催化劑的作用下，NO或NO2被NH3還原生成氨。適當(dāng)?shù)臒煔庵羞^剩氨濃度有利于NOx在的轉(zhuǎn)化，NH3選擇性催化還原NOx的主要反應(yīng)為：

4NO＋4NH3＋O2→4N2＋6H2O

2NO2＋4NH3＋O2→3N2＋6H2O

2 脫硝催化劑的性質(zhì)

托普索公司DNX-FCC催化劑采用波紋板式催化劑，以TiO2為載體，活性物質(zhì)為金屬釩和鎢氧化物，其主要性質(zhì)見表1。

3 催化裂化煙氣SCR脫硝運(yùn)行情況分析

催化裂化煙氣SCR脫硝裝置于2015年8月1日9：00引NH3開工，10：20分煙氣SCR 脫硝出口NOX濃度降至200mg/m3以下，催化裂化煙氣SCR脫硝裝置開車一次成功。

3.1 SCR 脫硝主要操作條件

SCR 脫硝主要操作條件見表2。

從表2可以看出，煙氣流量、SCR脫硝入口溫度、氨氣緩沖罐壓力、稀釋風(fēng)流量、催化劑床層總壓降、SCR出口煙氣NH3濃均在設(shè)計(jì)指標(biāo)范圍內(nèi)，SCR 入口煙氣NH3 濃度在1 286 mg/m3 的條件下SCR脫硝出口NOX濃度能夠滿足≯200 mg/m3的設(shè)計(jì)指標(biāo)要求。

3.2 SCR 脫硝開工噴氨后操作調(diào)整

SCR脫硝噴氨氣前首先保證稀釋風(fēng)平穩(wěn)注入SCR脫硝反應(yīng)器，稀釋風(fēng)流量為1 370 m3/h，緩慢開大NH3流量控制閥，隨著NH3流量不斷增大，SCR反應(yīng)器出口NOX濃度出現(xiàn)緩慢下降的趨勢(shì)，由于噴氨后，需要一定的反應(yīng)時(shí)間，脫硝出口NOX濃度變化趨勢(shì)相對(duì)延遲，所有需要緩慢提高噴氨量，當(dāng)SCR反應(yīng)器出口NOx濃度降至200 mg/m3以下，停止繼續(xù)提高噴氨量。

SCR脫硝開工噴氨過程中，SCR脫硝反應(yīng)器入口NOx濃度為1 304 mg/m3，SCR脫硝反應(yīng)器入口溫度為316 ℃，控制SCR脫硝反應(yīng)器出口氨逃逸量不大于3 mL/m3，SCR 脫硝反應(yīng)器出口氧含量控制2.5%左右，當(dāng)噴氨量達(dá)到54.8 m3時(shí)，SCR脫硝反應(yīng)器出口NOX濃度降至144.6 mg/m3，脫硝出口氨逃逸為1.75 mg/m3，脫硝效率為88.9%。

3.3 SCR 脫硝效率分析

SCR煙氣脫硝自2015年8月開工后，一直運(yùn)行至今，裝置運(yùn)行平穩(wěn)，2015年8月至2018年4月煙氣SCR脫硝出入口NOx濃度見表3。

由表3可知，脫后NOx濃度均滿足≯200 mg/m3的設(shè)計(jì)指標(biāo)要求，NOx脫除率均在85%以上，SCR脫硝效率較高。

3.4 SCR 脫硝催化劑床層壓降變化

SCR煙氣脫硝中一個(gè)重要指標(biāo)就是催化劑床層壓降的變化。隨著裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)，煙氣中夾帶的FCC催化劑粉塵會(huì)附著在催化劑床層上，造成催化劑床層壓降增大，生產(chǎn)過程中通過對(duì)催化劑床層進(jìn)行蒸汽吹灰，減少催化劑床層吸附的粉塵，避免催化劑床層堵塞造成壓降升高的問題，脫硝催化劑自2015年8月運(yùn)行至2018年5月末，催化劑床層壓降變化趨勢(shì)見圖1。

由圖1可知，催化劑床層壓降自2015年8月開工以來始終在0.5~0.6 kPa之間變化，2016年底床層壓降略有升高，但變化不大，沒有產(chǎn)生催化劑床層堵塞現(xiàn)象。裝置已經(jīng)連續(xù)運(yùn)行34個(gè)月，處于運(yùn)行末期，催化劑床層壓降較開工初期相比變化不大，滿足3層催化劑總壓降≯2kPa的設(shè)計(jì)要求。

3.5 SCR 脫硝運(yùn)行中存在的問題

（1）備機(jī)生產(chǎn)脫硝入口氮氧化物濃度高2015年10月27日至11月2日，主風(fēng)機(jī)檢修，改備用主風(fēng)機(jī)生產(chǎn)，由于備用主風(fēng)機(jī)為離心式風(fēng)機(jī)，備機(jī)主風(fēng)出口壓力偏低，需要將再生器壓力降低至0.15 MPa，主機(jī)生產(chǎn)時(shí)再生壓力控制0.25MPa，在主備機(jī)切換過程中，隨著操作壓力的逐漸降低，SCR入口NOX生成量增加，再生壓力的降低導(dǎo)致煙氣在再生催化劑床層中的停留時(shí)間縮短，以及CO和NOX濃度的降低，從而降低CO對(duì)NOX的還原作用，增加煙氣中NOX的排放量。

備機(jī)生產(chǎn)過程中SCR反應(yīng)器前后NOx濃度變化見表4。

SCR脫硝反應(yīng)器入口NOX濃度由主機(jī)生產(chǎn)時(shí)的平均1 200 mg/m3 增加到1 533 mg/m3 以上（SCR反應(yīng)器入口NOX濃度量程為0~1 533 mg/m3），再生器壓力降低，煙氣中NOX濃度升高，造成SCR脫硝噴氨量提高，脫硝負(fù)荷增大。

（2）氨逃逸測(cè)量表指示不準(zhǔn)

2015年8月裝置開工后，SCR脫硝噴氨手動(dòng)調(diào)節(jié)，主要通過煙氣出口NOX濃度調(diào)整噴氨量，正常生產(chǎn)中為降低煙氣NOx排放濃度，會(huì)增大噴氨量，但是如果氨氣量過剩，使得大量的氨逃逸，氨與SO3反應(yīng)生成硫酸氫銨，沉積在省煤器管束表面，會(huì)造成省煤器壓降增加。因此，氨逃逸測(cè)量表對(duì)噴氨量具有重要指導(dǎo)意義。SCR脫硝運(yùn)行期間，氨逃逸表測(cè)量值存在偏差，氨逃逸測(cè)量值經(jīng)常處于某一數(shù)值不動(dòng)，主要原因是開工后煙道溫度變化，測(cè)量管發(fā)生移位，無法準(zhǔn)確對(duì)光，導(dǎo)致氨逃逸測(cè)量表指示不準(zhǔn)。針對(duì)氨逃逸測(cè)量表指示不準(zhǔn)的實(shí)際情況，2018年9月檢修期間將對(duì)現(xiàn)有氨逃逸測(cè)量管向煙道空側(cè)移動(dòng)500 mm，對(duì)應(yīng)探頭同樣移位，便于改造后調(diào)試對(duì)光，同時(shí)增加激光分析儀原位測(cè)量管，避免測(cè)量管移位，保證氨逃逸表正常使用。

4 結(jié)論

催化裂化裝置再生煙氣工藝采用選擇性催化還原SCR 脫硝技術(shù)，催化劑采用托普索的DNXFCC脫硝催化劑，裝置運(yùn)行平穩(wěn)，煙氣脫硝入口NOX濃度在1 200 mg/m3時(shí)，脫后煙氣中的NOX濃度能夠滿足《石油煉制工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中NOX≯200 mg/m3的要求，脫硝效率達(dá)到85%以上。裝置連續(xù)運(yùn)行34個(gè)月后，脫硝催化劑床層總壓降滿足≯2 kPa的設(shè)計(jì)要求。

存在的主要問題是催化裝置備機(jī)生產(chǎn)時(shí)，再生器壓力降低，導(dǎo)致SCR脫硝反應(yīng)器入口NOX濃度升高，增加了SCR煙氣脫硝負(fù)荷；氨逃逸測(cè)量表指示不準(zhǔn)，無法作為噴氨量的參考，省煤器存在結(jié)鹽的風(fēng)險(xiǎn)。