一種fcc裝置再生煙氣脫硝工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種FCC裝置再生煙氣脫硝工藝，按煙氣流動方向包括FCC再生器、除塵器、煙氣輪機、CO余熱鍋爐、SCR脫硝反應器、空氣預熱器、脫硫除塵單元和煙筒，再生煙氣經(jīng)除塵器除塵后，在進入CO余熱鍋爐之前，引出一股流量為原流量0.1v%～5.0v%煙氣蒸發(fā)液氨或氨水，再作為蒸發(fā)出的氨氣的稀釋氣，稀釋氣與氨氣混合后，通過SCR脫硝反應器內(nèi)設置的噴氨格柵進入反應器；其余煙氣經(jīng)煙氣輪機回收能量后，依次進入CO余熱鍋爐、SCR脫硝反應器、空氣預熱器、脫硫除塵單元，最后經(jīng)煙筒排放。本發(fā)明既對氨氣起到稀釋和攜帶作用，提高了氨氣與煙氣的混合效果；并且節(jié)省了氨氣蒸發(fā)和稀釋所需的設備和能耗。
【專利說明】—種FCC裝置再生煙氣脫硝工藝【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及催化裂化(FCC)再生煙氣的治理方法，特別是涉及煉油廠FCC裝置再生煙氣處理的選擇性催化還原(SCR)脫硝工藝。
【背景技術】
[0002]氮氧化物總稱為NOx，是大氣污染的主要污染源之一。危害最大的主要是:N0、N02。NOx的主要危害如下:(1)對人體有毒害作用；(2)對植物有毒害作用；(3)可形成酸雨、酸霧；(4)與碳氫化合物形成光化學煙霧；(5)破壞臭氧層。
[0003]在煉油廠，F(xiàn)CC(流化催化裂化)工藝中，催化劑顆粒在催化裂化區(qū)和催化劑再生區(qū)域之間反復循環(huán)，在再生期間，催化劑顆粒上的來自裂化反應的焦炭在高溫下通過空氣氧化除去，焦炭沉積物的去除使催化劑的活性恢復，并在裂化反應中能再被利用。
[0004]燃燒過程中主要生成3種NOx，(I)溫度型NOx (THermol NOx):空氣中的氮氣在高溫下氧化產(chǎn)生的NOx。(2)快速型NOx (Promot NOx):碳氫燃料在空氣系數(shù)小(碳氫燃料過濃)的情況下，在火焰內(nèi)急劇生成的大量NOx。(3)燃料型NOx (Fuel NOx):燃料中的含氮化合物在燃燒過程中生成的NOx。
[0005]催化裂化再生產(chǎn)生的煙氣中NO和NO2均有，但熱力學和動力學的研究表明，主要生成NO，總NOx中，NO約占90v%，NO2約占10v%。FCC煙氣中的NOx幾乎全部來自催化劑上的含氮的焦炭燃燒產(chǎn)生的煙氣。因此由于催化劑的再生，所有處理含氮原料的FCXU都會存在NOx的排放問題。在煉油 廠，F(xiàn)CCU是最大的NOx排放源。
[0006]為控制NOx排放，國外制定了各類標準。美國環(huán)保局與13家煉油企業(yè)簽訂了污染物控制協(xié)定(Consent Decree)，歐盟要求所有煉油廠執(zhí)行《綜合污染和控制指南》，日本制定了 FCXU的NOx的排放標準。中國制定的《大氣綜合污染物排放標準-GB16297-1996》和《鍋爐大氣污染物排放標準-GWPB3-1999》均對NOx的排放做出限制。隨著環(huán)保法規(guī)的日益嚴格，對NOx排放指標要求會隨之提高。因此，NOx污染治理到了刻不容緩的地步。
[0007]目前煙氣脫硝技術主要有:氣相反應的SCR(選擇性催化還原法)和SNCR(選擇性非催化還原法)、液體吸收法、固體吸附法、高能電子活化氧化法(EBA電子束照射法和PPCP脈沖電暈等離子體法)等。
[0008]在眾多煙氣脫硝處理技術中，液體吸收法脫硝效率低；吸附法脫硝效率高，但吸附量小，再生頻繁，應用不廣泛；高能電子活化氧化法可以同時脫硫脫硝，但能耗高，壽命短；SNCR法氨的逃逸率高，會產(chǎn)生安全問題。
[0009]SCR技術與其他技術相比，具有脫硝效率高，技術成熟等優(yōu)點，是目前國內(nèi)外煙氣脫硝工程應用最多的技術。SCR法是指在反應溫度20(T40(TC，用NH3作還原劑將NOx催化還原為N2，廢氣中的氧很少參加反應，放熱量小。
[0010]重油催化裂化裝置配置的燃燒式CO余熱鍋爐，主要是利用催化裂化(FCC)裝置生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的高溫再生煙氣余熱和再生器燒焦產(chǎn)生的CO來生產(chǎn)中壓過熱蒸汽，將煙氣中的CO燒掉，并使CO排放滿足環(huán)保要求。[0011]再生煙氣進入鍋爐后加入空氣和燃料焚燒，目的是除去再生煙氣中的CO及其它有害物，回收加燃氣燃燒CO產(chǎn)生的熱能；余熱鍋爐另一個主要用途是:在催化裝置事故停車時，通過燃油產(chǎn)出蒸汽，起到動力鍋爐的作用，以滿足全廠蒸汽負荷調(diào)節(jié)的需要。
[0012]常規(guī)催化裂化裝置(FCXU)的再生煙氣流向為:FCC再生器一煙氣輪機一余熱鍋爐—脫硝單元一空氣預熱器一脫硫單元一煙筒。煙氣脫硝單元一般設置有噴氨格柵和脫硝催化劑模塊，NH3作為還原劑由噴氨格柵噴入設置有脫硝催化劑模塊的反應器中，將NOx催化還原為N2。但是，氨氣不能單獨在管道輸送，需要加入稀釋氣，一般由風機將空氣輸送至氨氣混合器對氨氣進行稀釋。
[0013]CN200920204676.7公開了一種SCR煙氣脫硝裝置，包括催化反應器、氨/空氣混合器、氨噴射隔柵、空氣預熱器，所述氨/空氣混合器的一入口與稀釋風機管接，所述氨/空氣混合器的另一入口順序管接有氨緩沖槽、氨蒸發(fā)器、液氨儲槽。CN200610044991.9公開了一種高塵復合SCR煙氣脫硝工藝及脫硝催化反應裝置，由煙氣發(fā)生系統(tǒng)輸送來的含有氮氧化物NOx的煙氣經(jīng)可控阻流裝置進圓盤環(huán)形氨氣噴射格柵并與通過圓盤環(huán)形氨氣噴射格柵噴嘴噴出的氨氣混合，所述的氨氣與空氣風機輸送的空氣在氨氣混合器混合后由氨氣泵送至噴氨格柵。CN200910086856.4公開了一種碳酸氫銨干法熱解制氨的煙氣脫硝工藝及其系統(tǒng)，采用碳酸氫銨粉末作為脫硝還原劑，采用干法制氨方式得到氨氣；碳酸氫銨粉末在熱空氣的加熱作用下被分解出氨氣、二氧化碳和水，熱解后的混合氣體流入到緩沖罐，隨后通過調(diào)節(jié)閥進入氨氣空氣混合器，經(jīng)空氣稀釋后的混合氣體通過噴氨格柵進入SCR反應器，在催化劑的作用，氨氣將NOx還原成N2。上述方法均需要高溫蒸汽將液氨或氨水蒸發(fā)為氨氣，然后再進行稀釋；并且采用空氣作為氨氣稀釋氣，稀釋氣需要專門的稀釋風機，增加了設備和能耗；同時稀釋氣的噴射壓力和噴射速度相對不高，不利于氨氣與煙氣的混合，影響脫硝率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供一種FCC裝置再生煙氣脫硝工藝。本發(fā)明采用FCC再生煙氣蒸發(fā)液氨或氨水，`再作為蒸發(fā)出的氨氣的稀釋氣，既對氨氣起到稀釋和攜帶作用，提高了氨氣與煙氣的混合效果；并且節(jié)省了氨氣蒸發(fā)和稀釋所需的設備和能耗。
[0015]本發(fā)明FCC裝置再生煙氣脫硝工藝，按煙氣流動方向包括FCC再生器、除塵器、煙氣輪機、CO余熱鍋爐、SCR脫硝反應器、空氣預熱器、脫硫除塵單元和煙筒，再生煙氣經(jīng)除塵器除塵后，在進入CO余熱鍋爐之前，引出一股流量為原流量0.lv%~5.0v%煙氣蒸發(fā)液氨或氨水，再作為蒸發(fā)出的氨氣的稀釋氣，稀釋氣與氨氣混合后，通過SCR脫硝反應器內(nèi)設置的噴氨格柵進入反應器；其余煙氣經(jīng)煙氣輪機回收能量后，依次進入CO余熱鍋爐、SCR脫硝反應器、空氣預熱器、脫硫除塵單元，最后經(jīng)煙筒排放。
[0016]本發(fā)明中，稀釋氣的氧濃度為0.14~5.(^%，溫度為550~6501:，壓力為0.1~
0.33MPa, CO 濃度為 0.lv% ~10v%。
[0017]本發(fā)明中，為避開爆炸極限，氨氣稀釋后的濃度不大于5v%。稀釋氣既對氨氣起到稀釋和攜帶作用，提高了氨氣與煙氣的混合效果；并且節(jié)省了氨氣蒸發(fā)和稀釋所需的設備和能耗。
[0018]本發(fā)明中，除塵器可以采用各種高效除塵設備，可除去大于IOmm的粉塵，優(yōu)選采用旋風除塵器，稀釋氣的引出位置為三旋或四旋除塵器的出口。
[0019]本發(fā)明中，稀釋氣與氨氣混合后，通過噴氨格柵噴入SCR脫硝反應器與煙氣混合，噴射壓力不小于0.1MPa，噴射速度達到10?15m/s，遠大于其它脫硝工藝的噴氨格柵的噴射壓力I?4KPa、噴射速度4?5m/s，提高了氨氣與煙氣的混合效果，利于SCR脫硝催化劑模塊的脫硝反應，不需要單獨設置專門的氨氣/煙氣混合器。
[0020]本發(fā)明中，在SCR脫硝反應器內(nèi)設置有SCR脫硝催化劑模塊。
[0021]本發(fā)明中，在SCR脫硝催化劑模塊上部設置擋灰格柵和排灰口，擋灰格柵的傾斜度為5。?50°。避免粉塵掉落堵塞催化劑，保證脫硝催化劑脫硝率和使用壽命。
[0022]本發(fā)明中，煙氣進入SCR脫硝催化劑模塊，煙氣溫度為300?400°C，氨氣與煙氣中NOx,在脫硝催化劑作用下，反應生成N2和H20。
[0023]本發(fā)明中，SCR脫硝催化劑為活性組分涂覆在蜂窩狀載體上的蜂窩催化劑，孔徑為I?10mm，活性組分為過渡金屬氧化物?；钚越M分具體為V的氧化物、Ti的氧化物、W的氧化物和Mo的氧化物，活性組分以氧化物計為蜂窩載體質(zhì)量如下:V (0.lwt%?4wt%)、Ti(lwt% ?90wt%)、V (lwt% ?15wt%)和 Mo (0.lwt% ?10wt%)。
[0024]本發(fā)明具有如下有益效果:(1)采用FCC再生煙氣蒸發(fā)液氨或氨水，再作為蒸發(fā)出的氨氣的稀釋氣，對氨氣起到稀釋和攜帶作用，提高了氨氣與煙氣的混合效果；(2)液氨或氨水蒸發(fā)不需要專門的外供蒸汽，氨氣稀釋不需要專門的稀釋風機，氨氣混合不需要專門的混合器，節(jié)省了設備，降低了能耗。(3)提高了氨氣的噴射壓力和噴射速度，大大提高了氨氣與煙氣的混合效果，提高了脫硝率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1是本發(fā)明FCC裝置再生煙氣脫硝工藝的工藝裝置流程圖。
[0026]其中:1、FCC再生器，2、除塵器，3、煙氣輪機，4、C0余熱鍋爐，5、SCR脫硝反應器，6、空氣預熱器，7、脫硫除塵單元，8、煙筒，9、蒸發(fā)器，10、液氨或氨水；1、噴氨格柵。
[0027]圖2是本發(fā)明比較例的工藝裝置流程圖。
[0028]其中:11、FCC再生器，12、除塵器，13、煙氣輪機，14、C0余熱鍋爐，15、SCR脫硝反應器，16、空氣預熱器，17、脫硫除塵單元，18、煙筒，19、風機，20、蒸發(fā)器，21、蒸汽，22、液氨或
氨水、噴氨格柵。
【具體實施方式】
[0029]下面通過具體實施例對本發(fā)明的FCC再生煙氣脫硝工藝作詳細說明。本發(fā)明中，v%為體積分數(shù)，wt%質(zhì)量分數(shù)。
[0030]實施例1
參見圖1所示脫硝工藝流程，F(xiàn)CC再生器I產(chǎn)生的再生煙氣，再生器出口參數(shù)為:流量為12萬Nm3/h，氧濃度為2.3v%，溫度為600°C，壓力為0.33MPa，CO濃度為6v%。
[0031]再生煙氣經(jīng)旋風除塵器2除去大于IOmm的粉塵后，分出一股流量是原再生煙氣流量的1.25v%的煙氣作為氨氣的蒸汽和稀釋氣，溫度為600°C，壓力為0.33MPa。其余煙氣經(jīng)煙氣輪機3回收能量后，送入CO余熱鍋爐4。
[0032]液氨10進入蒸發(fā)器9由流量的1.25v%的煙氣蒸發(fā)為氨氣，再作為蒸發(fā)出的氨氣的稀釋氣。流量48Nm3/h的氨氣與1500Nm3/h稀釋氣混合后進入SCR脫硝反應器5，氨氣濃度為3.0v%左右。再生煙氣即作為氨氣的蒸汽，節(jié)省了能耗；并且作為稀釋氣既對氨氣起到稀釋和攜帶作用，不需要專門的稀釋風機，節(jié)省了設備和能耗。
[0033]氨氣與稀釋氣混合后，通過SCR脫硝反應器內(nèi)5設置的噴氨格柵i噴入反應器，噴射壓力為0.33MPa，噴射速度達到15m/s。混合后的煙氣到達SCR脫硝催化劑模塊前設置的傾斜度為30°的擋灰隔柵h，脫除的粉塵通過排灰口定期排出。此時煙氣溫度為350°C，在脫硝催化劑的作用下，煙氣中的NOx和NH3進行脫硝反應，生成N2和H20。
[0034]催化劑采用蜂窩結(jié)構，該結(jié)構具有活性面積大，抗堵塞，耐中毒，老化等優(yōu)異特性，催化劑分為:Te層，其中I層設置為預留層，便于更換和添加催化劑。脫硝催化劑為活性組分涂覆在蜂窩狀載體上的脫硝催化劑，孔徑為5mm，活性組分為過渡金屬氧化物，具體為V的氧化物、Ti的氧化物、W的氧化物和Mo的氧化物，以氧化物計為蜂窩載體質(zhì)量如下:V:2wt%、T1:90wt%、W:7wt%和Mo:0.5wt%，該催化劑對SCR脫硝反應具有良好的催化活性。
[0035]脫硝后的煙氣依次進入空氣預熱器6，脫硫除塵單元7，最后從煙囪8排入大氣。
[0036]采用本發(fā)明方法的脫硝工藝路線，SCR脫硝反應器進口 NOx為400mg/Nm3，出口 NOx為 36mg/Nm3，NOx 去除率為 91wt%。
[0037]比較例I
參見圖2所示脫硝工藝流程，處理與實施例1相同的FCC再生煙氣。
[0038]使用風機19輸送1500Nm3/h的空氣作為氨氣稀釋氣，稀釋氣的壓力為3kPa，溫度為常溫。
[0039]FCC再生器11產(chǎn)生的煙氣在除塵器12中除去大于IOmm的粉塵后，進入煙氣輪機13回收能量后，送入CO余熱鍋爐14。
[0040]經(jīng)煙氣輪機13回收能量后的再生煙氣進入CO余熱鍋爐14后，加入燃料和助燃空氣燒掉CO，將CO轉(zhuǎn)化為C02。CO余熱鍋爐14的出來的煙氣進入SCR脫硝反應器15，與噴氨格柵j噴入的稀釋氨氣混合。
[0041]液氨22進入蒸發(fā)器20由蒸汽21蒸發(fā)為氨氣，流量48Nm3/h的氨氣與1500Nm3/h空氣混合后，通過SCR反應器設置的噴氨格柵j噴入，與再生煙氣進行充分混合。稀釋氨氣噴入時的噴射壓力為3kPa，噴射速度達到5m/s。煙氣中的NOx和NH3進行脫硝反應，生成
N2 和 H2O。
[0042]SCR脫硝反應器中，催化反應的操作溫度為350°C，催化劑采用蜂窩結(jié)構，該結(jié)構具有活性面積大，抗堵塞，耐中毒，老化等優(yōu)異特性，催化劑分為3飛層，其中I層設置為預留層，便于更換和添加催化劑。脫硝催化劑為活性組分涂覆在蜂窩狀載體上的脫硝催化劑，孔徑為5mm?；钚越M分為過渡金屬氧化物，具體為V的氧化物、Ti的氧化物、W的氧化物和Mo的氧化物，以氧化物計為蜂窩載體質(zhì)量如下:V:2wt%、Ti:90wt%> W:7wt%和Mo:0.5wt%,該催化劑對SCR反應具有良好的催化活性。
[0043]脫硝后的煙氣經(jīng)SCR脫硝反應器出口排出，依次進入空氣預熱器16，脫硫除塵單元17，最后從煙? 18排入大氣。
[0044]采用比較例的脫硝方法路線，SCR脫硝反應器進口 NOx為400mg/Nm3，出口的NOx為72mg/Nm3,N0x去除率為82wt%。由于氣速低，稀釋氨氣進入鍋爐與煙氣混合的效果稍差，因此脫硝率僅為82wt%。
【權利要求】
1.一種FCC裝置再生煙氣脫硝工藝，按煙氣流動方向包括FCC再生器、除塵器、煙氣輪機、CO余熱鍋爐、SCR脫硝反應器、空氣預熱器、脫硫除塵單元和煙筒，再生煙氣經(jīng)除塵器除塵后，在進入CO余熱鍋爐之前，引出一股流量為原流量0.lv%?5.0v%煙氣蒸發(fā)液氨或氨水，再作為蒸發(fā)出的氨氣的稀釋氣，稀釋氣與氨氣混合后，通過SCR脫硝反應器內(nèi)設置的噴氨格柵進入反應器；其余煙氣經(jīng)煙氣輪機回收能量后，依次進入CO余熱鍋爐、SCR脫硝反應器、空氣預熱器、脫硫除塵單元，最后經(jīng)煙筒排放。
2.按照權利要求1所述的煙氣脫硝工藝，其特征在于:稀釋氣的氧濃度為0.lv%?5.0v%，溫度為 550 ?650°C，壓力為 0.1 ?0.33MPa, CO 濃度為 0.lv% ?10v%。
3.按照權利要求1或2所述的煙氣脫硝工藝，其特征在于:氨氣稀釋后的濃度不大于5v%0
4.按照權利要求1所述的煙氣脫硝工藝，其特征在于:除塵器采用旋風除塵器，稀釋氣的引出位置為三旋或四旋除塵器的出口。
5.按照權利要求1所述的煙氣脫硝工藝，其特征在于:稀釋氣與氨氣混合后，通過噴氨格柵噴入SCR脫硝反應器與煙氣混合，噴射壓力不小于0.1MPa，噴射速度達到10?15m/s。
6.按照權利要求1所述的煙氣脫硝工藝，其特征在于:在SCR脫硝反應器內(nèi)設置有SCR脫硝催化劑模塊。
7.按照權利要求6所述的煙氣脫硝工藝，其特征在于:在SCR脫硝催化劑模塊上部設置擋灰格柵和排灰口，擋灰格柵的傾斜度為5°?50°。
8.按照權利要求1或6所述的煙氣脫硝工藝，其特征在于:煙氣進入SCR脫硝催化劑模塊，煙氣溫度為300?400°C，氨氣與煙氣中NOx，在脫硝催化劑作用下，反應生成N2和H20。
9.按照權利要求1或6所述的煙氣脫硝工藝，其特征在于:SCR脫硝催化劑為活性組分涂覆在蜂窩狀載體上的蜂窩催化劑，孔徑為I?10mm，活性組分為過渡金屬氧化物。
10.按照權利要求9所述的煙氣脫硝工藝，其特征在于:活性組分具體為V的氧化物、Ti的氧化物、W的氧化物和Mo的氧化物，活性組分以氧化物計為蜂窩載體質(zhì)量如下:V(0.lwt% ?4wt%)、Ti (lwt% ?90wt%)、W (lwt% ?15wt%)和 Mo (0.lwt% ?10wt%)。
【文檔編號】B01D53/56GK103768934SQ201210404197
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2012年10月23日 優(yōu)先權日:2012年10月23日
【發(fā)明者】李勇, 彭德強 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院