SCR法烟气脱硝技术在FCC锅炉中的应用

王昊辰，王明星，齐慧敏



SCR法烟气脱硝技术在FCC锅炉中的应用

王昊辰，王明星，齐慧敏

（中国石油化工股份有限公司抚顺石油化工研究院，辽宁 抚顺 113001）

催化裂化是石油炼制过程中重要的过程之一，但同时也排放了大量污染气体和污染物。SCR法烟气脱硝技术作为能够有效地降低氮氧化物排放量的技术之一，在炼厂中得到了广泛的应用。本文结合某厂的SCR法烟气脱硝装置，介绍了SCR法烟气脱硝技术的原理和应用状况。

SCR烟气脱硝；催化裂化。

随着我国经济的快速发展，化石能源的消耗也逐年增加，环境问题也随之日益凸显。国家在“十二五”期间加大对氮氧化物（NO）等污染物的总量和排放进行了严格控制，其中氮氧化物的排放限值从2003年的450 mg/m3下降到2011年的100 mg/m3，[1]个别地区的排放限值达到了50 mg/m3。“十三五”期间，国家的环保政策走向不会改变。炼油厂是主要的氮氧化物（NO）排放源之一，催化裂化装置（FCC）烟气中的NO排放量一般占全场NO排放量的50%，是炼油厂中最大的NO排放源。[2]为满足目前的环保要求，FCC装置都进行了改造或新建，增加了烟气脱硝单元，其中以SCR法烟气脱硝的应用最为广泛。

SCR（Selective Catalytic Reduction）法烟气脱硝，即选择性催化还原法，是指利用还原剂（NH3或尿毒等）在金属催化剂的作用下，有选择性的与烟气中的氮氧化物（NO）反应并生成N2和H2O。[3]SCR法烟气脱硝是一种操作控制简单、脱硝效率高的成熟技术，也是目前应用最为广泛的脱硝技术[4,5]。

SCR法烟气脱硝的化学反应方程式是：

SCR反应器中的烟气温度一般设计要求为320~420 ℃之间，因为当烟气温度位于340~380 ℃之间时，催化剂活性物的活性最高，催化还原反应效率最高。[6]SCR反应是放热反应，但由于NOX在烟气中的浓度较低，所以反应引起的烟气温度和催化剂温度升高可以忽略不计。

SCR反应器由氨的储存系统、氨和空气的混合系统、氨喷入系统、反应器系统及检测控制系统等组成，包括导流板、喷氨格栅、吹灰器、催化剂层、氨缓冲罐、氨蒸发器、液氨罐以及相应的检测和控制系统，图1是某厂SCR法烟气脱硝工艺流程示意图。

1.1 供氨系统

供氨系统包括：液氨罐、氨蒸发器、氨缓冲罐和稀释风机等。液氨罐中的液氨进入氨蒸发器，通过加热气化为氨气，通过减压阀减压至0.3~0.35 MPa后进入氨缓冲罐。氨气出氨缓冲罐后与稀释风混合并进入SCR反应器。

另一方面是社会结构转型下民众的本体诉求。人们虽然知道传统在被改变，但创新的阵头“很有青春活力”、“很能吸引眼球”，可以带动传统文化的复兴。民众的本体诉求是内环境变化的典型，而本体化诉求是套用哲学术语，在思考中带有一种“元理论”的意味[16]。所谓民众的本体诉求，指不仅要关注人的精神需求，而且要关注人的普适性。“社会结构转型下民众的本体诉求”使得大众体育需求从单一化向多元化迈进，不再局限于传统体育。

图1 SCR法烟气脱硝工艺流程示意图

氨蒸发器选用水浴加热，水浴温度为60 ℃，并设定高温（70 ℃）和低温（55 ℃）报警；稀释风机一开一备，流量按满负荷氨量的1.15倍，对空气的混合比为5%设计。氨的注入量控制是由SCR进出口NO、氧浓度、烟温、稀释风量和烟气流量来控制。

1.2 SCR反应器

SCR反应器的设计采用两层固定床并安装催化剂，没有预留层。其中烟气流向竖直向下。催化剂上方设有吹灰器，可自动为催化剂表面进行吹扫。吹灰器的类型可选用蒸汽吹灰器或声波吹灰气。SCR反应器的烟气温度严格控制在320~420 ℃之间，既可以保证催化剂的活性和脱除效率，又可以防止催化剂烧结。

1.3 内构件

SCR脱硝反应器内构件包括两部分：导流板和喷氨格栅。作用是保证烟气流向始终与烟道截面垂直。

导流板位于锅炉烟道的弯曲部分。在不安装导流板的情况下，烟气在通过烟道弯曲部分时会形成湍流，湍流会造成烟气经过催化剂床层时的不垂直，使脱硝效率降低。导流板的安装可以有效阻止烟气经过弯曲烟道时形成湍流，保证烟气经过弯曲烟道后流向与横截面垂直。

氨气和稀释风的混合气体通过喷氨格栅进入SCR反应器。喷氨格栅包含了若干根喷氨管，每根喷氨管都安装了流量控制模块，可根据锅炉负荷调节氨气量。喷氨格栅可以调节气体分流并保证氨气和烟气的充分且均匀的混合，有利于氨气和NO的充分接触，提高了脱硝效率。

2 SCR法烟气脱硝的应用

2.1 原料情况

某厂300万t/a催化裂化联合装置（以下简称催化裂化装置）进行了余热锅炉改造，完成了烟气脱硝单元的建设投用。催化裂化装置处理量375 t/h。脱硝单元入口烟气主要来自催化裂化装置再生器，脱硝还原剂为氨气，具体烟气组成、氨气如表1所示。

表1 烟气和氨气性质

2.2 烟气和氨气性质

催化裂化装置中，烟气脱硝单元主要参数如表2所示。

表2 脱硝单元主要参数

2.3 SCR反应器运行情况

在装置运行期间，烟气中NO浓度高达500 mg/m3，远超设计值，故在SCR反应器前使用了脱硝助剂，脱硝单元入口烟气NO含量平均值282 mg/m3，其它工艺条件达到设计要求，如表3所示。

表3 SCR反应器运行参数

注：脱硝效率=（出口NO流量-入口NO流量）/入口NO流量×100%

从上表数据可知，运行时外排烟气NO含量为54 mg/m3，达到设计指标；装置的脱硝效率为81%，达到正常设计指标；脱硝反应器压降0.46 kPa，低于设计指标；氨逃逸量0.17 mg/m3，低于设计指标，基本可控。

3 结论与展望

SCR法烟气脱硝技术在FCC中的应用，其工艺流程比较成熟，能够对NO排放进行有效的控制，对FCC乃至炼厂的污染物排放量有很大影响。但也存在着一些问题：当脱硝反应器入口烟气温度过低时，氨气会与三氧化硫反应并生成亚硫酸氢铵，该物质会粘附在锅炉炉管表面并吸附烟气中的粉尘，在炉管外形成坚实且具有腐蚀性的垢，不但造成锅炉炉管换热效率下降，锅炉排烟温度上升，影响锅炉整体运行效率，还加快了锅炉炉管的垢下腐蚀，缩短了锅炉运行寿命。随着环保标准的日益严格，SCR法烟气脱硝技术会得到更广泛的应用，但仍需不断完善和改进，在可持续发展的战略下，实现低能耗、高效率的烟气脱硝。

［1］ 苏晖. 全负荷SCR脱硝技术分析及研究[J]. 科技视界，2015(2)：316-317.

［2］ 孙克勤，钟秦. 火电厂烟气脱硝技术及工程应用[M]. 北京：化学工业出版社，2012.

［3］ 康征，孟凡宁，杨栩. 催化烟气脱硫脱硝现状与发展[J]. 辽宁化工，2015，4(2)：158-160.

［4］ 高续春，代宏哲，马亚军. 燃煤烟气联合脱硫脱硝技术的研究进展[J]. 当代化工，2015(10)：2371-2373.

［5］ 王立坤. 烟气同时脱硫脱硝工艺的研究进展[J]. 当代化工，2014(3)：423-425.

［6］ 王学海，李勇，刘忠生等. 锅炉烟气脱硝工业侧线试验[J]. 当代化工，2013(11)：1485-1487.

Application of the SCR Denitrification Technique in FCC boiler

WANG Hao-chen, WANG Ming-xing, QI Hui-min

（Fushun Research Institute of Petroleum and Petrochemicals, Liaoning Fushun 113001, China）

FCC is one of important processes for petroleum refining, but at the same time, it discharges a large number of polluted gas and pollutants. The SCR denitrification technique is one of the ways to effectively reduce NOemission, and it has been widely used in refineries. In this article, the principle and application of the SCR denitrification technique were introduced.

SCR denitrification; FCC

TQ 032.4

A

1671-0460（2016）06-1179-03

2016-03-25

王昊辰（1988-），男，辽宁省大连市人，助理工程师，硕士，2013年毕业于北京化工大学，研究方向：脱硫脱硝。E-mail：wanghaochen.fshy@sinopec.com。