烟气脱硝方法及脱硝反应器技术

本发明专利技术公开了一种烟气脱硝方法及脱硝反应器，该方法包括如下内容：烟气从反应器底部进入，穿过多层水平交错排列的催化剂床层，与催化剂中吸附的氨气反应脱除NOx及SOx，产生的铵盐以及烟气中的粉尘粘附在催化剂颗粒上；其中催化剂床层由网状传送带和传送带上堆积的颗粒状脱硝催化剂组成，相邻上下两层传送带的运行方向相反，上层催化剂随传送带移动传送带末端，依靠重力落至下层传送带的运行方向起始端，催化剂在最后一层传送带末端落入催化剂料斗，汽提出铵盐，经注氨器补氨，加注到第一层传送带，完成催化剂循环。本发明专利技术中取消了喷氨格栅，装置简化，避免了氨逃逸造成二次污染以及硫酸氢铵堵塞床层的问题，延长了装置的运行周期。

【技术实现步骤摘要】
烟气脱硝方法及脱硝反应器
本专利技术属于烟气脱硝
，具体地涉及一种集脱硫、脱硝和除尘一体的烟气脱硝方法及脱硝反应器。
技术介绍
氮氧化物总称为NOx，是大气污染的主要污染源之一。危害最大的主要是：NO、NO2。NOx的主要危害如下：（1）对人体有毒害作用；（2）对植物有毒害作用；（3）可形成酸雨、酸雾；（4）与碳氢化合物形成光化学烟雾；（5）破坏臭氧层。烟气脱硝，是指脱除烟气中的NOx，按治理工艺可分为湿法脱硝和干法脱硝。主要包括：酸吸收法、碱吸收法、选择性催化还原法、非选择性催化还原法、吸附法、离子体活化法等。国内外一些科研人员还开发了用微生物来处理NOx废气的方法。但是具有工业价值，运用最广泛的是选择性催化还原法（SCR）。目前燃煤电厂的烟气、炼油厂的FCC再生烟气脱硝治理主要采用SCR法，并配套湿法洗涤脱硫除尘。以FCC烟气为例，主要流程如下：500～600℃的FCC再生烟气先经过余热锅炉进行回收热量，烟气温度降低至320～400℃进入SCR固定床反应器进行脱硝反应，脱除烟气中的NOx，然后再回到余热锅炉进行回收热量，烟气温度降至150～200℃，然后进入脱硫除尘洗涤塔，采用碱性吸收液同时将烟气中的SOx与粉尘洗下来，烟气温度降低至55～60℃排放。脱硫废吸收液要进行沉降、过滤、浓缩等步骤进行液固分离，液固分离后的请液采用空气曝气氧化，COD达标排放，固体进行填埋。现有的SCR脱硝工艺均采用固定床脱硝反应器，催化剂采用蜂窝式、板式或波纹式，催化剂以模块的形式放置在反应器内。在反应床层前面首先注入还原剂NH3，让NH3与烟气中的NOx充分混合，通过脱硝催化剂床层，将NOx催化还原为N2。现有技术存在以下问题：1、由于烟气中一般含有SO2、SO3，O2与水蒸气，当反应区氨过剩时（氨逃逸）时会与SO3反应生成铵盐，生成的铵盐（NH4HSO4），在温度180～240℃呈液态，具有粘性，容易附着在SCR脱硝反应器的下游装置省煤器的换热管上，粘接烟气中的粉尘，引发换热管层的结垢堵塞与腐蚀，影响装置运行周期。为了避免氨逃逸，SCR固定床反应器入口喷氨均匀性一般要求正负偏差小于5%。2、烟气中的NOx含量与主装置的工艺条件相关，变化波动范围较大，而SCR固定床反应器的催化剂量是固定的，一旦NOx浓度范围超出设计值，则净化烟气的NOx不能达标排放。因此固定床的操作弹性较小。3、固定床反应器在运行期间，催化剂的活性逐渐下降，当反应器出口NOx无法达标排放时，就需要更换催化剂。一般SCR装置的运行周期至少要求3-4年，否则会影响主装置的运转。一般SCR装置脱硝率需求至少在60～90%以上，当更换催化剂的时候，催化剂的活性至少还有60%左右。由此可见，采用固定床SCR反应器对催化剂的利用率太低。4、一般烟气脱硝以后，还要采用湿法洗涤除尘，与脱硫一起进行，脱硫除尘过程产生的脱硫废液还要进行液固分离，流程繁长，操作复杂，投资与操作费用高。目前，世界上尚没有工业化的移动床SCR反应器，CN102008893A介绍了一种采用传统的移动床反应器进行SCR反应，由于烟气穿过床层需要压降，不适合烟气量大、烟气中含尘、烟气余压不高的工况。并且催化剂通过重力向下移动，在反应器较大时，存在移动均匀性问题，床层容易架桥堵塞，对催化剂的颗粒度要求比较高，反应均匀性也存在问题。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供一种烟气脱硝方法及脱硝反应器。本专利技术中取消了常规脱硝反应器中的喷氨格栅，装置简化，氨气经由注氨器吸附在催化剂颗粒上，不会出现氨逃逸，同时本专利技术采用低温反应，让反应生成的铵盐由催化剂颗粒带出反应器，避免了氨逃逸造成二次污染以及硫酸氢铵堵塞床层的问题，延长了装置的运行周期。本专利技术的烟气脱硝方法，包括如下内容：低温烟气从脱硝反应器底部进入，气流自下而上穿过多层水平交错排列的催化剂床层，被催化剂吸附，与催化剂中吸附的氨气进行脱硝脱硫反应脱除NOx及SOx，脱硫产生的铵盐（NH4HSO4）粘附在催化剂颗粒上，烟气中的粉尘同时被催化剂床层过滤粘附，净化烟气从反应器顶部排出；其中催化剂床层由网状传送带和传送带上堆积的吸附氨气的颗粒状脱硝催化剂组成，相邻上下两层传送带的运行方向相反，上层颗粒状脱硝催化剂随传送带移动至传送带末端，依靠重力自由落至下层传送带的运行方向的起始端，颗粒状脱硝催化剂在最后一层传送带的末端落入催化剂料斗，经汽提除去铵盐，经补氨后，循环使用。本专利技术方法中，所述的烟气主要包括燃煤电厂烟气、FCC再生烟气、炼油厂工艺炉烟气或化工炉烟气（如乙烯裂解炉烟气等）等。烟气主要含有NOx、SOx以及杂质，其中所述的杂质一般为粉尘、水、CO2和O2等，其中NOx的浓度一般为700~4500mg/Nm3，SOx的浓度一般为700~4500mg/Nm3；进入脱硝反应器的低温烟气的温度为150~260℃，优选180～240℃。本专利技术方法中，所述的烟气流速为2～15m/s，优选4~10m/s；脱硝反应停留时间为0.5～20s。本专利技术方法中，所述的颗粒状脱硝催化剂为钛基催化剂，组成为本领域常用的组分，以催化剂重量计，各组分含量以氧化物计为：0.5wt%～5wt%V、80wt%～93wt%Ti和6wt%～15wt%Mo；催化剂颗粒大小为3~6mm，比表面积80~120m2/g，堆积密度0.2~0.8g/cm3，孔容0.4~1.2cm3/g。催化剂的制备过程一般为：物料干混-捏合-过滤-练泥-挤出造粒-阴干-干燥-焙烧-成品，其中催化剂制备各步骤所涉及的条件为本领域技术人员熟知，挤出造粒可以根据催化剂颗粒大小配备不同型号的捏合式挤出造粒机。本专利技术方法中，颗粒状脱硝催化剂通过注氨器进行氨气吸附。注氨器内为氨气与空气的混合气，其中氨气在混合气中的体积浓度为0.5%~10%，优选3%~7%，注氨器内含有氨气的混合气流量为100~3000Nm3/h，催化剂进入注氨器，停留时间0.5~20s，氨气分子进入催化剂孔内，吸附在孔表面，催化剂对氨气的吸附量为0.01~10g/m3–s，优选0.1~1g/m3–s。本专利技术方法中，所述的传送带采用常规的金属网状传送带，优选不锈钢网状传送带，传送带网孔大小保证小于催化剂颗粒尺寸，以保证催化剂颗粒不从网孔掉落，一般为0.1～3mm，优选1.5～2.5mm；传送带采用外置的电机驱动，由传送带驱动轮带动传送带转动。本专利技术方法中，所述颗粒状脱硝催化剂在传送带上堆积高度为50～500mm，优选200～300mm。本专利技术方法中，所述传送带传送速度为0.1mm/s～10mm/s，优选0.5～2mm/s。本专利技术方法中，所述传送带层数及宽度可以根据实际需要及反应器大小进行选择，传送带层数优选3～10层，更优选3～8层，传送带宽度以不碰及反应器器壁为限，传送带宽度方向与反应器器壁间隙为2~50mm，优选2~5mm。本专利技术方法中，所述的相邻两层传送带之间的垂直距离为1200~2000mm，优选1400~1600mm。本专利技术方法中，落入催化剂料斗中的催化剂，经过注氨器补氨后返回顶部加注到第一层传送带完成催化剂的循环。本专利技术方法中，所述的汽提在汽提器中进行，汽提过程一般为：中压蒸汽与粘附有铵盐的催化剂在汽提器中逆流接触，利用中低压蒸汽将催本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种烟气脱硝方法，其特征在于包括如下内容：低温烟气从脱硝反应器底部进入，气流自下而上穿过多层水平交错排列的催化剂床层，被催化剂吸附，与催化剂中吸附的氨气进行脱硝脱硫反应脱除NOx及SOx，脱硫产生的铵盐粘附在催化剂颗粒上，烟气中的粉尘同时被催化剂床层过滤粘附除尘，净化烟气从反应器顶部排出；其中催化剂床层由网状传送带和传送带上堆积的吸附氨气的颗粒状脱硝催化剂组成，相邻上下两层传送带的运行方向相反，上层颗粒状脱硝催化剂随传送带移动至传送带末端，依靠重力自由落至下层传送带的运行方向的起始端，颗粒状脱硝催化剂在最后一层传送带的末端落入催化剂料斗，经汽提除去铵盐，经补氨后，循环使用。

【技术特征摘要】
1.一种烟气脱硝方法，其特征在于包括如下内容：低温烟气从脱硝反应器底部进入，气流自下而上穿过多层水平交错排列的催化剂床层，被催化剂吸附，与催化剂中吸附的氨气进行脱硝脱硫反应脱除NOx及SOx，脱硫产生的铵盐粘附在催化剂颗粒上，烟气中的粉尘同时被催化剂床层过滤粘附除尘，净化烟气从反应器顶部排出；其中催化剂床层由网状传送带和传送带上堆积的吸附氨气的颗粒状脱硝催化剂组成，相邻上下两层传送带的运行方向相反，上层颗粒状脱硝催化剂随传送带移动至传送带末端，依靠重力自由落至下层传送带的运行方向的起始端，颗粒状脱硝催化剂在最后一层传送带的末端落入催化剂料斗，经汽提除去铵盐，经补氨后，循环使用。2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的烟气中NOx的浓度为700~4500mg/Nm3，SOx浓度为700~4500mg/Nm3。3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：进入脱硝反应器的低温烟气的温度为150~260℃。4.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的烟气流速为2～15m/s；脱硝反应停留时间为0.5～20s。5.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的颗粒状脱硝催化剂为钛基催化剂，组成为本领域常用的组分，以催化剂重量计，各组分含量以氧化物计为：0.5wt%～5wt%V、80wt%～93wt%Ti和6wt%～15wt%Mo；催化剂颗粒大小为3~6mm，比表面积80~120m2/g，堆积密度0.2~0.8g/cm3，孔容0.4~1.2cm3/g。6.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：颗粒状脱硝催化剂通过注氨器进行氨气吸附；催化剂进入注氨器，停留时间0.5~20s，氨气分子进入催化剂孔内，吸附在孔表面，催化剂对氨气的吸附量为0.01~10g/m3–s，优选0.1~1g/m3–s。7.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：注氨器内...

【专利技术属性】
技术研发人员：李欣，韩天竹，李磊，王昊辰，齐慧敏，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司大连石油化工研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11