[发明专利]一种FCC装置再生烟气脱硝工艺

说明书

技术领域

本发明涉及催化裂化（FCC）再生烟气的治理方法，特别是涉及炼油厂FCC装置再生烟气处理的选择性催化还原（SCR）脱硝工艺。

背景技术

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。

在炼油厂，FCC(流化催化裂化)工艺中，催化剂颗粒在催化裂化区和催化剂再生区域之间反复循环，在再生期间，催化剂颗粒上的来自裂化反应的焦炭在高温下通过空气氧化除去，焦炭沉积物的去除使催化剂的活性恢复，并在裂化反应中能再被利用。

燃烧过程中主要生成3种NOx，（1）温度型NOx（THermol NOx）：空气中的氮气在高温下氧化产生的NOx。（2）快速型NOx（Promot NOx）：碳氢燃料在空气系数小（碳氢燃料过浓）的情况下，在火焰内急剧生成的大量NOx。（3）燃料型NOx（Fuel NOx）：燃料中的含氮化合物在燃烧过程中生成的NOx。

催化裂化再生产生的烟气中NO和NO₂均有，但热力学和动力学的研究表明，主要生成NO，总NOx中，NO约占90v%，NO₂约占10v%。FCC烟气中的NOx几乎全部来自催化剂上的含氮的焦炭燃烧产生的烟气。因此由于催化剂的再生，所有处理含氮原料的FCCU都会存在NOx的排放问题。在炼油厂，FCCU是最大的NOx排放源。

为控制NOx排放，国外制定了各类标准。美国环保局与13家炼油企业签订了污染物控制协定（Consent Decree），欧盟要求所有炼油厂执行《综合污染和控制指南》，日本制定了FCCU的NOx的排放标准。中国制定的《大气综合污染物排放标准-GB16297-1996》和《锅炉大气污染物排放标准-GWPB3-1999》均对NOx的排放做出限制。随着环保法规的日益严格，对NOx排放指标要求会随之提高。因此，NOx污染治理到了刻不容缓的地步。

目前烟气脱硝技术主要有：气相反应的SCR(选择性催化还原法)和SNCR(选择性非催化还原法)、液体吸收法、固体吸附法、高能电子活化氧化法（EBA电子束照射法和PPCP脉冲电晕等离子体法）等。

在众多烟气脱硝处理技术中，液体吸收法脱硝效率低；吸附法脱硝效率高，但吸附量小，再生频繁，应用不广泛；高能电子活化氧化法可以同时脱硫脱硝，但能耗高，寿命短；SNCR法氨的逃逸率高，会产生安全问题。

SCR技术与其他技术相比，具有脱硝效率高，技术成熟等优点，是目前国内外烟气脱硝工程应用最多的技术。SCR法是指在反应温度200~400℃，用NH₃作还原剂将NOx催化还原为N₂，废气中的氧很少参加反应，放热量小。

重油催化裂化装置配置的燃烧式CO余热锅炉，主要是利用催化裂化（FCC）装置生产过程中产生的高温再生烟气余热和再生器烧焦产生的CO来生产中压过热蒸汽，将烟气中的CO烧掉，并使CO排放满足环保要求。

再生烟气进入锅炉后加入空气和燃料焚烧，目的是除去再生烟气中的CO及其它有害物，回收加燃气燃烧CO产生的热能；余热锅炉另一个主要用途是：在催化装置事故停车时，通过燃油产出蒸汽，起到动力锅炉的作用，以满足全厂蒸汽负荷调节的需要。

常规催化裂化装置（FCCU）的再生烟气流向为：FCC再生器→烟气轮机→余热锅炉→脱硝单元→空气预热器→脱硫单元→烟筒。烟气脱硝单元一般设置有喷氨格栅和脱硝催化剂模块，NH₃作为还原剂由喷氨格栅喷入设置有脱硝催化剂模块的反应器中，将NOx催化还原为N₂。但是，氨气不能单独在管道输送，需要加入稀释气，一般由风机将空气输送至氨气混合器对氨气进行稀释。