一種fcc兩段再生裝置煙氣脫硝方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種催化裂化(FCC)兩段再生裝置煙氣的治理方法，特別是涉及煉油廠FCC裝置再生煙氣處理的選擇性非催化還原(SNCR)脫硝方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在催化裂化兩段再生過程中，由于供入再生段的空氣量低于待生劑完全燃燒所需要的空氣量，因而，兩段再生煙氣中一般會含有3.5?10% (體積)的C0和少量的NH3和HCN等氮化物，為了回收能量和消除C0對大氣的污染，兩段再生裝置一般都會設有C0焚燒爐，將煙氣中的C0氧化燃燒成C02，同時煙氣中含有的少量冊13和HCN等氮化物會部分或全部轉(zhuǎn)化成N0，由于C0焚燒爐的火焰溫度較高，在此過程中也會有空氣中的N2被氧化成少量的N0，這樣煙氣中攜帶的少量NH3和HCN等氮化物氧化成的N0和空氣中的N2被氧化成少量的N0構(gòu)成了兩段再生裝置煙氣中NOx排放。
[0003]在世界范圍內(nèi)，目前有10余套SCR技術(shù)用于降低完全再生催化裂化裝置煙氣NOx排放，全部使用NH3或尿素作還原劑，尚沒有SCR或SNCR技術(shù)用于降低催化裂化兩段再生裝置NOx排放，這主要是由于催化裂化兩段再生裝置煙氣中的NOx含量相對較低，可以符合原有NOx排放標準。但是隨著新的催化裂化煙氣排放標準的實施，部分兩段裝置煙氣中的NOx排放超過新標準要求，因而這類裝置的NOx治理成為關(guān)注對象。催化原料加氫精制、SCR、SNCR、煙氣臭氧氧化洗滌和使用催化助劑技術(shù)，都可以用于降低催化裂化兩段再生裝置煙氣NOx超標排放，但催化原料加氫精制、煙氣臭氧氧化洗滌操作成本相對很高，現(xiàn)有的SCR和SNCR技術(shù)存在某些弊端，催化助劑只是對完全再生裝置有較高的NOx脫除效率，對兩段再生裝置的NOx脫除效率相對較低。
[0004]上世紀70年代開發(fā)并運用的選擇性催化還原(SCR)，80年代中期開發(fā)成功并得到廣泛應用的選擇性非催化還原(SNCR)技術(shù)，是世界上目前比較成熟的燃燒后處理技術(shù)。SNCR工藝的工作機理是把含有氨基的還原劑如氨水或尿素等化合物噴入到鍋爐爐膛中900?1100°C的區(qū)域內(nèi)，該還原劑快速熱解成NH3并和煙氣中的NOx進行還原反應，把NOx還原成隊和比0。該方法以鍋爐爐膛為反應器，可通過對鍋爐的改造實現(xiàn)。一個典型的SNCR系統(tǒng)是由還原藥劑的儲藏、輸送和噴射裝置組成，主要包括還原藥劑儲藏罐、泵、管道、噴射器和與之相關(guān)的控制系統(tǒng)以及NOx在線監(jiān)測系統(tǒng)。還原劑的噴入系統(tǒng)必須將還原劑噴到鍋爐內(nèi)最有效的部位-爐膛上部溫度適宜還原反應的區(qū)域，并保證與煙氣充分混合。為了得到適當?shù)腘Ox排放控制，必須同時滿足以下四個條件:(1)合適的還原劑噴入位置，噴入點必須保證使還原劑進入爐膛內(nèi)適宜反應的溫度區(qū)間(900?1100°C )。(2)適宜的停留時間。(3)適當?shù)摩?/Ν0χ摩爾比，ΝΗ3/Ν0χ摩爾比對NOx還原率的影響也很大。根據(jù)化學反應方程，ΝΗ3/Ν0χ摩爾比應該為1，但實際上都要比1大才能達到較理想的NOx還原率，已有的運行經(jīng)驗顯示，ΝΗ3/Ν0χ摩爾比一般控制在1.0?2.0之間，最大不要超過2.5。NH3/NOx摩爾比過大，雖然有利于NOx還原率增大，但氨逃逸加大又會造成新的問題，同時還增加了運行費用。(4)還原劑和煙氣的充分混合，兩者的充分混合是保證充分反應的又一個技術(shù)關(guān)鍵，是保證在適當?shù)摩?/Ν0χ摩爾比下得到較高的NOx還原率的基本條件之一。
[0005]與SCR工藝相比SNCR普遍采用尿素做還原劑，很少使用氨。其優(yōu)點為:(1)工程造價低、占地面積小，；(2) SNCR可適于各種燃料、各種類型鍋爐；(3)無S02氧化成S03的問題，不會增加S03，因此允許稍大的氨逃逸。⑷使用尿素做還原劑，是安全的脫硝藥劑工藝。
[0006]SNCR的缺點:⑴反應溫度高(850?1250°C )。燃燒室爐膛內(nèi)各點的溫度并不相同，因而對還原劑的注入位置的選擇十分重要，若注入點溫度高，還原劑被氧化成NOx，煙氣中的NOx含量不減少反而增加；若注入點溫度低，反應不充分，造成氨逃逸，對下游設備產(chǎn)生不利的影響甚至造成新的污染；要求對SNCR反應窗和爐膛溫度場分布進行實時自動追蹤調(diào)整，因而對控制技術(shù)的要求相對較高，需對每個鍋爐設計評估；(3)脫硝率相對較低，典型的SNCR工藝的脫硝率在25%?40% ; (4)燃燒室爐膛需挖注射孔。
[0007]現(xiàn)有的技術(shù)改進大多集中在降低氨逃逸率、還原劑進料精細控制以及與其它技術(shù)的組合應用等方面。如專利USP6，620，393B2描述了一種降低SNCR或SCR工藝氨逃逸的方法和設備；USP20060052902提出了 SNCR優(yōu)化的方法和系統(tǒng)；USP20090060806描述了一種SNCR分布格柵；USP 6，146，605和USP 5，853，683則描述了一種SNCR和SCR組合工藝。
[0008]CN200920204676.7公開了一種SCR煙氣脫硝裝置，它包括催化反應器、氨/空氣混合器、氨噴射隔柵、空氣預熱器，所述催化反應器的一端通過省煤器與鍋爐管接，該省煤器與催化反應器連接處的管道內(nèi)部設有氨噴射隔柵，該氨噴射隔柵與氨/空氣混合器的出口管接，所述催化反應器的另一端通過空氣預熱器與除塵器管接，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N0X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，經(jīng)雙螺旋混合裝置使氮氨氣體在湍流和螺旋板的共同作用下，充分而均勻混合，然后經(jīng)氨氮混合氣導流板進入設有超聲波振動除塵裝置的催化劑反應器上部氣室，而后再向下進入金屬氧化催化劑層中還原成N2和H20，由催化劑反應器出來的經(jīng)脫硝后的煙氣通過熱交換、除塵和脫硫，最后從煙囪排出，吸附在催化劑表面的灰塵在超聲波振動除塵裝置的作用下落入催化劑反應器底部的灰斗中，待排。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)。脫硝工藝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，稀釋后的混合氣體通過噴氨格柵進入SCR反應器，在催化劑的作用下，氨氣將NOx還原成N2。上述方法均可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；并且稀釋氣的噴射速度相對不高，不利于氨氣與煙氣的混合，影響脫硝率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的是提供一種FCC兩段再生裝置煙氣脫硝方法，尤其是適用于FCC兩段再生裝置煙氣脫硝的選擇性非催化還原(SNCR)的方法，利用該方法可以降低煙氣脫硝成本、降低還原劑加注控制難度、提高脫硝效率。
[0010]本發(fā)明提供一種FCC兩段再生裝置煙氣脫硝方法，其特征在于包括以下步驟:[0011 ] 1)將FCC兩段再生裝置的煙氣分成兩路，第一路為總煙氣量的70?90體積％，優(yōu)選80?85體積％，其余為第二路；C0焚燒爐分成三個區(qū)域，從下到上依次為主燃區(qū)、再燃區(qū)和燃盡區(qū)；第一路FCC兩段再生裝煙氣在主燃區(qū)與燃料氣和一次風接觸進行燃燒，主燃區(qū)內(nèi)的過量空氣系數(shù)為1.00?1.20，優(yōu)選1.05?1.15，將煙氣中的NH3、HCN和燃料中的氮化物轉(zhuǎn)化成含N0混合物；
[0012]2)來自步驟1)的含N0混合物向上進入再燃區(qū)，第二路FCC兩段再生裝置煙氣也進入再燃區(qū)，在再燃區(qū)內(nèi)形成還原氣氛，再燃區(qū)內(nèi)的過量空氣系數(shù)為0.60?0.90，優(yōu)選
0.65?0.85。利用第二路再生煙氣中存在的C0、見13和HCN作還原劑，將來自主燃區(qū)的含N0混合物中的N0還原成分子氮，同時抑制新的N0的生成；
[0013]3)在再燃區(qū)的上方為燃盡區(qū)，向燃盡區(qū)內(nèi)噴入