高含氨含硫尾氣的處理工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高含氨含硫尾氣的處理工藝，高含氨尾氣、高含硫尾氣和助燃空氣經(jīng)預(yù)熱器預(yù)熱后進(jìn)入熱氧化爐，在高溫下發(fā)生熱氧化反應(yīng)，使尾氣中的NH3大部分轉(zhuǎn)化為N2，H2S、COS、S以及CO被氧化為SO2、CO2和H2O；熱氧化爐出口的高溫氣體經(jīng)過余熱回收系統(tǒng)，余熱回收后的煙氣進(jìn)入后續(xù)的SCO反應(yīng)器，將NOx催化還原成N2，并將未被氧化的H2S、HCN、NH3轉(zhuǎn)化為SO2、二氧化碳、氮?dú)夂退渲校簾嵫趸癄t的反應(yīng)溫度為600～1800℃，熱氧化爐的操作壓力為0～30Kpa；SCO反應(yīng)器的反應(yīng)溫度為300～750℃，SCO反應(yīng)器的操作壓力為0～25Kpa。本發(fā)明適用于處理工業(yè)過程排出的含硫含氨尾氣。
【專利說明】
高含氨含硫尾氣的處理工藝
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種高含氨含硫尾氣的處理工藝，是一種工業(yè)過程排放的含硫含氨廢 氣的處理方法；具體涉及高含氨尾氣的熱氧化處理和含硫、N0J1氣選擇性催化處理工藝。
【背景技術(shù)】
[0002] 石油、煤炭、天然氣Η大化石原料的使用過程都會(huì)伴隨硫系化合物的產(chǎn)生，S〇2、 H2S、COS、硫醇、SO3等各種硫的化合物都會(huì)給環(huán)境造成污染。在大氣中，二氧化硫會(huì)氧化而 成硫酸霧或硫酸鹽氣溶膠，是環(huán)境酸化的重要前驅(qū)物。在一些石油化工、煤化工過程中，不 但會(huì)產(chǎn)生高含硫的尾氣，還會(huì)同時(shí)生成高含氨的尾氣，比如在煤氣化制氨過程中，就會(huì)同時(shí) 產(chǎn)生高含硫和高含氨的尾氣。S〇2和NH3都會(huì)給人體和環(huán)境造成極大的損害，煤氣化制氨聯(lián) 合裝置排放尾氣中含有HzS、COS、N&、HCN、甲醇、C0等污染環(huán)境的有害氣體，因此尋求一種 高效的高含氨含硫處理工藝迫在眉睫。
[0003] 常見的高含硫含氨尾氣處理工藝如下：
[0004] (1)雙培汽提氨回收工藝（SW巧
[0005] 高含氨尾氣來自于含氨廢水的酸性水汽提裝置，目前國內(nèi)大部分的煉油和煤化工 裝置的酸性廢水均采用此方法處理。對(duì)于高含氨酸性廢水，一般采用雙培加壓汽提+氨精 制的方式回收高純度液氨。該技術(shù)的特點(diǎn)是采用蒸汽將氨從廢水中汽提，再利用結(jié)晶-吸 附法將氨精制，得到高純液氨。
[0006] 優(yōu)點(diǎn)是可從廢水中回收高純度的液氨，并且凈化水質(zhì)較容易控制。缺點(diǎn)是該工藝 過程蒸汽耗量大，運(yùn)行成本較高；獲得液氨產(chǎn)品需壓縮冷凝等進(jìn)一步能源消耗，加之液氨產(chǎn) 品市場(chǎng)的持續(xù)低迷，實(shí)例核算后經(jīng)濟(jì)效益不佳；整個(gè)流程復(fù)雜、占地面積大。
[0007] (2)直接注入法燒氨工藝燈0)
[0008] 直接注入法燒氨工藝是將高含氨尾氣和含硫尾氣一起注入Claus制硫爐焚燒的 工藝。該技術(shù)將含氨尾氣與含硫尾氣一起焚燒，為保證NH3的轉(zhuǎn)化率，制硫爐的操作溫度需 控制在125(TC W上，同時(shí)需控制酸性氣的水含量。
[0009] 優(yōu)點(diǎn)是操作彈性大、控制過程自動(dòng)化程度高；布局緊湊、占地面積少。存在問題有： 焚燒爐在125(TC W上高溫下操作，當(dāng)酸性氣中HzS含量<85%，需補(bǔ)充大量燃料W維持爐膛 溫度，導(dǎo)致操作難度加大、運(yùn)行成本增加；在燃料和C〇2存在的情況下，會(huì)產(chǎn)生COS和CS 2等 難W去除的副產(chǎn)物；尾氣中的HCN幾乎無法通過熱力焚燒去除；在高溫下，不可避免的會(huì)有 部分NHs轉(zhuǎn)化成NO、，考慮后續(xù)NOy處理，傳統(tǒng)的SCR脫硝工藝在確保NO、達(dá)標(biāo)排放的同時(shí)， 卻難W避免氨逃逸現(xiàn)象。
[0010] (3)硫回收尾氣加氨還原工藝（SCOT)
[0011] 在常規(guī)的硫礙回收裝置中，由于Claus反應(yīng)化學(xué)平衡的限制，即使使用活性較高 的催化劑和多級(jí)轉(zhuǎn)化工藝，其硫礙回收率最高也只能達(dá)到95%左右。其余未轉(zhuǎn)化的硫多W 單質(zhì)硫S8和的形式進(jìn)入硫回收裝置的尾氣中。針對(duì)硫回收裝置的尾氣，目前普遍采用 的是尾氣加氨還原工藝（SCOT)。即為還原劑，將硫回收尾氣中的硫化物在催化劑作用 下還原成HzS，再采用醇胺溶液選擇性吸收HzS，回收的HzS再返回硫礙回收裝置制硫。特征 是采用加氨還原催化劑，需要向系統(tǒng)補(bǔ)加氨氣。
[0012] 該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是硫礙回收率高，對(duì)總硫回收率影響較小；在各種進(jìn)料和尾氣流量 范圍下均可使用，裝置波動(dòng)時(shí)也能保持較高回收率；操作彈性大、控制過程自動(dòng)化程度高。 缺點(diǎn)是系統(tǒng)投資較高，操作費(fèi)用較高；需要補(bǔ)加氨氣，對(duì)系統(tǒng)安全要求較高；一般急冷培采 用注氨或注堿的方式消除腐蝕，醇胺吸收系統(tǒng)易發(fā)泡，操作復(fù)雜；尾氣中的HCN基本無法去 除。
[0013] 現(xiàn)有技術(shù)雖各有利弊，但在針對(duì)高含氨含硫尾氣的綜合處理上，均存在著尾氣不 達(dá)標(biāo)，HzS、畑3、肥N、ΝΟχ難W去除，補(bǔ)加燃料增加運(yùn)行成本，經(jīng)濟(jì)效益不明顯等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014] 針對(duì)W上技術(shù)在處理高含氨含硫尾氣時(shí)存在的諸多缺陷，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例， 希望提供一種尾氣脫硫脫氨工藝，使難處理的硫化物、Ν&、HCN、NOy等污染物全部達(dá)到排放 標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)較少燃料消耗、穩(wěn)定副產(chǎn)蒸汽、較低運(yùn)行費(fèi)用等優(yōu)勢(shì)，達(dá)到非常好的經(jīng)濟(jì)效 益和環(huán)保效益。
[0015] 根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，本發(fā)明提供的一種高含氨含硫尾氣處理工藝，其創(chuàng)新點(diǎn)在于：將 高含氨尾氣、高含硫尾氣和助燃空氣經(jīng)預(yù)熱器預(yù)熱后進(jìn)入熱氧化爐，在高溫下發(fā)生熱氧化 反應(yīng)，使尾氣中的NHs大部分轉(zhuǎn)化為N 2, H2S、C0S、S W及C0被氧化為S化、C〇2和Η 2〇 ;熱氧化 爐出口的高溫氣體經(jīng)過余熱回收系統(tǒng)，余熱回收后的煙氣進(jìn)入后續(xù)的SCO反應(yīng)器，將NOy催 化還原成成，將未被氧化的HzS，HCN，NHs轉(zhuǎn)化為SO 2、二氧化碳、氮?dú)夂退?，其中?br>[0016] 熱氧化爐的進(jìn)口溫度為200~50(TC，出口溫度為600~180(TC，熱氧化爐的操作 壓力為0~30Kpa ;
[0017] SCO反應(yīng)器的進(jìn)口溫度為200~40(TC，出口溫度為300~750°C ;
[001引 SCO反應(yīng)器的操作壓力為0~25化a ;
[0019] 根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，本發(fā)明前述高含氨含硫尾氣的處理工藝中，SCO反應(yīng)器可W將尾 氣中的NOy、W及難W處理的NHs和HCN轉(zhuǎn)化為N 2,并將HzS轉(zhuǎn)化為S化。其具有轉(zhuǎn)化率高，選 擇性好；抗機(jī)械/聲波沖擊能力高、熱穩(wěn)定性好、壓降小、易于清洗、使用壽命長的特點(diǎn)。
[0020] 相對(duì)于其他尾氣脫硫脫氨工藝，本發(fā)明能夠一次性將煉油、石化、煤化工和熱電等 工業(yè)過程中產(chǎn)生的高含氨尾氣、含硫尾氣處理至達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。本發(fā)明與熱力焚燒技術(shù) (TO)相比，可將難處理的硫化物、NH3、HCN、N0y等污染物全部處理達(dá)標(biāo)，同時(shí)燃料消耗很少、 副產(chǎn)蒸汽量多、蒸汽產(chǎn)生穩(wěn)定、運(yùn)行費(fèi)用很低。相比熱力焚燒技術(shù)（TO)，本發(fā)明中提供的技 術(shù)每年可多產(chǎn)生高達(dá)幾千萬人民幣的效益，且系統(tǒng)開車安全快速，運(yùn)行穩(wěn)定。本發(fā)明幾乎不 消耗燃料氣，僅需在開車階段補(bǔ)加燃料氣對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行開工預(yù)熱，正常運(yùn)行時(shí)，不需補(bǔ)充燃料 也可維持爐膛溫度，此時(shí)燃燒器W低火位連續(xù)運(yùn)行，燃料消耗量很小。本發(fā)明工藝流程中設(shè) 置了余熱回收系統(tǒng)，通過回收反應(yīng)熱副產(chǎn)蒸汽。本發(fā)明不僅解決了同時(shí)脫硫脫氨的技術(shù)難 題，特別是高含氨尾氣的綜合處理，并且給用戶帶來了可觀的副產(chǎn)收益，具備非常良好的經(jīng) 濟(jì)效益和社會(huì)效益。
【附圖說明】
[0021] 圖1是本發(fā)明高含氨含硫尾氣處理工藝的工藝流程圖。
[0022] 其中，1為熱氧化爐；2為余熱回收設(shè)備；3為SCO反應(yīng)器；4為預(yù)熱器。
【具體實(shí)施方式】
[0023] 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。送些實(shí)施例應(yīng)理解為僅用于說 明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。在閱讀了本發(fā)明記載的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù) 人員可W對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，送些等效變化和修飾同樣落入本發(fā)明權(quán)利要求所限 定的范圍。
[0024] 如圖1所示，本發(fā)明W下實(shí)施例中，高含氨含硫尾氣的處理工藝流程為；含氨廢 氣、含硫尾氣和助燃空氣經(jīng)預(yù)熱器4預(yù)熱后進(jìn)入熱氧化爐1，在高溫下發(fā)生熱氧化反應(yīng)，使 尾氣中的NH3大部分轉(zhuǎn)化為N2,將尾氣中的H2S、C0S、S W及C0氧化為S〇2、C〇2和H20。熱氧 化爐出口的高溫氣體首先經(jīng)過余熱回收系統(tǒng)2,余熱回收后的煙氣進(jìn)入后續(xù)的選擇性催化 氧化反應(yīng)器，即SCO反應(yīng)器3,將NOy催化還原成N 2,將未轉(zhuǎn)化的HzS，HCN，NHs轉(zhuǎn)化為SO 2、二 氧化碳、氮?dú)夂退?。SCO反應(yīng)器3出口氣體經(jīng)預(yù)熱器4加熱原料氣或助燃空氣，此后該股含 S〇2的凈化尾氣送入后續(xù)SO 2處理單元。
[0025] 本發(fā)明W下實(shí)施例中，所述的余熱回收系統(tǒng)2可W采用余熱鍋爐、省煤器或兩者 的組合。
[0026] 如圖1所示，本發(fā)明W下實(shí)施例的處理工藝流程中，在SCO反應(yīng)器3中還可引入一 股含氨的尾氣或氨氣作還原劑。
[0027] 本發(fā)明W下實(shí)施例中，SCO反應(yīng)器3中所用催化劑為常見的貴金屬催化劑、廉價(jià)金 屬催化劑或金屬氧化物催化劑。
[0028] 本發(fā)明W下實(shí)施例的處理工藝流程中，從SCO反應(yīng)器3出來的熱尾氣可用于加熱 含氨尾氣、含硫尾氣和助燃空氣中的任意一種或幾種的組合。
[0029] 本發(fā)明W下實(shí)施例的處理工藝流程中，所述的預(yù)熱器4可采用板式換熱器或管殼 式換熱器或翅片管換熱器或熱管換熱器。
[0030] 本發(fā)明W下實(shí)施例中，使用某裝置排放的高含氨含硫廢氣數(shù)據(jù)，經(jīng)測(cè)定該尾氣的 組成如下表1-2所示：
[0031] 表1高含氨尾氣組成
[0032]
[0033]
[0034] 表2含硫尾氣組^志
' '
[0035]
[0036]
[0037] 實(shí)施例1
[0038] 如圖1所示，高含氨、含硫尾氣進(jìn)入熱氧化爐，入口物料溫度控制在20(TC，反應(yīng)溫 度控制在溫度為65(TC，操作壓力控制在2. 5化a。SCO反應(yīng)器的進(jìn)口溫度控制在26(TC，反 應(yīng)溫度控制在38(TC，操作壓力控制在3化a。凈化尾氣送入后續(xù)S化吸收單元或硫回收單 τη 〇
[0039] 經(jīng)測(cè)定，凈化尾氣中其他組分含量為；非甲焼總姪《103mg/Nm3, Ν0χ《 189mg/Nm3， 肥N《1. 8mg/Nm3,畑3《5mg/Nm3。
[0040] 實(shí)施例2
[0041] 如圖1所示，高含氨、含硫尾氣進(jìn)入熱氧化爐，入口物料溫度控制在25(TC，反應(yīng)溫 度控制在溫度為82(TC，操作壓力控制在6.化pa。SCO反應(yīng)器的進(jìn)口溫度控制在308°C，反 應(yīng)溫度控制在42(TC，操作壓力控制在6. 6化曰。凈化尾氣送入后續(xù)S化吸收單元或硫回收 單元。
[004引經(jīng)測(cè)定，凈化尾氣中其他組分含量為；非甲焼總姪《82mg/Nm3, Ν0χ《 163mg/Nm3， 肥N《1. 6mg/Nm3,畑3《4mg/Nm3。
[004引 實(shí)施例3
[0044] 如圖1所示，高含氨、含硫尾氣進(jìn)入熱氧化爐，入口物料溫度控制在30(TC，反應(yīng)溫 度控制在溫度為1035°C，操作壓力控制在12. 5化a。SCO反應(yīng)器的進(jìn)口溫度控制在395°C， 反應(yīng)溫度控制在53(TC，操作壓力控制在8. 5化a。凈化尾氣送入后續(xù)S〇2吸收單元或硫回 收單元。
[004引經(jīng)測(cè)定，凈化尾氣中其他組分含量為；非甲焼總姪《54mg/Nm3, Ν0χ《 140mg/Nm3， 肥N《1. 9mg/Nm3,畑3《4mg/Nm3。
[004引 實(shí)施例4
[0047] 如圖1所示，高含氨、含硫尾氣進(jìn)入熱氧化爐，入口物料溫度控制在23(TC，反應(yīng)溫 度控制在溫度為119(TC，操作壓力控制在16. 3化a。SCO反應(yīng)器的進(jìn)口溫度控制在37(TC， 反應(yīng)溫度控制在59(TC，操作壓力控制在17. 0化a。凈化尾氣送入后續(xù)S〇2吸收單元或硫回 收單元。
[004引經(jīng)測(cè)定，凈化尾氣中其他組分含量為；非甲焼總姪《67mg/Nm3, Ν0χ《 mmg/Nm3， 肥N《1. 7mg/Nm3,畑3《3mg/Nm3。
[0049] 實(shí)施例5
[0050] 如圖1所示，高含氨、含硫尾氣進(jìn)入熱氧化爐，入口物料溫度控制在28(TC，反應(yīng)溫 度控制在溫度為135(TC，操作壓力控制在21. 5化a。SCO反應(yīng)器的進(jìn)口溫度控制在38(TC， 反應(yīng)溫度控制在692°C，操作壓力控制在16. 8化a。凈化尾氣送入后續(xù)S〇2吸收單元或硫回 收單元。
[005。 經(jīng)測(cè)定，凈化尾氣中其他組分含量為；非甲焼總姪《89mg/Nm3, Ν0χ《 137mg/Nm3， 肥N《1. 8mg/Nm3,畑3《3mg/Nm3。
[00閲 實(shí)施例6
[0053] 如圖1所示，高含氨、含硫尾氣進(jìn)入熱氧化爐，入口物料溫度控制在36(TC，反應(yīng)溫 度控制在溫度為149(TC，操作壓力控制在19. 6化a。SCO反應(yīng)器的進(jìn)口溫度控制在395°C， 反應(yīng)溫度控制在70(TC，操作壓力控制在7. 5化a。凈化尾氣送入后續(xù)S〇2吸收單元或硫回 收單元。
[0054] 經(jīng)測(cè)定，凈化尾氣中其他組分含量為；非甲焼總姪《37mg/Nm3, Ν0χ《 154mg/Nm3， 肥N《1. 9mg/Nm3,畑3《4mg/Nm3。
[00財(cái) 實(shí)施例7
[0056] 如圖1所示，高含氨、含硫尾氣進(jìn)入熱氧化爐，入口物料溫度控制在40(TC，反應(yīng)溫 度控制在溫度為160(TC，操作壓力控制在11. 4化a。SCO反應(yīng)器的進(jìn)口溫度控制在40(TC， 反應(yīng)溫度控制在71(TC，操作壓力控制在17. 5化a。凈化尾氣送入后續(xù)S〇2吸收單元或硫回 收單元。
[0057] 經(jīng)測(cè)定，凈化尾氣中其他組分含量為；非甲焼總姪《41mg/Nm3, Ν0χ《 157mg/Nm3， 肥N《1. 9mg/Nm3,畑3《4mg/Nm3。
[0058] 實(shí)施例8
[0059] 如圖1所示，高含氨、含硫尾氣進(jìn)入熱氧化爐，入口物料溫度控制在48(TC，反應(yīng)溫 度控制在溫度為1705°C，操作壓力控制在25. 8化a。SCO反應(yīng)器的進(jìn)口溫度控制在38(TC， 反應(yīng)溫度控制在625°C，操作壓力控制在7. 8化a。凈化尾氣送入后續(xù)S〇2吸收單元或硫回 收單元。
[0060] 經(jīng)測(cè)定，凈化尾氣中其他組分含量為；非甲焼總姪《63mg/Nm3, Ν0χ《 160mg/Nm3， 肥N《1. 8mg/Nm3,畑3《5mg/Nm3。
[00川 實(shí)施例9
[0062] 如圖1所示，高含氨、含硫尾氣進(jìn)入熱氧化爐，入口物料溫度控制在29(TC，反應(yīng)溫 度控制在溫度為162(TC，操作壓力控制在22. 0化a。SCO反應(yīng)器的進(jìn)口溫度控制在385°C， 反應(yīng)溫度控制在62(TC，操作壓力控制在18. 0化a。凈化尾氣送入后續(xù)S〇2吸收單元或硫回 收單元。
[006引經(jīng)測(cè)定，凈化尾氣中其他組分含量為；非甲焼總姪《71mg/Nm3, Ν0χ《 153mg/Nm3， 肥N《1. 6mg/Nm3,畑3《4mg/Nm3。
[0064] 實(shí)施例10
[0065] 如圖1所示，高含氨、含硫尾氣進(jìn)入熱氧化爐，入口物料溫度控制在31(TC，反應(yīng)溫 度控制在溫度為178(TC，操作壓力控制在12. 3化a。SCO反應(yīng)器的進(jìn)口溫度控制在32(TC， 反應(yīng)溫度控制在44(TC，操作壓力控制在8. 5化a。凈化尾氣送入后續(xù)S〇2吸收單元或硫回 收單元。
[0066] 經(jīng)測(cè)定，凈化尾氣中其他組分含量為；非甲焼總姪《58mg/Nm3, Ν0χ《 131mg/Nm3， 肥N《1. 7mg/Nm3,畑3《5mg/Nm3。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種高含氨含硫尾氣的處理工藝，其特征在于：高含氨尾氣、高含硫尾氣和助燃空 氣經(jīng)預(yù)熱器預(yù)熱后進(jìn)入熱氧化爐，在高溫下發(fā)生熱氧化反應(yīng)，使尾氣中的nh 3大部分轉(zhuǎn)化為 N2, H2S、COS、S以及C0被氧化為S02、0)2和Η 20 ;熱氧化爐出口的高溫氣體經(jīng)過余熱回收系 統(tǒng)，余熱回收后的煙氣進(jìn)入后續(xù)的SCO反應(yīng)器，將Ν0Χ催化還原成Ν 2，并將未被氧化的H2S、 hcn、nh3轉(zhuǎn)化為S02、二氧化碳、氮?dú)夂退?，其中? 熱氧化爐的反應(yīng)溫度為600~1800°C，熱氧化爐的操作壓力為0~30Kpa ; SCO反應(yīng)器的反應(yīng)溫度為300~750°C，SCO反應(yīng)器的操作壓力為0~25Kpa。2. 按權(quán)利要求1所述的高含氨含硫尾氣的處理工藝，其特征在于：所述的余熱回收系 統(tǒng)為余熱鍋爐、省煤器或兩者的組合。3. 按權(quán)利要求1所述的高含氨含硫尾氣的處理工藝，其特征在于：在SCO反應(yīng)器中引 入一股含氨的尾氣或氨氣作還原劑。4. 按權(quán)利要求1或3所述的高含氨含硫尾氣的處理工藝，其特征在于：在SCO反應(yīng)器 中，N0X發(fā)生催化反應(yīng)生成N 2，未反應(yīng)的H2S、COS和S轉(zhuǎn)化為S02。5. 按權(quán)利要求4所述的高含氨含硫尾氣的處理工藝，其特征在于：SC0反應(yīng)器中所用催 化劑為貴金屬催化劑、廉價(jià)金屬催化劑或金屬氧化物催化劑。6. 按權(quán)利要求1所述的高含氨含硫尾氣的處理工藝，其特征在于：從SCO反應(yīng)器出來 的熱尾氣可用于加熱含氨尾氣、含硫尾氣和助燃空氣中的任意一種或幾種的組合。7. 按權(quán)利要求1所述的高含氨含硫尾氣的處理工藝，其特征在于：所述的預(yù)熱器采用 板式換熱器或管殼式換熱器或翅片管換熱器或熱管換熱器。
【文檔編號(hào)】B01D53/48GK105983305SQ201510062235
【公開日】2016年10月5日
【申請(qǐng)日】2015年2月6日
【發(fā)明人】趙小平, 熊孟, 李霜霜, 高玉明, 魏生桂, 壽啟立
【申請(qǐng)人】上海東化環(huán)境工程有限公司