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ETX-2型脫硝催化劑的工業(yè)應(yīng)用

文檔作者：張雄斌。李小兵，黃玉平，李璐，魯煜坤，章小林，李新懷，李小定文檔來(lái)源：華爍科技股份有限公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2025年04月12日
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第6期2015年11月中 氮肥M-Sized Nitrogenous Fertilizer ProgressNo．6NOV．2015ETX-2型脫硝催化劑的工業(yè)應(yīng)用張雄斌。李小兵，黃玉平，李璐，魯煜坤，章小林，李新懷，李小定(華爍科技股份有限公司，湖北武漢430074)[摘要]對(duì)華爍科技股份有限公司研發(fā)生產(chǎn)的ETX．2型脫硝催化劑在4個(gè)硝酸項(xiàng)目中不同氨還原反應(yīng)器中的應(yīng)用情況進(jìn)行介紹。應(yīng)用情況表明，ETX系列高溫氨選擇性還原脫硝催化劑性能處于國(guó)內(nèi)同行業(yè)先進(jìn)水平，完全能滿足國(guó)內(nèi)硝酸(鹽)生產(chǎn)廠家環(huán)保減排的需要。[關(guān)鍵詞]選擇性還原(SCR)法脫硝；ETX一2型脫硝催化劑；氨還原反應(yīng)器；工業(yè)應(yīng)用；環(huán)保減排[中圖分類號(hào)]TQ 426．94 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]B [文章編號(hào)]1004—9932(2015)06—0001—030引 言 1 雙加壓法硝酸生產(chǎn)尾氣處理工藝硝酸(鹽)生產(chǎn)中會(huì)排放大量含有氮氧化物的尾氣，主要是一氧化氮、二氧化氮和氧化亞氮，這些氮氧化物不僅會(huì)形成酸雨，而且是導(dǎo)致全球氣候變暖的溫室氣體之一，對(duì)人體健康造成嚴(yán)重影響，對(duì)環(huán)境造成不可恢復(fù)的破壞。因此，此類氣體的排放正受到新環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)和法律的嚴(yán)格限制，新建和已建硝酸裝置必須采取治理措施使硝酸工業(yè)尾氣中氮氧化物含量達(dá)到最新排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。選擇性還原(SCR)法脫硝利用氨作還原劑，通過(guò)催化劑有選擇性地把氮氧化物轉(zhuǎn)化成無(wú)害的氮?dú)夂退?，具有脫硝效率高、二次污染小、凈化效率高等特點(diǎn)，已成為硝酸尾氣治理的首選技術(shù)。目前，我公司已成功開發(fā)出應(yīng)用于雙加壓法硝酸裝置尾氣的選擇性還原脫硝催化劑ETX．2，其物性指標(biāo)為：規(guī)格4,3 mm～66 mm，強(qiáng)度t>60N／顆，堆密度(0．7-4-0．1)kg／L；適用工藝條件為：溫度200—400 oC，壓力常壓～2．0 MPa，空速5 000～10 000 h～，氨氮比1．0—1．2。該催化劑已成功應(yīng)用到多個(gè)采用雙加壓硝酸工藝的廠家，取得了非常好的效果。[收稿日期]2015—05-28[作者簡(jiǎn)介]張雄斌(1973～)，男，湖北蘄春人，副研究員，主要從事工業(yè)催化劑工藝設(shè)計(jì)和開發(fā)工作。雙加壓法硝酸生產(chǎn)工藝即氨在4．5 MPa下氧化、NO，氣體在1．1 MPa下吸收，工藝尾氣自吸收塔出來(lái)后，經(jīng)過(guò)二次空氣冷卻器與二次空氣換熱、尾氣預(yù)熱器與NO，壓縮后工藝氣體換熱、高溫氣氣換熱器與氧化爐出口工藝氣體換熱后，進(jìn)入氨選擇性催化還原反應(yīng)器，出反應(yīng)器的尾氣經(jīng)透平回收能量后經(jīng)煙囪放空。氨選擇性還原脫硝工藝流程見(jiàn)圖1。尾氣排放到大氣稀硝酸圖1氨選擇性還原脫硝工藝流程示意圖2 ETX-2型脫硝催化劑的工業(yè)應(yīng)用目前，ETX-2型脫硝催化劑已在江蘇某廠、山東某廠(一)、山東某廠(二)、湖北某廠等的雙加壓硝酸工藝尾氣處理中實(shí)現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用[其中，ETX一2型脫硝催化劑在江蘇某廠、山東某廠(一)、山東某廠(二)已經(jīng)過(guò)1 a以上的運(yùn)行；湖北某廠的ETX一2型脫硝催化劑于2015萬(wàn)方數(shù)據(jù)·2· 中氮肥 第6期年1月投用]，運(yùn)行情況良好，出氨還原反應(yīng)器的尾氣中NO。濃度符合國(guó)家最新排放標(biāo)準(zhǔn)。ETX一2型脫硝催化劑在以上4廠的投運(yùn)工況見(jiàn)表1。表1 ETX一2型脫硝催化劑在4個(gè)廠家的投運(yùn)工況注：氨還原反應(yīng)器進(jìn)出151氣體中NO。含量均采用煙氣分析儀測(cè)定，每天測(cè)定1組。由表1可見(jiàn)，ETX-2型高溫氨選擇性還原脫硝催化劑在上述4個(gè)廠家的運(yùn)行情況達(dá)到了較理想的效果，NO。轉(zhuǎn)化率均在90％以上，尾氣中的NO。含量<30×10～，處于國(guó)內(nèi)外脫硝行業(yè)的先進(jìn)水平。2．1 2種不同的氨還原反應(yīng)器目前，雙加壓硝酸工藝中尾氣處理裝置氨還原反應(yīng)器普遍采取普通型[即上進(jìn)下出式，見(jiàn)圖2(a)]，脫硝催化劑分上、下2層裝填。某設(shè)計(jì)公司為了降低氨還原反應(yīng)器的壓力，以提高尾氣透平機(jī)做功，對(duì)普通反應(yīng)器作了改進(jìn)[即改為中心管式，見(jiàn)圖2(b)]，尾氣從反應(yīng)器中部進(jìn)入，一部分尾氣通過(guò)上層催化劑，另一部分通過(guò)反應(yīng)器下層催化劑，再經(jīng)過(guò)中心管向上，兩部分尾氣混合后從上部出口出反應(yīng)器。尾氣入口 尾氣出口××2．2 2種不同氨還原反應(yīng)器的應(yīng)用比較我公司開發(fā)的ETX．2型催化劑已成功應(yīng)用到上述不同類型的反應(yīng)器中：山東某廠(一)采用的是上進(jìn)下出普通型反應(yīng)器，湖北某廠采用的是改進(jìn)型中心管式反應(yīng)器。兩廠均采用雙加壓硝酸生產(chǎn)工藝，采用國(guó)產(chǎn)“四合一機(jī)組”。山東某廠(一)裝置運(yùn)行了2 a以上的時(shí)間，氨還原反應(yīng)器一直運(yùn)行正常；湖北某廠裝置調(diào)試運(yùn)行正常1個(gè)月后，在“四合一機(jī)組”非正常停車的情況下，氨還原反應(yīng)器上層催化劑被吹入到出口管道中約0．4 m3(“四合一機(jī)組”的非正常停車導(dǎo)致尾氣出口壓力很快下降，造成氨還原反應(yīng)器快速卸壓及大氣量逆流波動(dòng)，這是本次催化劑被吹到反應(yīng)器出口管道中的直接原因)，此次非正常停車造成裝置停車3 d的嚴(yán)重后果，若非出口管處安裝了過(guò)濾漏斗，將對(duì)“四合一機(jī)組”的尾氣透平機(jī)造成嚴(yán)重?fù)p壞，釀成更大的損失。以下就兩廠的催化劑裝填、開停車及應(yīng)用情況進(jìn)行比較和分析。2．2．1兩廠的催化劑裝填(1)山東某廠(一)催化劑裝填方案：氨還原反應(yīng)器上層篦子板上先鋪一層硬質(zhì)不銹鋼絲網(wǎng)，再鋪一層軟質(zhì)不銹鋼絲網(wǎng)折邊約200 mm，然后裝入瓷球，之后鋪一層軟質(zhì)不銹鋼絲網(wǎng)折邊萬(wàn)方數(shù)據(jù)第6期 張雄斌等：ETX．2型脫硝催化劑的工業(yè)應(yīng)用 ·3·約200 ITlm，裝入催化劑，再鋪一層軟質(zhì)不銹鋼絲網(wǎng)，再裝入瓷球，壓上壓板；下層催化劑裝填與上層一致。(2)湖北某廠催化劑裝填方案：氨還原反應(yīng)器上層篦子板上先鋪一層硬質(zhì)不銹鋼絲網(wǎng)，再鋪一層軟質(zhì)不銹鋼絲網(wǎng)折邊約200 mm，然后裝入催化劑，之后鋪一層硬質(zhì)不銹鋼絲網(wǎng)折邊約100 mm，上鋪約100 mm高的氧化鋁瓷球，再鋪一層軟質(zhì)不銹鋼絲網(wǎng)，壓上壓板，分塊的壓板固定成一整體后，上部壓上幾根三角厚鋼板，三角鋼板只與反應(yīng)器殼體內(nèi)部焊接固定；下層篦子板上先鋪一層硬質(zhì)不銹鋼絲網(wǎng)，再鋪一層軟質(zhì)不銹鋼絲網(wǎng)折邊約200 mm，裝入催化劑，再鋪一層軟質(zhì)不銹鋼絲網(wǎng)折邊約100 mm，壓上壓板，再裝約50 mm高的氧化鋁瓷球?；谝陨涎b填方案，我公司對(duì)兩廠的催化劑裝填進(jìn)行了全程的技術(shù)指導(dǎo)，并對(duì)催化劑被吹出的湖北某廠的裝填方案進(jìn)行改進(jìn)，特別是對(duì)中心管式反應(yīng)器催化劑裝填過(guò)程提出以下注意事項(xiàng)及改進(jìn)措施：①上部壓板下的絲網(wǎng)四周要用壓板環(huán)壓緊；②上部中心管處絲網(wǎng)向上折邊，并用壓板環(huán)壓緊；③中心管式反應(yīng)器催化劑裝填的關(guān)鍵主要在于上部的壓板固定，防止非正常開停車情況下的巨大壓差向上吹動(dòng)壓板，分塊的壓板固定成一整體后，要在上部壓上幾根三角鋼板，三角鋼板只與反應(yīng)器殼體內(nèi)部焊接固定；④中心管上下端均綁上一塊絲網(wǎng)；⑤反應(yīng)器出口分布器上綁上絲網(wǎng)；⑥反應(yīng)器出口管道上安裝漏斗過(guò)濾器。2．2．2兩廠的開停車區(qū)別于普通氨還原反應(yīng)器的開停車，中心管式反應(yīng)器開停車過(guò)程中，為了防止氣量波動(dòng)造成催化劑床層向上吹動(dòng)，建議開停車步驟及注意事項(xiàng)如下。開車步驟：①升溫前，副線閥門處于全開狀態(tài)；②緩慢開啟反應(yīng)器進(jìn)口閥門上的小旁路(DN25；如未安裝，建議安裝)，待爐內(nèi)壓力升至與系統(tǒng)壓力一致后，逐步開啟出口閥，之后緩慢開啟進(jìn)口閥；③當(dāng)床層溫度達(dá)到120℃和250℃時(shí)，恒溫4 h，并逐步全開反應(yīng)器進(jìn)口閥，同時(shí)逐步關(guān)閉副線閥，切勿一次全關(guān)副線閥；④當(dāng)催化劑床層溫度達(dá)到300 oC以上，進(jìn)口閥全開且副線閥全關(guān)后，逐步噴氨。停車步驟：系統(tǒng)停車前先停氨還原反應(yīng)器，首先停止加氨，之后逐步全開氨還原反應(yīng)器副線閥，然后逐步關(guān)閉氨還原反應(yīng)器進(jìn)出口閥。2．2．3 2種氨還原反應(yīng)器的應(yīng)用數(shù)據(jù)比較由表l可知：ETX一2型催化劑在山東某廠(一)和湖北某廠應(yīng)用，其NO，轉(zhuǎn)化率都在90％以上，氨還原反應(yīng)器出口尾氣中NO，含量均小于20 X 10一；山東某廠(一)的催化劑床層阻力在20 kPa以上，而湖北某廠只有4．2 kPa。2．3討論(1)中心管式反應(yīng)器的催化劑裝填區(qū)別于普通反應(yīng)器的催化劑裝填，上部壓板必須固定，以防止非正常停車時(shí)將上部“吹”翻，但考慮到不可避免的非正常停車還是會(huì)對(duì)上部催化劑固定處造成一定的沖擊，不可避免地造成催化劑床層的松動(dòng)，故開停車時(shí)須特別注意。(2)中心管式反應(yīng)器的開停車區(qū)別于普通反應(yīng)器，開車升溫等過(guò)程宜緩慢，以避免過(guò)程中的大氣量波動(dòng)。(3)比較兩廠的運(yùn)行數(shù)據(jù)，ETX一2型催化劑的使用在NO。轉(zhuǎn)化率上沒(méi)有明顯區(qū)別，主要區(qū)別在于催化劑床層阻力上，普通反應(yīng)器催化劑裝填量小反而阻力大，中心管式反應(yīng)器裝填量大卻阻力小，表明中心管式反應(yīng)器在能量回收方面會(huì)有一定的優(yōu)勢(shì)。綜上所述，普通反應(yīng)器的催化劑裝填及開車相對(duì)容易；中心管式反應(yīng)器的催化劑裝填要特別注意對(duì)上部催化劑進(jìn)行固定，但由于無(wú)法避免非正常停車對(duì)上部催化劑床層造成的影響，故開停車過(guò)程必須緩慢；中心管式氨還原反應(yīng)器的優(yōu)勢(shì)在于整個(gè)床層阻力小，這對(duì)于尾氣透平機(jī)回收能量來(lái)說(shuō)具有一定的優(yōu)勢(shì)。因此，廠家在選擇反應(yīng)器時(shí)，應(yīng)綜合考慮以上2種反應(yīng)器各自的優(yōu)勢(shì)和缺點(diǎn)。3結(jié)束語(yǔ)上述4個(gè)硝酸項(xiàng)目中不同氨還原反應(yīng)器中的應(yīng)用情況表明，華爍科技股份有限公司研發(fā)生產(chǎn)的ETX系列高溫氨選擇性還原脫硝催化劑的性能處于國(guó)內(nèi)同行業(yè)先進(jìn)水平，投用后裝置運(yùn)行良好，氨還原反應(yīng)器出口尾氣中NO，濃度能達(dá)到國(guó)家最新排放標(biāo)準(zhǔn)要求，完全能滿足國(guó)內(nèi)硝酸(鹽)生產(chǎn)廠家環(huán)保減排的需要。

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