催化裝置煙氣中的NOx是大氣的主要污染物,文中分析了選擇性催化還原法(SCR)脫硝技術的運行情況,并結合其在催化裂化裝置的運行工藝,對SCR脫硝反應機理、脫硝催化劑物化性質、催化裂化煙氣SCR脫硝運行情況以及運行中存在的問題進行了分析。

　　1 SCR脫硝技術原理

　　催化裂化煙氣SCR脫硝技術使用的是托普索公司生產的DNX-FCC催化劑，從煙機出來的煙氣進入余熱鍋爐，在余熱鍋爐溫度295~420℃處把煙氣引到SCR反應器里面，進行脫硝反應。其原理是在催化劑的作用下，NO或NO2被NH3還原生成氨。適當的煙氣中過剩氨濃度有利于NOx在的轉化，NH3選擇性催化還原NOx的主要反應為：

　　4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O

　　2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O

　　2 脫硝催化劑的性質

　　托普索公司DNX-FCC催化劑采用波紋板式催化劑，以TiO2為載體，活性物質為金屬釩和鎢氧化物，其主要性質見表1。

　　3 催化裂化煙氣SCR脫硝運行情況分析

　　催化裂化煙氣SCR脫硝裝置于2015年8月1日9：00引NH3開工，10：20分煙氣SCR 脫硝出口NOX濃度降至200mg/m3以下，催化裂化煙氣SCR脫硝裝置開車一次成功。

　　3.1 SCR 脫硝主要操作條件

　　SCR 脫硝主要操作條件見表2。

　　從表2可以看出，煙氣流量、SCR脫硝入口溫度、氨氣緩沖罐壓力、稀釋風流量、催化劑床層總壓降、SCR出口煙氣NH3濃均在設計指標范圍內，SCR 入口煙氣NH3 濃度在1 286 mg/m3 的條件下SCR脫硝出口NOX濃度能夠滿足≯200 mg/m3的設計指標要求。

　　3.2 SCR 脫硝開工噴氨后操作調整

　　SCR脫硝噴氨氣前首先保證稀釋風平穩注入SCR脫硝反應器，稀釋風流量為1 370 m3/h，緩慢開大NH3流量控制閥，隨著NH3流量不斷增大，SCR反應器出口NOX濃度出現緩慢下降的趨勢，由于噴氨后，需要一定的反應時間，脫硝出口NOX濃度變化趨勢相對延遲，所有需要緩慢提高噴氨量，當SCR反應器出口NOx濃度降至200 mg/m3以下，停止繼續提高噴氨量。

　　SCR脫硝開工噴氨過程中，SCR脫硝反應器入口NOx濃度為1 304 mg/m3，SCR脫硝反應器入口溫度為316 ℃，控制SCR脫硝反應器出口氨逃逸量不大于3 mL/m3，SCR 脫硝反應器出口氧含量控制2.5%左右，當噴氨量達到54.8 m3時，SCR脫硝反應器出口NOX濃度降至144.6 mg/m3，脫硝出口氨逃逸為1.75 mg/m3，脫硝效率為88.9%。

　　3.3 SCR 脫硝效率分析

　　SCR煙氣脫硝自2015年8月開工后，一直運行至今，裝置運行平穩，2015年8月至2018年4月煙氣SCR脫硝出入口NOx濃度見表3。

　　由表3可知，脫后NOx濃度均滿足≯200 mg/m3的設計指標要求，NOx脫除率均在85%以上，SCR脫硝效率較高。

　　3.4 SCR 脫硝催化劑床層壓降變化

　　SCR煙氣脫硝中一個重要指標就是催化劑床層壓降的變化。隨著裝置的運轉，煙氣中夾帶的FCC催化劑粉塵會附著在催化劑床層上，造成催化劑床層壓降增大，生產過程中通過對催化劑床層進行蒸汽吹灰，減少催化劑床層吸附的粉塵，避免催化劑床層堵塞造成壓降升高的問題，脫硝催化劑自2015年8月運行至2018年5月末，催化劑床層壓降變化趨勢見圖1。

　　由圖1可知，催化劑床層壓降自2015年8月開工以來始終在0.5~0.6 kPa之間變化，2016年底床層壓降略有升高，但變化不大，沒有產生催化劑床層堵塞現象。裝置已經連續運行34個月，處于運行末期，催化劑床層壓降較開工初期相比變化不大，滿足3層催化劑總壓降≯2kPa的設計要求。

　　3.5 SCR 脫硝運行中存在的問題

　　(1)備機生產脫硝入口氮氧化物濃度高2015年10月27日至11月2日，主風機檢修，改備用主風機生產，由于備用主風機為離心式風機，備機主風出口壓力偏低，需要將再生器壓力降低至0.15 MPa，主機生產時再生壓力控制0.25MPa，在主備機切換過程中，隨著操作壓力的逐漸降低，SCR入口NOX生成量增加，再生壓力的降低導致煙氣在再生催化劑床層中的停留時間縮短，以及CO和NOX濃度的降低，從而降低CO對NOX的還原作用，增加煙氣中NOX的排放量。

　　備機生產過程中SCR反應器前后NOx濃度變化見表4。

　　SCR脫硝反應器入口NOX濃度由主機生產時的平均1 200 mg/m3 增加到1 533 mg/m3 以上(SCR反應器入口NOX濃度量程為0~1 533 mg/m3)，再生器壓力降低，煙氣中NOX濃度升高，造成SCR脫硝噴氨量提高，脫硝負荷增大。

　　(2)氨逃逸測量表指示不準

　　2015年8月裝置開工后，SCR脫硝噴氨手動調節，主要通過煙氣出口NOX濃度調整噴氨量，正常生產中為降低煙氣NOx排放濃度，會增大噴氨量，但是如果氨氣量過剩，使得大量的氨逃逸，氨與SO3反應生成硫酸氫銨，沉積在省煤器管束表面，會造成省煤器壓降增加。因此，氨逃逸測量表對噴氨量具有重要指導意義。SCR脫硝運行期間，氨逃逸表測量值存在偏差，氨逃逸測量值經常處于某一數值不動，主要原因是開工后煙道溫度變化，測量管發生移位，無法準確對光，導致氨逃逸測量表指示不準。針對氨逃逸測量表指示不準的實際情況，2018年9月檢修期間將對現有氨逃逸測量管向煙道空側移動500 mm，對應探頭同樣移位，便于改造后調試對光，同時增加激光分析儀原位測量管，避免測量管移位，保證氨逃逸表正常使用。

　　4 結論

　　催化裂化裝置再生煙氣工藝采用選擇性催化還原SCR 脫硝技術，催化劑采用托普索的DNXFCC脫硝催化劑，裝置運行平穩，煙氣脫硝入口NOX濃度在1 200 mg/m3時，脫后煙氣中的NOX濃度能夠滿足《石油煉制工業污染物排放標準》中NOX≯200 mg/m3的要求，脫硝效率達到85%以上。裝置連續運行34個月后，脫硝催化劑床層總壓降滿足≯2 kPa的設計要求。

　　存在的主要問題是催化裝置備機生產時，再生器壓力降低，導致SCR脫硝反應器入口NOX濃度升高，增加了SCR煙氣脫硝負荷;氨逃逸測量表指示不準，無法作為噴氨量的參考，省煤器存在結鹽的風險。