ETX-2型脱硝催化剂的工业应用
张雄斌，李小兵，黄玉平，李璐，鲁煜坤，章小林，李新怀，李小定
（华烁科技股份有限公司，湖北 武汉430074）
［摘 要］对华烁科技股份有限公司研发生产的ETX-2型脱硝催化剂在4个硝酸项目中不同氨还原反应器中的应用情况进行介绍。应用情况表明，ETX系列高温氨选择性还原脱硝催化剂性能处于国内同行业先进水平，完全能满足国内硝酸（盐）生产厂家环保减排的需要。
［关键词］选择性还原（SCR） 法脱硝；ETX-2型脱硝催化剂；氨还原反应器；工业应用；环保减排
［中图分类号］ TQ 426.94 ［文献标志码］ B ［文章编号］ 1004-9932（2015）
0 引 言
硝酸（盐）生产中会排放大量含有氮氧化物的尾气，主要是一氧化氮、二氧化氮和氧化亚氮，这些氮氧化物不仅会形成酸雨，而且是导致全球气候变暖的温室气体之一，对人体健康造成严重影响，对环境造成不可恢复的破坏。因此，此类气体的排放正受到新环保标准和法律的严格限制，新建和已建硝酸装置必须采取治理措施使硝酸工业尾气中氮氧化物含量达到最新排放标准的要求。
选择性还原（SCR） 法脱硝利用氨作还原剂，通过催化剂有选择性地把氮氧化物转化成无害的氮气和水，具有脱硝效率高、二次污染小、净化效率高等特点，已成为硝酸尾气治理的首选技术。
目前，我公司已成功开发出应用于双加压法硝酸装置尾气的选择性还原脱硝催化剂ETX-2，其物性指标为：规格φ3 mm～φ6 mm，强度≥60 N/颗，堆密度（0.7±0.1） kg/L；适用工艺条件为：温度200～400 ℃，压力 常压～2.0 MPa，空速5 000～10 000 h-1，氨氮比1.0～1.2。该催化剂已成功应用到多个采用双加压硝酸工艺的厂家，取得了非常好的效果。
1 双加压法硝酸生产尾气处理工艺
双加压法硝酸生产工艺即氨在4.5 MPa下氧化、NOx气体在1.1 MPa下吸收，工艺尾气自吸收塔出来后，经过二次空气冷却器与二次空气换热、尾气预热器与NOx压缩后工艺气体换热、高温气气换热器与氧化炉出口工艺气体换热后，进入氨选择性催化还原反应器，出反应器的尾气经透平回收能量后经烟囱放空。氨选择性还原脱硝工艺流程见图1。
图1氨选择性还原脱硝工艺流程示意图
2 ETX-2型脱硝催化剂的工业应用
目前，ETX-2型脱硝催化剂已在江苏某厂、山东某厂（一）、山东某厂（二）、湖北某厂等的双加压硝酸工艺尾气处理中实现工业应用［其中，ETX-2型脱硝催化剂在江苏某厂、山东某厂（一）、山东某厂（二）已经过1 a以上的运行；湖北某厂的ETX-2型脱硝催化剂于2015年1月投用］，运行情况良好，出氨还原反应器的尾气中NOx浓度符合国家最新排放标准。ETX-2型脱硝催化剂在以上4厂的投运工况见表1。
表1 ETX-2型脱硝催化剂在4个厂家的投运工况
|
项 目 |
入口NOx 浓度/10-6 |
出口NOx 浓度 /10-6 |
氨氮比 |
NOx 转化率 /% |
加氨量 /kg·h-1 |
床层 温度 /℃ |
系统 压力 /MPa |
床层 阻力 /kPa |
尾气 流量 /m3·h-1 |
反应器 直径 /mm |
ETX-2 装填量 /m3 |
|
江苏某厂 |
260 |
15 |
1.03 |
94.23 |
~9 |
360~380 |
~0.9 |
~20 |
~44000 |
2600 |
8.5 |
|
243 |
13 |
1.06 |
94.65 | ||||||||
|
269 |
15 |
1.02 |
94.42 | ||||||||
|
山东某厂（一） |
160 |
13 |
1.02 |
91.90 |
~8 |
~360 |
~0.8 |
~25 |
~68 000 |
2 600 |
8.5 |
|
155 |
7 |
1.05 |
95.48 | ||||||||
|
141 |
10 |
1.01 |
92.91 | ||||||||
|
136 |
9 |
1.04 |
93.38 | ||||||||
|
142 |
10 |
1.03 |
92.96 | ||||||||
|
湖北某厂 |
210 |
15 |
1.02 |
92.86 |
~10 |
~355 |
~0.8 |
~4.2 |
~60 000 |
2 800 |
11.5 |
|
231 |
17 |
1.04 |
92.64 | ||||||||
|
203 |
12 |
1.05 |
94.1 | ||||||||
|
山东某厂（二） |
647 |
27 |
1.07 |
95.8 |
~18 |
~380 |
~0.8 |
|
~35 000 |
2 600 |
6.4 |
|
638 |
25 |
1.07 |
96.1 | ||||||||
|
601 |
20 |
1.09 |
96.3 |
注：氨还原反应器进出口气体中NOx含量均采用烟气分析仪测定，每天测定1组。
由表1可见，ETX-2型高温氨选择性还原脱硝催化剂在上述4个厂家的运行情况达到了较理想的效果，NOx转化率均在90%以上，尾气中的NOx含量＜30×10-6，处于国内外脱硝行业的先进水平。
2.1 2种不同的氨还原反应器
目前，双加压硝酸工艺中尾气处理装置氨还原反应器普遍采取普通型［即上进下出式，见图2（a）］，脱硝催化剂分上、下2层装填。某设计公司为了降低氨还原反应器的压力，以提高尾气透平机做功，对普通反应器作了改进［即改为中心管式，见图2（b）］，尾气从反应器中部进入，一部分尾气通过上层催化剂，另一部分通过反应器下层催化剂，再经过中心管向上，两部分尾气混合后从上部出口出反应器。
图2 2种不同氨还原反应器示意图
2.2 2种不同氨还原反应器的应用比较
我公司开发的ETX-2型催化剂已成功应用到上述不同类型的反应器中：山东某厂（一）采用的是上进下出普通型反应器，湖北某厂采用的是改进型中心管式反应器。两厂均采用双加压硝酸生产工艺，采用国产“四合一机组”。山东某厂（一）装置运行了2 a以上的时间，氨还原反应器一直运行正常；湖北某厂装置调试运行正常1个月后，在“四合一机组” 非正常停车的情况下，氨还原反应器上层催化剂被吹入到出口管道中约0.4 m3（“四合一机组”的非正常停车导致尾气出口压力很快下降，造成氨还原反应器快速卸压及大气量逆流波动，这是本次催化剂被吹到反应器出口管道中的直接原因），此次非正常停车造成装置停车3 d的严重后果，若非出口管处安装了过滤漏斗，将对“四合一机组”的尾气透平机造成严重损坏，酿成更大的损失。以下就两厂的催化剂装填、开停车及应用情况进行比较和分析。
更多内容请见《中氮肥》2015年第6期