增加氮氧化物吸收系統(tǒng)對天然氣轉(zhuǎn)化的影響

范少禹

（延長石油延安能源化工有限責(zé)任公司，陜西西安 710075）

增加氮氧化物吸收系統(tǒng)對天然氣轉(zhuǎn)化的影響

范少禹

（延長石油延安能源化工有限責(zé)任公司，陜西西安 710075）

根據(jù)環(huán)保部對氮氧化物排放的新要求，延長煤油氣綜合利用項(xiàng)目將轉(zhuǎn)化爐煙道氣排放的氮氧化物利用SCR降低到國家新標(biāo)準(zhǔn)以下，這是SCR 首次在我國天然氣化工中的應(yīng)用，為今后的天然氣化工新項(xiàng)目起到了示范作用。

天然氣 ；轉(zhuǎn)化反應(yīng)；SCR ；熱量守恒

1 裝置說明及增加脫氮設(shè)施的原因

本裝置2011年引進(jìn)英國天然氣催化預(yù)轉(zhuǎn)化合成氣及低壓甲醇合成工藝技術(shù)，年產(chǎn) MTO 級甲醇180萬 t。其中包括天然氣脫硫單元、天然氣預(yù)轉(zhuǎn)化及轉(zhuǎn)化單元、廢熱回收單元、甲醇合成單元和蒸汽系統(tǒng)。

天然氣轉(zhuǎn)化反應(yīng)為放熱反應(yīng)，轉(zhuǎn)化反應(yīng)在鎳觸媒的催化作用下發(fā)生在轉(zhuǎn)化爐爐管中，因此需要大量燃料氣在轉(zhuǎn)化爐頂部燒嘴燃燒產(chǎn)生熱量，爐膛溫度可達(dá)1000℃，煙氣經(jīng)過對流段盤管進(jìn)行換熱，將余熱利用于蒸汽，工藝氣，原料氣，及助燃空氣升溫，有效降低了整個系統(tǒng)的能耗。SCR 脫氮設(shè)施放置于煙道對流段末端，空氣預(yù)熱器之前，增加后對系統(tǒng)的熱量平衡有較大影響。

圖1 天然氣轉(zhuǎn)化廢熱回收流程圖

根據(jù)2015年7月實(shí)施的《石油化學(xué)工業(yè)污染排放物標(biāo)準(zhǔn)》GB31571—2015，在延安地區(qū)新建企業(yè)氮氧化物排放限值為100mg/m3，因此需增加脫氮裝置以滿足國家排放標(biāo)準(zhǔn)。

2 脫氮方式的選擇及原理

目前有兩種方案降低 NOX排放，一種是在原轉(zhuǎn)化合成裝置蒸汽轉(zhuǎn)化爐對流段后增加選擇性催化還原法（SCR）裝置脫除NOX；第二種采用超低 NOX燒嘴。

3 增加SCR裝置

選擇性催化還原法（SCR）脫硝工藝是在一定的溫度（320～420℃）和催化劑的作用下，以氨作為還原劑，有選擇性地與煙氣中的氮氧化物反應(yīng)并生成無毒無污染的氮?dú)夂退?/p>

SCR工藝是燃燒后的脫硝過程，主要反應(yīng)為：

采用此方法的優(yōu)點(diǎn)在于國外專利商基本推薦采用此方案解決NOX達(dá)標(biāo)排放問題，尤其在歐洲有很多成功運(yùn)行的業(yè)績，并且可采用常規(guī)燒嘴（燒嘴 NOX濃度 240mg/m3），其投資低于低氮氧化物燒嘴。但這種方案的缺點(diǎn)是需在蒸汽轉(zhuǎn)化爐對流段 ～400℃煙溫位置增加 SCR 裝置，蒸汽轉(zhuǎn)化爐熱平衡完全改變，還需要在甲醇裝置內(nèi)增設(shè)液氨（氨水）貯槽、泵等相關(guān)設(shè)施。

4 采用超低NOX燒嘴

采用此方法的優(yōu)點(diǎn)是蒸汽轉(zhuǎn)化爐對流段熱平衡基本不變，也不需要增加與液氨（氨水）相關(guān)的設(shè)施。但其缺點(diǎn)是燒嘴制造廠家均無成功運(yùn)行的業(yè)績，超低NOx含量燒嘴價格高于傳統(tǒng)燒嘴。

最終確定在對流段模塊后設(shè)置選擇性催化還原法脫銷工藝（SCR）。

4.1 增加SCR脫氮環(huán)保設(shè)施后對裝置的影響

4.1.1 質(zhì)量和熱量平衡的影響

新增加的 SCR放置于煙道對流段和空氣預(yù)熱器中間，它的增加導(dǎo)致煙道煙氣增加阻力，對流段換熱盤管熱量平衡發(fā)生變化，導(dǎo)致?lián)Q熱面積不足，如果要提高換熱面積，那就需要增加對煙道氣的阻力，這是調(diào)整對流段模塊換熱面積的重要因素。

4.1.2 總投資及商業(yè)化運(yùn)營后的影響

在增加SCR 后，對流段模塊的換熱面積增加，尤其是高壓蒸汽換熱器增加換熱面積近一倍，鼓引風(fēng)機(jī)能力都不同程度增加，外加SCR 及其輔助設(shè)施，提高了總投資額。

在運(yùn)行中新增加了氨水用量及相關(guān)輔助設(shè)施的電耗和人工費(fèi)用。因新增的SCR 屬于氨水和煙道氣接觸后，吸收氮氧化物以降低其排放，今后的運(yùn)行波動是難免的，勢必將氨水夾帶到后續(xù)空氣預(yù)熱器，鼓風(fēng)機(jī)及煙囪，對今后轉(zhuǎn)化的長周期運(yùn)行造成隱患，任何一次非正常停車，就是提高運(yùn)行成本的因素。

5 結(jié)束語

這是選擇性催化還原法（SCR）首次在我國天然氣轉(zhuǎn)化爐煙道氣的實(shí)踐運(yùn)用，對天然氣化工達(dá)標(biāo)排放有深遠(yuǎn)的借鑒和示范意義，在實(shí)踐中肯定還會有其他問題的暴露，需要解決完善，以保證今后整個裝置長滿優(yōu)穩(wěn)定運(yùn)行。

Effect of Increasing Nitrogen Oxide Absorption System on Natural Gas Conversion

Fan Shao-yun

According to the new requirements of the Ministry of Environmental Protection on the emission of nitrogen oxides，the extension of the comprehensive utilization of kerosene and gas will reduce the nitrogen oxides emitted from the fl ue gas of the reformer to below the new national standard.This is the fi rst time that SCR has been used in natural gas chemical industry Of the application for the future of natural gas chemical projects played a role model.

natural gas ；transformation reaction ；SCR ；heat conservation

TE65

：B

：1003–6490（2017）07–0044–01

2017–05–24

范少禹（1982—），男，內(nèi)蒙古鄂爾多斯人，工程師，主要從事化工工藝工作。