CN103933859B - 一种用于丙烯腈装置尾气处理的scr脱硝*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于丙烯腈装置尾气处理的SCR脱硝***，包括主烟道、设于所述主烟道上的环抱式喷氨格栅装置、与该环抱式喷氨格栅装置连接的直通式氨空混合器以及与所述主烟道的输出端连接的卧式SCR反应器。经过本发明SCR脱硝***处理后的NOx排放浓度为25-30mg/Nm3（O2含量为8%，干基），大大低于国家对于排放烟气中氮氧化物浓度规定的标准100mg/Nm3（O2含量为8%，干基）。
Description
技术领域
本发明属于化工设备领域，涉及一种用于丙烯腈装置尾气处理的SCR脱硝***。
背景技术
目前，SCR脱硝***用于电力行业、钢铁行业及水泥行业居多，这些行业中尾气量都比较大，粉尘浓度高，氮氧化物浓度较高，需要的氨气的量也比较大，所以SCR脱硝***一般反应器是立式布置的，选取孔隙较大的板式催化剂，也不需要出入喇叭口设计，阻力虽大但也基本能满足工艺要求；而且喷氨装置是一管直通式的喷氨装置，虽氨气与尾气混合不均匀，但是耗氨量非常大的情况下，也基本能达到工艺的要求；氨空混合器一般采用导流筒体式，空气与氨气稍微混合在一起，就能满足工艺要求。
随着国家对环保的要求越来越严，石化或化工行业的中丙烯腈装置尾气SCR脱硝技术受到国家和企业的一致重视，而石化或化工行业中丙烯腈装置尾气SCR脱硝***用于尾气量不大，但氮氧化物浓度不高，但是又超出环保排放要求，需要氨气的量不大的的尾气处理中，立式SCR反应器（孔隙较大的板式催化剂、内件无导流设计）及一管直通式喷氨装置，以及导流筒体式氨空混合器，已经不能满足石化或化工行业尾气SCR脱硝技术的要求。
另外由于设备制作和施工精度不够等各种原因，立式SCR反应器和一管直通式喷氨装置无法做到NOX与氨气混合均匀的进入催化剂中充分反应来脱除氮氧化物，耗氨量也比较大，而且导流筒体式的氨空混合器所耗的空气量也非常大，这样也就无法彻底的脱除NOx，从而无法达到国家的环保排放要求。
发明内容
本发明的目的，就是为了解决上述问题而提供了一种适用石化或化工行业丙烯腈装置尾气SCR脱硝处理，使尾气中NOx与氨气均匀混合并在进入催化剂中混合均匀充分反应的SCR脱硝***。
本发明的目的是这样实现的：
本发明的一种用于丙烯腈装置尾气处理的SCR脱硝***，包括主烟道、设于所述主烟道上的环抱式喷氨格栅装置、与该环抱式喷氨格栅装置连接的直通式氨空混合器以及与所述主烟道的输出端连接的卧式SCR反应器，其中：
所述环抱式喷氨格栅装置包括套设于所述主烟道外的环状输送管，所述环状输送管的周向均布有若干喷氨支管，所述喷氨支管均沿所述主烟道的轴线方向延伸设置，且所述喷氨支管的一端与所述环状输送管连通，另一端与所述主烟道连通，所述喷氨支管与所述主烟道轴线的夹角为45°，所述环状输送管还设有一与其连通的氨空混合气管；
所述直通式氨空混合器包括壳体和氨气喷管，所述壳体由空气入口段、混合器主体和混合器出口段依次焊接而成，所述氨气喷管焊接在所述混合器主体上且靠近空气入口段处，所述混合器主体内壁的左、右两侧依次错位间隔固接有五块内挡板，所述内挡板与穿过所述混合器主体轴心线的竖直面的夹角均为60°，且所述内挡板沿所述混合器主体轴向的投影形状为半圆形，所述混合器出口段的输出端通过管道与所述环抱式喷氨格栅装置的氨空混合气管连接；
所述卧式SCR反应器包括横卧设置的反应器壳体和催化剂模块，所述反应器壳体包括依次连接的进口喇叭口、催化剂壳体和出口喇叭口，所述催化剂模块设于所述催化剂壳体内，所述催化剂模块包括呈立方柱形状的催化剂框架以及均布于所述催化剂框架内且水平设置的若干呈柱状的蜂窝状催化剂单元，所述催化剂框架的横截面为正方形，所述蜂窝状催化剂单元的横截面为长方形，所述催化剂框架进口端面的左、右侧和上侧与所述催化剂壳体内壁之间设有若干并列排布且相邻之间设有间隙的进口导流封板，所述催化剂框架出口端面的左、右侧和上侧与所述催化剂壳体内壁之间设有若干并列排布且相邻之间设有间隙的出口导流封板，所述进口喇叭口的输入端与所述主烟道的输出端连接。
上述的一种用于丙烯腈装置尾气处理的SCR脱硝***，其中，所述环抱式喷氨格栅装置还包括将所述环状输送管固定于所述主烟道上的若干根沿径向设置的支撑管，所述支撑管一端固定于所述主烟道的外壁上，另一端固定于所述环状输送管的内周面上。
上述的一种用于丙烯腈装置尾气处理的SCR脱硝***，其中，所述喷氨支管的数量为十根，所述支撑管与所述喷氨支管在所述环状输送管的周向上呈交叉分布。
上述的一种用于丙烯腈装置尾气处理的SCR脱硝***，其中，位于同侧内挡板的安装距离是位于异侧内挡板安装距离的两倍，位于异侧内挡板的安装距离为200-500mm。
上述的一种用于丙烯腈装置尾气处理的SCR脱硝***，其中，所述催化剂模块横向设有两个蜂窝状催化剂单元，竖向设有四个蜂窝状催化剂单元。
上述的一种用于丙烯腈装置尾气处理的SCR脱硝***，其中，所述进口导流封板和出口导流封板均为折叠板结构，包括依次连接的壳体固定部、弯折部和框架固定部，所述壳体固定部固定于所述催化剂壳体的内壁上，所述框架固定部固定于所述催化剂框架上，所述弯折部与所述催化剂壳体内壁之间的夹角为26度。
上述的一种用于丙烯腈装置尾气处理的SCR脱硝***，其中，所述相邻进口导流封板之间的间隙为10mm，所述相邻出口导流封板之间的间隙为10mm。
上述的一种用于丙烯腈装置尾气处理的SCR脱硝***，其中，所述催化剂壳体的顶面上设有一检修人孔。
经过本发明SCR脱硝***处理后的NOx排放浓度为25-30mg/Nm3（O2含量为8%，干基），大大低于国家对于排放烟气中的氮氧化物浓度规定的标准100mg/Nm3（O2含量为8%，干基）。
附图说明
图1是本发明的结构示意图;
图2是本发明中环抱式喷氨格栅装置的结构示意图；
图3是沿图2中A-A方向的示意图；
图4是本发明中直通式氨空混合器的结构示意图；
图5是图4的俯视图；
图6是本发明中卧式SCR反应器的结构示意图；
图7是本发明中催化剂模块的结构示意图；
图8是图6中B处的局部放大图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明作进一步说明。
请参阅图1，图中示出了本发明用于丙烯腈装置尾气处理的SCR脱硝***，包括主烟道1、设于主烟道1上的环抱式喷氨格栅装置2、与该环抱式喷氨格栅装置2连接的直通式氨空混合器3以及与主烟道1的输出端连接的卧式SCR反应器4。
请参阅图2和图3，图中示出了本发明中的环抱式喷氨格栅装置2，包括套设于主烟道1外的环状输送管22，环状输送管22的周向均布有十根喷氨支管23，喷氨支管23均沿主烟道1的轴线方向延伸设置，且喷氨支管23的一端与环状输送管22连通，另一端与主烟道1连通，喷氨支管23与主烟道1轴线的夹角α为45°。
环抱式喷氨格栅装置2还包括将环状输送管22固定于主烟道1上的九根沿径向设置的支撑管24，支撑管24一端固定于主烟道1的外壁上，另一端固定于环状输送管22的内周面上，支撑管24与喷氨支管23在环状输送管22的周向上呈交错分布，位于最底部的两根相邻的喷氨支管23之间环状输送管22上设有与其连通的氨空混合气管21，而无支撑管24。
环抱式喷氨格栅装置2采用不锈钢304制成，无论对通过的氨空混合气与尾气都有抗腐蚀作用。
环抱式喷氨格栅装置2中环状均匀布置的十根喷氨支管23能使氨空混合气均匀喷入主烟道1，同时，喷氨支管23入主烟道1的喷射角度为45℃，喷射方向顺着尾气方向，氨空混合气喷射的冲击力度较强，阻力小，耗氨量也小很多，使尾气中NOx与氨气混合充分并均匀，很好的解决了石化和化工等行业中SCR脱硝***中一管直通式喷氨装置后尾气氮氧化物NOx与氨气无法混合均匀的问题。
请参阅图4和图5，图中示出了本发明中的直通式氨空混合器3，包括壳体和氨气喷管34，壳体由空气入口段31、混合器主体32和混合器出口段33依次焊接而成，氨气喷管34焊接在混合器主体32上且靠近空气入口段31处，混合器主体32内壁的左、右两侧依次错位间隔固接有五块内挡板35，内挡板35与穿过混合器主体32轴心线的竖直面的夹角β均为60°，且内挡板35沿混合器主体32轴向的投影形状为半圆形，混合器出口段33的输出端通过管道与环抱式喷氨格栅装置2的氨空混合气管21连接。
位于同侧内挡板35的安装距离是位于异侧内挡板35安装距离的两倍，位于异侧内挡板的安装距离为200-500mm，优选300mm。
五块内挡板35左、右交替均匀布置能使氨气与空气混合更均匀，同时，本发明中内挡板35与气流方向成60°夹角，气流的冲击力度较强，易混合，阻力小，耗氨量也小很多。
相对于传统的导流筒体式氨空混合器，本发明中的直通式氨空混合器3适用石化或化工行业尾气SCR脱硝处理，并通过CFD（分析软件）模拟分析后，确认空气与氨气混合较充分均匀，具有氨气空气进入均匀，混合充分，安装方便精确，强度高，阻力小等优点。
请参阅图6和图7，图中示出了本发明中的卧式SCR反应器4，包括横卧设置的反应器壳体和催化剂模块44，反应器壳体包括依次连接的进口喇叭口41、催化剂壳体43和出口喇叭口46，催化剂模块44设于催化剂壳体43内，催化剂模块44包括呈立方柱形状的催化剂框架441以及均布于催化剂框架441内且水平设置的若干呈柱状的蜂窝状催化剂单元442，催化剂框架441的横截面为正方形，蜂窝状催化剂单元442的横截面为长方形，催化剂框架441靠近进口喇叭口41处的进口端面的左、右侧和上侧与催化剂壳体43内壁之间设有若干并列排布且相邻之间设有间隙的进口导流封板42，催化剂框架441靠近出口喇叭口46的出口端面的左、右侧和上侧与催化剂壳体43内壁之间设有若干并列排布且相邻之间设有间隙的出口导流封板45，催化剂模块44内蜂窝状催化剂单元442的排布为2×4，即横向设有两个蜂窝状催化剂单元442，竖向设有四个蜂窝状催化剂单元442，催化剂壳体43的顶面上设有一检修人孔47，进口喇叭口41的输入端与主烟道1的输出端连接。
请参阅图8，进口导流封板42和出口导流封板45均为折叠板结构，包括依次连接的壳体固定部421、弯折部422和框架固定部423，壳体固定部421固定于催化剂壳体43的内壁上，框架固定部423固定于催化剂框架4上，弯折部422与催化剂壳体21内壁之间的夹角γ为26度，相邻进口导流封板42之间的间隙为10mm，相邻出口导流封板45之间的间隙为10mm。
进口喇叭口41、出口喇叭口46以及进、出口导流封板42、45的设计，有一定的导流作用，使NOx与氨气混合气体能均匀导入催化剂模块44中，选用的孔隙较小的蜂窝状催化剂，模块横向排列，从而达到尾气中的氮氧化物与氨气均匀进入催化剂中并充分反应，NOx排放浓度达到国家环保要求。顶部设置了检修人孔47，设备检修及催化剂的更换都较为方便。
丙烯腈尾气经过尾气换热器回收余热后再进入本发明SCR脱硝***，通过环抱式喷氨格栅装置2和直通式氨空混合器3，以及卧式SCR反应器4对尾气进行联合脱硝处理，使尾气中NOx含量降至100mg/Nm3(干基，8%O2)以下，经过脱硝处理后的尾气排入烟囱。
以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变型，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴，应由各权利要求所限定。
Claims (8)
1.一种用于丙烯腈装置尾气处理的SCR脱硝***，其特征在于，它包括主烟道、设于所述主烟道上的环抱式喷氨格栅装置、与该环抱式喷氨格栅装置连接的直通式氨空混合器以及与所述主烟道的输出端连接的卧式SCR反应器，其中：
所述环抱式喷氨格栅装置包括套设于所述主烟道外的环状输送管，所述环状输送管的周向均布有若干喷氨支管，所述喷氨支管均沿所述主烟道的轴线方向延伸设置，且所述喷氨支管的一端与所述环状输送管连通，另一端与所述主烟道连通，所述喷氨支管与所述主烟道轴线的夹角为45°，所述环状输送管还设有一与其连通的氨空混合气管；
所述直通式氨空混合器包括壳体和氨气喷管，所述壳体由空气入口段、混合器主体和混合器出口段依次焊接而成，所述氨气喷管焊接在所述混合器主体上且靠近空气入口段处，所述混合器主体内壁的左、右两侧依次错位间隔固接有五块内挡板，所述内挡板与穿过所述混合器主体轴心线的竖直面的夹角均为60°，且所述内挡板沿所述混合器主体轴向的投影形状为半圆形，所述混合器出口段的输出端通过管道与所述环抱式喷氨格栅装置的氨空混合气管连接；
所述卧式SCR反应器包括横卧设置的反应器壳体和催化剂模块，所述反应器壳体包括依次连接的进口喇叭口、催化剂壳体和出口喇叭口，所述催化剂模块设于所述催化剂壳体内，所述催化剂模块包括呈立方柱形状的催化剂框架以及均布于所述催化剂框架内且水平设置的若干呈柱状的蜂窝状催化剂单元，所述催化剂框架的横截面为正方形，所述蜂窝状催化剂单元的横截面为长方形，所述催化剂框架进口端面的左、右侧和上侧与所述催化剂壳体内壁之间设有若干并列排布且相邻之间设有间隙的进口导流封板，所述催化剂框架出口端面的左、右侧和上侧与所述催化剂壳体内壁之间设有若干并列排布且相邻之间设有间隙的出口导流封板，所述进口喇叭口的输入端与所述主烟道的输出端连接。
2.如权利要求1所述的一种用于丙烯腈装置尾气处理的SCR脱硝***，其特征在于，所述环抱式喷氨格栅装置还包括将所述环状输送管固定于所述主烟道上的若干根沿径向设置的支撑管，所述支撑管一端固定于所述主烟道的外壁上，另一端固定于所述环状输送管的内周面上。
3.如权利要求2所述的一种用于丙烯腈装置尾气处理的SCR脱硝***，其特征在于，所述喷氨支管的数量为十根，所述支撑管与所述喷氨支管在所述环状输送管的周向上呈交叉分布。
4.如权利要求1所述的一种用于丙烯腈装置尾气处理的SCR脱硝***，其特征在于，位于同侧内挡板的安装距离是位于异侧内挡板安装距离的两倍，位于异侧内挡板的安装距离为200-500mm。
5.如权利要求1所述的一种用于丙烯腈装置尾气处理的SCR脱硝***，其特征在于，所述催化剂模块横向设有两个蜂窝状催化剂单元，竖向设有四个蜂窝状催化剂单元。
6.如权利要求1所述的一种用于丙烯腈装置尾气处理的SCR脱硝***，其特征在于，所述进口导流封板和出口导流封板均为折叠板结构，包括依次连接的壳体固定部、弯折部和框架固定部，所述壳体固定部固定于所述催化剂壳体的内壁上，所述框架固定部固定于所述催化剂框架上，所述弯折部与所述催化剂壳体内壁之间的夹角为26度。
7.如权利要求1所述的一种用于丙烯腈装置尾气处理的SCR脱硝***，其特征在于，相邻的所述进口导流封板之间的间隙为10mm，相邻的所述出口导流封板之间的间隙为10mm。
8.如权利要求1所述的一种用于丙烯腈装置尾气处理的SCR脱硝***，其特征在于，所述催化剂壳体的顶面上设有一检修人孔。
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