高含氨含硫尾气的处理工艺的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种高含氨含硫尾气的处理工艺，高含氨尾气、高含硫尾气和助燃空气经预热器预热后进入热氧化炉，在高温下发生热氧化反应，使尾气中的NH3大部分转化为N2，H2S、COS、S以及CO被氧化为SO2、CO2和H2O；热氧化炉出口的高温气体经过余热回收系统，余热回收后的烟气进入后续的SCO反应器，将NOx催化还原成N2，并将未被氧化的H2S、HCN、NH3转化为SO2、二氧化碳、氮气和水，其中：热氧化炉的反应温度为600～1800℃，热氧化炉的操作压力为0～30Kpa；SCO反应器的反应温度为300～750℃，SCO反应器的操作压力为0～25Kpa。本发明适用于处理工业过程排出的含硫含氨尾气。
【专利说明】
高含氨含硫尾气的处理工艺
技术领域
[0001] 本发明涉及一种高含氨含硫尾气的处理工艺，是一种工业过程排放的含硫含氨废 气的处理方法；具体涉及高含氨尾气的热氧化处理和含硫、N0J1气选择性催化处理工艺。
【背景技术】
[0002] 石油、煤炭、天然气Η大化石原料的使用过程都会伴随硫系化合物的产生，S〇2、 H2S、COS、硫醇、SO3等各种硫的化合物都会给环境造成污染。在大气中，二氧化硫会氧化而 成硫酸雾或硫酸盐气溶胶，是环境酸化的重要前驱物。在一些石油化工、煤化工过程中，不 但会产生高含硫的尾气，还会同时生成高含氨的尾气，比如在煤气化制氨过程中，就会同时 产生高含硫和高含氨的尾气。S〇2和NH3都会给人体和环境造成极大的损害，煤气化制氨联 合装置排放尾气中含有HzS、COS、N&、HCN、甲醇、C0等污染环境的有害气体，因此寻求一种 高效的高含氨含硫处理工艺迫在眉睫。
[0003] 常见的高含硫含氨尾气处理工艺如下：
[0004] (1)双培汽提氨回收工艺（SW巧
[0005] 高含氨尾气来自于含氨废水的酸性水汽提装置，目前国内大部分的炼油和煤化工 装置的酸性废水均采用此方法处理。对于高含氨酸性废水，一般采用双培加压汽提+氨精 制的方式回收高纯度液氨。该技术的特点是采用蒸汽将氨从废水中汽提，再利用结晶-吸 附法将氨精制，得到高纯液氨。
[0006] 优点是可从废水中回收高纯度的液氨，并且净化水质较容易控制。缺点是该工艺 过程蒸汽耗量大，运行成本较高；获得液氨产品需压缩冷凝等进一步能源消耗，加之液氨产 品市场的持续低迷，实例核算后经济效益不佳；整个流程复杂、占地面积大。
[0007] (2)直接注入法烧氨工艺灯0)
[0008] 直接注入法烧氨工艺是将高含氨尾气和含硫尾气一起注入Claus制硫炉焚烧的 工艺。该技术将含氨尾气与含硫尾气一起焚烧，为保证NH3的转化率，制硫炉的操作温度需 控制在125(TC W上，同时需控制酸性气的水含量。
[0009] 优点是操作弹性大、控制过程自动化程度高；布局紧凑、占地面积少。存在问题有： 焚烧炉在125(TC W上高温下操作，当酸性气中HzS含量<85%，需补充大量燃料W维持炉膛 温度，导致操作难度加大、运行成本增加；在燃料和C〇2存在的情况下，会产生COS和CS 2等 难W去除的副产物；尾气中的HCN几乎无法通过热力焚烧去除；在高温下，不可避免的会有 部分NHs转化成NO、，考虑后续NOy处理，传统的SCR脱硝工艺在确保NO、达标排放的同时， 却难W避免氨逃逸现象。
[0010] (3)硫回收尾气加氨还原工艺（SCOT)
[0011] 在常规的硫礙回收装置中，由于Claus反应化学平衡的限制，即使使用活性较高 的催化剂和多级转化工艺，其硫礙回收率最高也只能达到95%左右。其余未转化的硫多W 单质硫S8和的形式进入硫回收装置的尾气中。针对硫回收装置的尾气，目前普遍采用 的是尾气加氨还原工艺（SCOT)。即为还原剂，将硫回收尾气中的硫化物在催化剂作用 下还原成HzS，再采用醇胺溶液选择性吸收HzS，回收的HzS再返回硫礙回收装置制硫。特征 是采用加氨还原催化剂，需要向系统补加氨气。
[0012] 该技术的优点是硫礙回收率高，对总硫回收率影响较小；在各种进料和尾气流量 范围下均可使用，装置波动时也能保持较高回收率；操作弹性大、控制过程自动化程度高。 缺点是系统投资较高，操作费用较高；需要补加氨气，对系统安全要求较高；一般急冷培采 用注氨或注碱的方式消除腐蚀，醇胺吸收系统易发泡，操作复杂；尾气中的HCN基本无法去 除。
[0013] 现有技术虽各有利弊，但在针对高含氨含硫尾气的综合处理上，均存在着尾气不 达标，HzS、畑3、肥N、ΝΟχ难W去除，补加燃料增加运行成本，经济效益不明显等问题。
【发明内容】
[0014] 针对W上技术在处理高含氨含硫尾气时存在的诸多缺陷，根据本发明的实施例， 希望提供一种尾气脱硫脱氨工艺，使难处理的硫化物、Ν&、HCN、NOy等污染物全部达到排放 标准，同时实现较少燃料消耗、稳定副产蒸汽、较低运行费用等优势，达到非常好的经济效 益和环保效益。
[0015] 根据一个实施例，本发明提供的一种高含氨含硫尾气处理工艺，其创新点在于：将 高含氨尾气、高含硫尾气和助燃空气经预热器预热后进入热氧化炉，在高温下发生热氧化 反应，使尾气中的NHs大部分转化为N 2, H2S、C0S、S W及C0被氧化为S化、C〇2和Η 2〇 ;热氧化 炉出口的高温气体经过余热回收系统，余热回收后的烟气进入后续的SCO反应器，将NOy催 化还原成成，将未被氧化的HzS，HCN，NHs转化为SO 2、二氧化碳、氮气和水，其中：
[0016] 热氧化炉的进口温度为200~50(TC，出口温度为600~180(TC，热氧化炉的操作 压力为0~30Kpa ;
[0017] SCO反应器的进口温度为200~40(TC，出口温度为300~750°C ;
[001引 SCO反应器的操作压力为0~25化a ;
[0019] 根据一个实施例，本发明前述高含氨含硫尾气的处理工艺中，SCO反应器可W将尾 气中的NOy、W及难W处理的NHs和HCN转化为N 2,并将HzS转化为S化。其具有转化率高，选 择性好；抗机械/声波冲击能力高、热稳定性好、压降小、易于清洗、使用寿命长的特点。
[0020] 相对于其他尾气脱硫脱氨工艺，本发明能够一次性将炼油、石化、煤化工和热电等 工业过程中产生的高含氨尾气、含硫尾气处理至达到排放标准。本发明与热力焚烧技术 (TO)相比，可将难处理的硫化物、NH3、HCN、N0y等污染物全部处理达标，同时燃料消耗很少、 副产蒸汽量多、蒸汽产生稳定、运行费用很低。相比热力焚烧技术（TO)，本发明中提供的技 术每年可多产生高达几千万人民币的效益，且系统开车安全快速，运行稳定。本发明几乎不 消耗燃料气，仅需在开车阶段补加燃料气对系统进行开工预热，正常运行时，不需补充燃料 也可维持炉膛温度，此时燃烧器W低火位连续运行，燃料消耗量很小。本发明工艺流程中设 置了余热回收系统，通过回收反应热副产蒸汽。本发明不仅解决了同时脱硫脱氨的技术难 题，特别是高含氨尾气的综合处理，并且给用户带来了可观的副产收益，具备非常良好的经 济效益和社会效益。
【附图说明】
[0021] 图1是本发明高含氨含硫尾气处理工艺的工艺流程图。
[0022] 其中，1为热氧化炉；2为余热回收设备；3为SCO反应器；4为预热器。
【具体实施方式】
[0023] 下面结合附图和具体实施例，进一步阐述本发明。送些实施例应理解为仅用于说 明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明记载的内容之后，本领域技术 人员可W对本发明作各种改动或修改，送些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限 定的范围。
[0024] 如图1所示，本发明W下实施例中，高含氨含硫尾气的处理工艺流程为；含氨废 气、含硫尾气和助燃空气经预热器4预热后进入热氧化炉1，在高温下发生热氧化反应，使 尾气中的NH3大部分转化为N2,将尾气中的H2S、C0S、S W及C0氧化为S〇2、C〇2和H20。热氧 化炉出口的高温气体首先经过余热回收系统2,余热回收后的烟气进入后续的选择性催化 氧化反应器，即SCO反应器3,将NOy催化还原成N 2,将未转化的HzS，HCN，NHs转化为SO 2、二 氧化碳、氮气和水。SCO反应器3出口气体经预热器4加热原料气或助燃空气，此后该股含 S〇2的净化尾气送入后续SO 2处理单元。
[0025] 本发明W下实施例中，所述的余热回收系统2可W采用余热锅炉、省煤器或两者 的组合。
[0026] 如图1所示，本发明W下实施例的处理工艺流程中，在SCO反应器3中还可引入一 股含氨的尾气或氨气作还原剂。
[0027] 本发明W下实施例中，SCO反应器3中所用催化剂为常见的贵金属催化剂、廉价金 属催化剂或金属氧化物催化剂。
[0028] 本发明W下实施例的处理工艺流程中，从SCO反应器3出来的热尾气可用于加热 含氨尾气、含硫尾气和助燃空气中的任意一种或几种的组合。
[0029] 本发明W下实施例的处理工艺流程中，所述的预热器4可采用板式换热器或管壳 式换热器或翅片管换热器或热管换热器。
[0030] 本发明W下实施例中，使用某装置排放的高含氨含硫废气数据，经测定该尾气的 组成如下表1-2所示：
[0031] 表1高含氨尾气组成
[0032]
[0033]
[0034] 表2含硫尾气组^志
' '
[0035]
[0036]
[0037] 实施例1
[0038] 如图1所示，高含氨、含硫尾气进入热氧化炉，入口物料温度控制在20(TC，反应温 度控制在温度为65(TC，操作压力控制在2. 5化a。SCO反应器的进口温度控制在26(TC，反 应温度控制在38(TC，操作压力控制在3化a。净化尾气送入后续S化吸收单元或硫回收单 τη 〇
[0039] 经测定，净化尾气中其他组分含量为；非甲焼总姪《103mg/Nm3, Ν0χ《 189mg/Nm3， 肥N《1. 8mg/Nm3,畑3《5mg/Nm3。
[0040] 实施例2
[0041] 如图1所示，高含氨、含硫尾气进入热氧化炉，入口物料温度控制在25(TC，反应温 度控制在温度为82(TC，操作压力控制在6.化pa。SCO反应器的进口温度控制在308°C，反 应温度控制在42(TC，操作压力控制在6. 6化曰。净化尾气送入后续S化吸收单元或硫回收 单元。
[004引经测定，净化尾气中其他组分含量为；非甲焼总姪《82mg/Nm3, Ν0χ《 163mg/Nm3， 肥N《1. 6mg/Nm3,畑3《4mg/Nm3。
[004引 实施例3
[0044] 如图1所示，高含氨、含硫尾气进入热氧化炉，入口物料温度控制在30(TC，反应温 度控制在温度为1035°C，操作压力控制在12. 5化a。SCO反应器的进口温度控制在395°C， 反应温度控制在53(TC，操作压力控制在8. 5化a。净化尾气送入后续S〇2吸收单元或硫回 收单元。
[004引经测定，净化尾气中其他组分含量为；非甲焼总姪《54mg/Nm3, Ν0χ《 140mg/Nm3， 肥N《1. 9mg/Nm3,畑3《4mg/Nm3。
[004引 实施例4
[0047] 如图1所示，高含氨、含硫尾气进入热氧化炉，入口物料温度控制在23(TC，反应温 度控制在温度为119(TC，操作压力控制在16. 3化a。SCO反应器的进口温度控制在37(TC， 反应温度控制在59(TC，操作压力控制在17. 0化a。净化尾气送入后续S〇2吸收单元或硫回 收单元。
[004引经测定，净化尾气中其他组分含量为；非甲焼总姪《67mg/Nm3, Ν0χ《 mmg/Nm3， 肥N《1. 7mg/Nm3,畑3《3mg/Nm3。
[0049] 实施例5
[0050] 如图1所示，高含氨、含硫尾气进入热氧化炉，入口物料温度控制在28(TC，反应温 度控制在温度为135(TC，操作压力控制在21. 5化a。SCO反应器的进口温度控制在38(TC， 反应温度控制在692°C，操作压力控制在16. 8化a。净化尾气送入后续S〇2吸收单元或硫回 收单元。
[005。 经测定，净化尾气中其他组分含量为；非甲焼总姪《89mg/Nm3, Ν0χ《 137mg/Nm3， 肥N《1. 8mg/Nm3,畑3《3mg/Nm3。
[00閲 实施例6
[0053] 如图1所示，高含氨、含硫尾气进入热氧化炉，入口物料温度控制在36(TC，反应温 度控制在温度为149(TC，操作压力控制在19. 6化a。SCO反应器的进口温度控制在395°C， 反应温度控制在70(TC，操作压力控制在7. 5化a。净化尾气送入后续S〇2吸收单元或硫回 收单元。
[0054] 经测定，净化尾气中其他组分含量为；非甲焼总姪《37mg/Nm3, Ν0χ《 154mg/Nm3， 肥N《1. 9mg/Nm3,畑3《4mg/Nm3。
[00财 实施例7
[0056] 如图1所示，高含氨、含硫尾气进入热氧化炉，入口物料温度控制在40(TC，反应温 度控制在温度为160(TC，操作压力控制在11. 4化a。SCO反应器的进口温度控制在40(TC， 反应温度控制在71(TC，操作压力控制在17. 5化a。净化尾气送入后续S〇2吸收单元或硫回 收单元。
[0057] 经测定，净化尾气中其他组分含量为；非甲焼总姪《41mg/Nm3, Ν0χ《 157mg/Nm3， 肥N《1. 9mg/Nm3,畑3《4mg/Nm3。
[0058] 实施例8
[0059] 如图1所示，高含氨、含硫尾气进入热氧化炉，入口物料温度控制在48(TC，反应温 度控制在温度为1705°C，操作压力控制在25. 8化a。SCO反应器的进口温度控制在38(TC， 反应温度控制在625°C，操作压力控制在7. 8化a。净化尾气送入后续S〇2吸收单元或硫回 收单元。
[0060] 经测定，净化尾气中其他组分含量为；非甲焼总姪《63mg/Nm3, Ν0χ《 160mg/Nm3， 肥N《1. 8mg/Nm3,畑3《5mg/Nm3。
[00川 实施例9
[0062] 如图1所示，高含氨、含硫尾气进入热氧化炉，入口物料温度控制在29(TC，反应温 度控制在温度为162(TC，操作压力控制在22. 0化a。SCO反应器的进口温度控制在385°C， 反应温度控制在62(TC，操作压力控制在18. 0化a。净化尾气送入后续S〇2吸收单元或硫回 收单元。
[006引经测定，净化尾气中其他组分含量为；非甲焼总姪《71mg/Nm3, Ν0χ《 153mg/Nm3， 肥N《1. 6mg/Nm3,畑3《4mg/Nm3。
[0064] 实施例10
[0065] 如图1所示，高含氨、含硫尾气进入热氧化炉，入口物料温度控制在31(TC，反应温 度控制在温度为178(TC，操作压力控制在12. 3化a。SCO反应器的进口温度控制在32(TC， 反应温度控制在44(TC，操作压力控制在8. 5化a。净化尾气送入后续S〇2吸收单元或硫回 收单元。
[0066] 经测定，净化尾气中其他组分含量为；非甲焼总姪《58mg/Nm3, Ν0χ《 131mg/Nm3， 肥N《1. 7mg/Nm3,畑3《5mg/Nm3。
【主权项】
1. 一种高含氨含硫尾气的处理工艺，其特征在于：高含氨尾气、高含硫尾气和助燃空 气经预热器预热后进入热氧化炉，在高温下发生热氧化反应，使尾气中的nh 3大部分转化为 N2, H2S、COS、S以及C0被氧化为S02、0)2和Η 20 ;热氧化炉出口的高温气体经过余热回收系 统，余热回收后的烟气进入后续的SCO反应器，将Ν0Χ催化还原成Ν 2，并将未被氧化的H2S、 hcn、nh3转化为S02、二氧化碳、氮气和水，其中： 热氧化炉的反应温度为600~1800°C，热氧化炉的操作压力为0~30Kpa ; SCO反应器的反应温度为300~750°C，SCO反应器的操作压力为0~25Kpa。2. 按权利要求1所述的高含氨含硫尾气的处理工艺，其特征在于：所述的余热回收系 统为余热锅炉、省煤器或两者的组合。3. 按权利要求1所述的高含氨含硫尾气的处理工艺，其特征在于：在SCO反应器中引 入一股含氨的尾气或氨气作还原剂。4. 按权利要求1或3所述的高含氨含硫尾气的处理工艺，其特征在于：在SCO反应器 中，N0X发生催化反应生成N 2，未反应的H2S、COS和S转化为S02。5. 按权利要求4所述的高含氨含硫尾气的处理工艺，其特征在于：SC0反应器中所用催 化剂为贵金属催化剂、廉价金属催化剂或金属氧化物催化剂。6. 按权利要求1所述的高含氨含硫尾气的处理工艺，其特征在于：从SCO反应器出来 的热尾气可用于加热含氨尾气、含硫尾气和助燃空气中的任意一种或几种的组合。7. 按权利要求1所述的高含氨含硫尾气的处理工艺，其特征在于：所述的预热器采用 板式换热器或管壳式换热器或翅片管换热器或热管换热器。
【文档编号】B01D53/48GK105983305SQ201510062235
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2015年2月6日
【发明人】赵小平, 熊孟, 李霜霜, 高玉明, 魏生桂, 寿启立
【申请人】上海东化环境工程有限公司