分子篩裝置尾氣顆粒物及氨排放量的影響因素

郭璞(中油長(zhǎng)汀催化劑有限公司，福建 長(zhǎng)汀 366300)

1 超穩(wěn)分子篩裝置尾氣處理單元工藝原理

1.1 湍沖除塵機(jī)理

湍沖洗滌工藝技術(shù)其主要原理是根據(jù)撞擊學(xué)理論。其基本構(gòu)思是使兩股氣體或氣液兩相沿著同軸相向流動(dòng)撞沖，由于慣性顆粒穿過(guò)撞擊面滲向反向流，并來(lái)回做減幅振蕩運(yùn)動(dòng)。從急冷塔噴嘴口向上噴出的液體，由于在截面上不同位置而不同的自身旋轉(zhuǎn)離心力的作用下，均勻呈輻射狀擴(kuò)散，由中向外封住逆噴塔筒體，并且使液體在微觀上旋轉(zhuǎn)翻騰，由于氣體與極大的且迅速更新的液體表面湍沖接觸，便產(chǎn)生顆粒捕集、反應(yīng)吸收和氣體急冷等作用，達(dá)到氣體凈化處理的目的，能同時(shí)去除粉塵、HCl、NH3，從而達(dá)到凈化效果。

1.2 化學(xué)反應(yīng)機(jī)理

超穩(wěn)分子篩尾氣除塵洗滌系統(tǒng)，由于氨氣溶于補(bǔ)充水中生成堿性氨水溶液，吸收氨氣所需的液氣比和噴嘴數(shù)量的選擇是依據(jù)氨氣的入口濃度、排放的需求和飽和氣體的溫度來(lái)決定。同時(shí)采用25%稀硫酸溶液作為吸收劑吸收尾氣中NH3的備用手段，與稀硫酸溶液進(jìn)行酸堿中和反應(yīng)。

1.3 濕式靜電除塵器工作原理

濕式靜電除塵器工作原理是通過(guò)直流高壓發(fā)生器，將交流電變成直流電送至除塵器的陽(yáng)極管束和陰極系統(tǒng)，其中的含濕粒子分子被電離，瞬間產(chǎn)生大量的電子和正、負(fù)離子，這些電子及離子在電場(chǎng)力的作用下作定向運(yùn)動(dòng)，構(gòu)成了捕集含濕粒子的媒介。上述帶負(fù)電子微粒荷電，在高壓電場(chǎng)力的作用下，定向運(yùn)動(dòng)抵達(dá)到捕集的陽(yáng)極管束內(nèi)面板上，荷電粒子在極板上釋放電子，于是含濕粒子被集聚，在重力作用下流到或被沖洗至除塵器下方的循環(huán)液體系中，這樣就達(dá)到了凈化除塵除霧的目的。

2 超穩(wěn)分子篩裝置尾氣處理單元工藝流程說(shuō)明

超穩(wěn)分子篩裝置一、二焙尾氣，由布袋出口風(fēng)機(jī)分別自上而下垂直地送入到尾氣吸收單元激冷塔中，尾氣在激冷塔內(nèi)與來(lái)自逆噴漿液循環(huán)泵輸送的，經(jīng)逆噴噴嘴自下向上噴射的循環(huán)濕捕液逆流接觸，尾氣與濕捕液充分接觸進(jìn)行傳質(zhì)、降溫，使氣體激冷降溫并吸濕達(dá)到飽和狀態(tài)，煙氣中的大部分顆粒物以及NH3氣體被濕捕液吸收進(jìn)入液相。

激冷塔內(nèi)的氣、液一起進(jìn)入綜合塔，預(yù)洗滌除塵降溫后的尾氣上升進(jìn)入文丘里洗滌段，上升氣體經(jīng)過(guò)文丘里管變速受壓后，氣體中攜帶的氣泡迸裂，再經(jīng)過(guò)文丘里管上部的螺旋噴頭噴下的文丘里段循環(huán)濕捕液進(jìn)一步洗滌除塵，然后進(jìn)入綜合塔頂部的人字形除沫器，除去氣體中攜帶的小液滴后進(jìn)入濕式靜電除塵器，通過(guò)靜電除塵方式使尾氣中的細(xì)微顆粒得到捕集，最終處理達(dá)標(biāo)的裝置尾氣經(jīng)濕式電除塵器上部的煙囪排入大氣。

3 超穩(wěn)分子篩一、二焙尾氣組成分析及尾氣顆粒物吸收效率

3.1 一、二焙尾氣(吹掃氣及煙氣)的特性

分子篩在干燥和焙燒階段，產(chǎn)生大量的高分子篩含量的吹掃氣及天然氣燃燒形成的煙氣。其中吹掃氣具有溫度較高(400～600 ℃)、粉塵含量高、含有腐蝕性酸性氣體和容易結(jié)晶的銨鹽等特點(diǎn)，而天然氣燃燒形成的煙氣中主要包含大量的二氧化碳、少量的氮氧化物和二氧化硫。這些產(chǎn)物形成了超穩(wěn)分子篩一、二焙尾氣的特性。

3.2 尾氣中各類(lèi)污染物組成分析

超穩(wěn)分子篩尾氣的污染物主要由二氧化硫、氮氧化物、氨、顆粒物等組成。尾氣中的氮氧化物和二氧化硫一方面由分子篩中所含的硝酸鹽和硫酸鹽分解產(chǎn)生；另一方面由天然氣燃燒時(shí)產(chǎn)生。氨主要來(lái)源于銨離子分解產(chǎn)生。顆粒物的主要組成是分子篩顆粒。在分子篩實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，二氧化硫排放濃度非常低，基本在5.0 mg/Nm3以下，且從未出現(xiàn)排放波動(dòng)，因此不對(duì)其進(jìn)行具體分析。

4 尾氣處理單元顆粒物及氨排放量影響因素分析

4.1 尾氣處理單元顆粒物排放量影響因素分析

4.1.1 濕式靜電除塵器檔位調(diào)整對(duì)尾氣顆粒物排放量的影響

DCS崗位操作人員根據(jù)裝置尾氣排口污染物濃度數(shù)值以及變化趨勢(shì)及時(shí)調(diào)整濕式電除塵器的運(yùn)行檔位和吸收液的補(bǔ)充量，保證外排污染物濃度達(dá)標(biāo)。隨著檔位越高，顆粒物濃度明顯下降，但耗電量越大，耗能越多。隨著顆粒物濃度的下降，濕式靜電除塵器除塵效率也出現(xiàn)了明顯下降，總體趨勢(shì)呈指數(shù)下降趨勢(shì)。

4.1.2 尾氣處理單元廢水懸浮物含量對(duì)顆粒物排放量的影響

2017年至今，超穩(wěn)分子篩裝置尾氣處理單元建成投用已經(jīng)一年有余，運(yùn)行基本平穩(wěn)。通過(guò)對(duì)尾氣吸收后排放的顆粒物采樣分析數(shù)據(jù)與尾氣處理單元綜合塔廢水懸浮物采樣分析數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，如圖1所示。

圖1 懸浮物含量與顆粒物排放量對(duì)比

由圖1中可以看出當(dāng)綜合塔廢水中懸浮物含量較高時(shí)，尾氣排放的顆粒物數(shù)據(jù)也相對(duì)較高，當(dāng)廢水中懸浮物含量較低時(shí)，尾氣排放的顆粒物數(shù)據(jù)也相對(duì)較低。通過(guò)對(duì)比分析，可以看出尾氣處理單元廢水懸浮物的含量與尾氣顆粒物排放濃度存在正相關(guān)關(guān)系。因此在生產(chǎn)過(guò)程中，如出現(xiàn)顆粒物排放濃度明顯升高時(shí)，通過(guò)分析綜合塔廢水中懸浮物含量來(lái)查找原因。并通過(guò)改進(jìn)相關(guān)操作條件來(lái)控制綜合塔廢水中懸浮物含量，進(jìn)而控制尾氣中顆粒物濃度。

4.2 尾氣處理單元氨排放量影響因素分析

4.2.1 尾氣處理單元廢水懸浮物與氨氮含量的對(duì)比分析

通過(guò)對(duì)尾氣處理單元廢水懸浮物及氨氮含量采樣分析，分析數(shù)據(jù)如圖2所示。

通過(guò)圖2中數(shù)據(jù)對(duì)比分析，綜合塔廢水中的懸浮物和氨氮含量存在明顯的正相關(guān)性，隨著懸浮物的升高，氨氮含量也會(huì)明顯升高。初步判斷，分子篩經(jīng)過(guò)硫酸銨溶液交換后分子篩中含有較多的銨根離子。這部分銨根離子隨著未被布袋捕集的分子篩進(jìn)入了尾氣處理單元從而被進(jìn)一步吸收捕集。

圖2 懸浮物含量與氨氮含量對(duì)比

4.2.2 尾氣處理單元廢水氨氮含量對(duì)氨排放量影響的分析

通過(guò)尾氣處理單元廢水氨氮含量與氨排放量進(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)比分析，具體如圖3所示。

圖3 氨氮含量與氨排放量對(duì)比

通過(guò)圖3中對(duì)比，我們發(fā)現(xiàn)懸浮物中氨氮含量對(duì)氨排放有著明顯影響，隨著廢水懸浮物中氨氮含量的升高，尾氣氨排放量也相對(duì)升高。

由于尾氣中的氨主要是硫酸銨交換帶入的。硫酸銨交換后的分子篩上帶有大量的銨離子。銨離子在260 ℃下分解釋放出氨，因此尾氣中氨主要受交換的硫酸銨投料比的影響。但綜合分析尾氣處理單元廢水懸浮物與氨氮含量的對(duì)比情況和尾氣處理單元廢水氨氮含量對(duì)氨排放的對(duì)比情況我們可以看出，尾氣中的氨還明顯受到了綜合塔吸收的分子篩的影響。隨著尾氣塔吸收的分子篩濃度的升高，尾氣中氨的排放量也明顯上升。

5 結(jié)語(yǔ)

尾氣處理單元在催化劑廠超穩(wěn)分子篩裝置的應(yīng)用，回收捕集了尾氣中大量的分子篩顆粒物及氮氧化物，降低了排空尾氣的顆粒物及氨含量，很好的滿足了分子篩生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)的需要。

(1)通過(guò)調(diào)整布袋除塵器進(jìn)氣溫度，控制煙氣的氧含量，視布袋內(nèi)外壓差變化合理調(diào)整噴吹風(fēng)壓和頻次等方面來(lái)提高布袋除塵器的運(yùn)行水平及布袋除塵器的捕集效率，從而達(dá)到既能合理節(jié)約生產(chǎn)成本又能保證尾氣顆粒物排放量達(dá)標(biāo)的目的。

(2)通過(guò)對(duì)布袋除塵器運(yùn)行的平穩(wěn)操作，有效控制了綜合塔廢水中的懸浮物含量，根據(jù)裝置尾氣排口顆粒物濃度數(shù)值，可以適當(dāng)調(diào)整濕式電除塵器運(yùn)行在較低(2～3)檔位，一方面可有效節(jié)約用電成本，另一方面保證尾氣顆粒物排放量達(dá)標(biāo)。

(3)通過(guò)控制交換過(guò)程硫酸銨的投料比及綜合塔廢水中的懸浮物含量，可以從分子篩生產(chǎn)過(guò)程的源頭有效降低分子篩生產(chǎn)成本，提高分子篩收率，同時(shí)降低了尾氣顆粒物及氨含量，保證尾氣顆粒物及氨排放量達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。