分子篩裝置尾氣顆粒物及氨排放量的影響因素

郭璞(中油長汀催化劑有限公司，福建 長汀 366300)

1 超穩分子篩裝置尾氣處理單元工藝原理

1.1 湍沖除塵機理

湍沖洗滌工藝技術其主要原理是根據撞擊學理論。其基本構思是使兩股氣體或氣液兩相沿著同軸相向流動撞沖，由于慣性顆粒穿過撞擊面滲向反向流，并來回做減幅振蕩運動。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離心力的作用下，均勻呈輻射狀擴散，由中向外封住逆噴塔筒體，并且使液體在微觀上旋轉翻騰，由于氣體與極大的且迅速更新的液體表面湍沖接觸，便產生顆粒捕集、反應吸收和氣體急冷等作用，達到氣體凈化處理的目的，能同時去除粉塵、HCl、NH3，從而達到凈化效果。

1.2 化學反應機理

超穩分子篩尾氣除塵洗滌系統，由于氨氣溶于補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量的選擇是依據氨氣的入口濃度、排放的需求和飽和氣體的溫度來決定。同時采用25%稀硫酸溶液作為吸收劑吸收尾氣中NH3的備用手段，與稀硫酸溶液進行酸堿中和反應。

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直流高壓發生器，將交流電變成直流電送至除塵器的陽極管束和陰極系統，其中的含濕粒子分子被電離，瞬間產生大量的電子和正、負離子，這些電子及離子在電場力的作用下作定向運動，構成了捕集含濕粒子的媒介。上述帶負電子微粒荷電，在高壓電場力的作用下，定向運動抵達到捕集的陽極管束內面板上，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液體系中，這樣就達到了凈化除塵除霧的目的。

2 超穩分子篩裝置尾氣處理單元工藝流程說明

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

激冷塔內的氣、液一起進入綜合塔，預洗滌除塵降溫后的尾氣上升進入文丘里洗滌段，上升氣體經過文丘里管變速受壓后，氣體中攜帶的氣泡迸裂，再經過文丘里管上部的螺旋噴頭噴下的文丘里段循環濕捕液進一步洗滌除塵，然后進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入濕式靜電除塵器，通過靜電除塵方式使尾氣中的細微顆粒得到捕集，最終處理達標的裝置尾氣經濕式電除塵器上部的煙囪排入大氣。

3 超穩分子篩一、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晶的銨鹽等特點，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。這些產物形成了超穩分子篩一、二焙尾氣的特性。

3.2 尾氣中各類污染物組成分析

超穩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生；另一方面由天然氣燃燒時產生。氨主要來源于銨離子分解產生。顆粒物的主要組成是分子篩顆粒。在分子篩實際生產過程中，二氧化硫排放濃度非常低，基本在5.0 mg/Nm3以下，且從未出現排放波動，因此不對其進行具體分析。

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整對尾氣顆粒物排放量的影響

DCS崗位操作人員根據裝置尾氣排口污染物濃度數值以及變化趨勢及時調整濕式電除塵器的運行檔位和吸收液的補充量，保證外排污染物濃度達標。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了明顯下降，總體趨勢呈指數下降趨勢。

4.1.2 尾氣處理單元廢水懸浮物含量對顆粒物排放量的影響

2017年至今，超穩分子篩裝置尾氣處理單元建成投用已經一年有余，運行基本平穩。通過對尾氣吸收后排放的顆粒物采樣分析數據與尾氣處理單元綜合塔廢水懸浮物采樣分析數據進行對比分析，如圖1所示。

圖1 懸浮物含量與顆粒物排放量對比

由圖1中可以看出當綜合塔廢水中懸浮物含量較高時，尾氣排放的顆粒物數據也相對較高，當廢水中懸浮物含量較低時，尾氣排放的顆粒物數據也相對較低。通過對比分析，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關系。因此在生產過程中，如出現顆粒物排放濃度明顯升高時，通過分析綜合塔廢水中懸浮物含量來查找原因。并通過改進相關操作條件來控制綜合塔廢水中懸浮物含量，進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比分析

通過對尾氣處理單元廢水懸浮物及氨氮含量采樣分析，分析數據如圖2所示。

通過圖2中數據對比分析，綜合塔廢水中的懸浮物和氨氮含量存在明顯的正相關性，隨著懸浮物的升高，氨氮含量也會明顯升高。初步判斷，分子篩經過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入了尾氣處理單元從而被進一步吸收捕集。

圖2 懸浮物含量與氨氮含量對比

4.2.2 尾氣處理單元廢水氨氮含量對氨排放量影響的分析

通過尾氣處理單元廢水氨氮含量與氨排放量進行數據對比分析，具體如圖3所示。

圖3 氨氮含量與氨排放量對比

通過圖3中對比，我們發現懸浮物中氨氮含量對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比情況和尾氣處理單元廢水氨氮含量對氨排放的對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 結語

尾氣處理單元在催化劑廠超穩分子篩裝置的應用，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和環境保護的需要。

(1)通過調整布袋除塵器進氣溫度，控制煙氣的氧含量，視布袋內外壓差變化合理調整噴吹風壓和頻次等方面來提高布袋除塵器的運行水平及布袋除塵器的捕集效率，從而達到既能合理節約生產成本又能保證尾氣顆粒物排放量達標的目的。

(2)通過對布袋除塵器運行的平穩操作，有效控制了綜合塔廢水中的懸浮物含量，根據裝置尾氣排口顆粒物濃度數值，可以適當調整濕式電除塵器運行在較低(2～3)檔位，一方面可有效節約用電成本，另一方面保證尾氣顆粒物排放量達標。

(3)通過控制交換過程硫酸銨的投料比及綜合塔廢水中的懸浮物含量，可以從分子篩生產過程的源頭有效降低分子篩生產成本，提高分子篩收率，同時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到國家標準。