分子筛装置尾气颗粒物及氨排放量的影响因素

郭璞(中油长汀催化剂有限公司，福建 长汀 366300)

1 超稳分子筛装置尾气处理单元工艺原理

1.1 湍冲除尘机理

湍冲洗涤工艺技术其主要原理是根据撞击学理论。其基本构思是使两股气体或气液两相沿着同轴相向流动撞冲，由于惯性颗粒穿过撞击面渗向反向流，并来回做减幅振荡运动。从急冷塔喷嘴口向上喷出的液体，由于在截面上不同位置而不同的自身旋转离心力的作用下，均匀呈辐射状扩散，由中向外封住逆喷塔筒体，并且使液体在微观上旋转翻腾，由于气体与极大的且迅速更新的液体表面湍冲接触，便产生颗粒捕集、反应吸收和气体急冷等作用，达到气体净化处理的目的，能同时去除粉尘、HCl、NH3，从而达到净化效果。

1.2 化学反应机理

超稳分子筛尾气除尘洗涤系统，由于氨气溶于补充水中生成碱性氨水溶液，吸收氨气所需的液气比和喷嘴数量的选择是依据氨气的入口浓度、排放的需求和饱和气体的温度来决定。同时采用25%稀硫酸溶液作为吸收剂吸收尾气中NH3的备用手段，与稀硫酸溶液进行酸碱中和反应。

1.3 湿式静电除尘器工作原理

湿式静电除尘器工作原理是通过直流高压发生器，将交流电变成直流电送至除尘器的阳极管束和阴极系统，其中的含湿粒子分子被电离，瞬间产生大量的电子和正、负离子，这些电子及离子在电场力的作用下作定向运动，构成了捕集含湿粒子的媒介。上述带负电子微粒荷电，在高压电场力的作用下，定向运动抵达到捕集的阳极管束内面板上，荷电粒子在极板上释放电子，于是含湿粒子被集聚，在重力作用下流到或被冲洗至除尘器下方的循环液体系中，这样就达到了净化除尘除雾的目的。

2 超稳分子筛装置尾气处理单元工艺流程说明

超稳分子筛装置一、二焙尾气，由布袋出口风机分别自上而下垂直地送入到尾气吸收单元激冷塔中，尾气在激冷塔内与来自逆喷浆液循环泵输送的，经逆喷喷嘴自下向上喷射的循环湿捕液逆流接触，尾气与湿捕液充分接触进行传质、降温，使气体激冷降温并吸湿达到饱和状态，烟气中的大部分颗粒物以及NH3气体被湿捕液吸收进入液相。

激冷塔内的气、液一起进入综合塔，预洗涤除尘降温后的尾气上升进入文丘里洗涤段，上升气体经过文丘里管变速受压后，气体中携带的气泡迸裂，再经过文丘里管上部的螺旋喷头喷下的文丘里段循环湿捕液进一步洗涤除尘，然后进入综合塔顶部的人字形除沫器，除去气体中携带的小液滴后进入湿式静电除尘器，通过静电除尘方式使尾气中的细微颗粒得到捕集，最终处理达标的装置尾气经湿式电除尘器上部的烟囱排入大气。

3 超稳分子筛一、二焙尾气组成分析及尾气颗粒物吸收效率

3.1 一、二焙尾气(吹扫气及烟气)的特性

分子筛在干燥和焙烧阶段，产生大量的高分子筛含量的吹扫气及天然气燃烧形成的烟气。其中吹扫气具有温度较高(400～600 ℃)、粉尘含量高、含有腐蚀性酸性气体和容易结晶的铵盐等特点，而天然气燃烧形成的烟气中主要包含大量的二氧化碳、少量的氮氧化物和二氧化硫。这些产物形成了超稳分子筛一、二焙尾气的特性。

3.2 尾气中各类污染物组成分析

超稳分子筛尾气的污染物主要由二氧化硫、氮氧化物、氨、颗粒物等组成。尾气中的氮氧化物和二氧化硫一方面由分子筛中所含的硝酸盐和硫酸盐分解产生；另一方面由天然气燃烧时产生。氨主要来源于铵离子分解产生。颗粒物的主要组成是分子筛颗粒。在分子筛实际生产过程中，二氧化硫排放浓度非常低，基本在5.0 mg/Nm3以下，且从未出现排放波动，因此不对其进行具体分析。

4 尾气处理单元颗粒物及氨排放量影响因素分析

4.1 尾气处理单元颗粒物排放量影响因素分析

4.1.1 湿式静电除尘器档位调整对尾气颗粒物排放量的影响

DCS岗位操作人员根据装置尾气排口污染物浓度数值以及变化趋势及时调整湿式电除尘器的运行档位和吸收液的补充量，保证外排污染物浓度达标。随着档位越高，颗粒物浓度明显下降，但耗电量越大，耗能越多。随着颗粒物浓度的下降，湿式静电除尘器除尘效率也出现了明显下降，总体趋势呈指数下降趋势。

4.1.2 尾气处理单元废水悬浮物含量对颗粒物排放量的影响

2017年至今，超稳分子筛装置尾气处理单元建成投用已经一年有余，运行基本平稳。通过对尾气吸收后排放的颗粒物采样分析数据与尾气处理单元综合塔废水悬浮物采样分析数据进行对比分析，如图1所示。

图1 悬浮物含量与颗粒物排放量对比

由图1中可以看出当综合塔废水中悬浮物含量较高时，尾气排放的颗粒物数据也相对较高，当废水中悬浮物含量较低时，尾气排放的颗粒物数据也相对较低。通过对比分析，可以看出尾气处理单元废水悬浮物的含量与尾气颗粒物排放浓度存在正相关关系。因此在生产过程中，如出现颗粒物排放浓度明显升高时，通过分析综合塔废水中悬浮物含量来查找原因。并通过改进相关操作条件来控制综合塔废水中悬浮物含量，进而控制尾气中颗粒物浓度。

4.2 尾气处理单元氨排放量影响因素分析

4.2.1 尾气处理单元废水悬浮物与氨氮含量的对比分析

通过对尾气处理单元废水悬浮物及氨氮含量采样分析，分析数据如图2所示。

通过图2中数据对比分析，综合塔废水中的悬浮物和氨氮含量存在明显的正相关性，随着悬浮物的升高，氨氮含量也会明显升高。初步判断，分子筛经过硫酸铵溶液交换后分子筛中含有较多的铵根离子。这部分铵根离子随着未被布袋捕集的分子筛进入了尾气处理单元从而被进一步吸收捕集。

图2 悬浮物含量与氨氮含量对比

4.2.2 尾气处理单元废水氨氮含量对氨排放量影响的分析

通过尾气处理单元废水氨氮含量与氨排放量进行数据对比分析，具体如图3所示。

图3 氨氮含量与氨排放量对比

通过图3中对比，我们发现悬浮物中氨氮含量对氨排放有着明显影响，随着废水悬浮物中氨氮含量的升高，尾气氨排放量也相对升高。

由于尾气中的氨主要是硫酸铵交换带入的。硫酸铵交换后的分子筛上带有大量的铵离子。铵离子在260 ℃下分解释放出氨，因此尾气中氨主要受交换的硫酸铵投料比的影响。但综合分析尾气处理单元废水悬浮物与氨氮含量的对比情况和尾气处理单元废水氨氮含量对氨排放的对比情况我们可以看出，尾气中的氨还明显受到了综合塔吸收的分子筛的影响。随着尾气塔吸收的分子筛浓度的升高，尾气中氨的排放量也明显上升。

5 结语

尾气处理单元在催化剂厂超稳分子筛装置的应用，回收捕集了尾气中大量的分子筛颗粒物及氮氧化物，降低了排空尾气的颗粒物及氨含量，很好的满足了分子筛生产和环境保护的需要。

(1)通过调整布袋除尘器进气温度，控制烟气的氧含量，视布袋内外压差变化合理调整喷吹风压和频次等方面来提高布袋除尘器的运行水平及布袋除尘器的捕集效率，从而达到既能合理节约生产成本又能保证尾气颗粒物排放量达标的目的。

(2)通过对布袋除尘器运行的平稳操作，有效控制了综合塔废水中的悬浮物含量，根据装置尾气排口颗粒物浓度数值，可以适当调整湿式电除尘器运行在较低(2～3)档位，一方面可有效节约用电成本，另一方面保证尾气颗粒物排放量达标。

(3)通过控制交换过程硫酸铵的投料比及综合塔废水中的悬浮物含量，可以从分子筛生产过程的源头有效降低分子筛生产成本，提高分子筛收率，同时降低了尾气颗粒物及氨含量，保证尾气颗粒物及氨排放量达到国家标准。