第3期2221年5月
中氮肥
M-Sizel Nitrogenous Fertiliznr Progress
护发油No.3
May2021 SCST-102型N2O炉内减排催化剂
的开发与工业应用
吴小强，严会成，许云波，欧军，刘阳
（四川蜀泰化工科技有限公司，四川大英622300）
［摘要］NO是硝酸生产过程中氨氧化制备NO的副产物，目前主流的NO减排方案是在氧化炉内贵金属网下装入NO减排催化剂，以使NO分解为N和O0。自2014年开始，四川蜀泰化工科技有限公司历经小试及中试的试验评价、生产工艺优化，于2015年成功开发出SCST-102型NO炉内减排催化剂，并于同年在四川金象赛瑞化工股份有限公司157k/a双加压法稀硝酸装置上投入试运行。活性评价试验结果表明，SCS
T-102型NO炉内减排催化剂能很好地适应高温、高空速工况条件，且在856C以上杂质气体对NO分解效率几乎无影响，适用于硝酸装置氧化炉内NO的减排。工业应用情况表明，SCST-102型NO炉内减排催化剂活性稳定、选择性高，NO减排效果明显，且其颗粒破碎强度高、耐热稳定性好，可有效保护钳网。此外，相较于进口产品，SCST-102型NO炉内减排催化剂在自身性能、供货价格、生产（供货）周期等方面都具有明显的优势。
［关键词］硝酸装置；氧化炉；SCST-102型N O炉内减排催化剂；活性评价试验；工业应用；减排效果；应用前景
［中图分类号］TQ11.26+2［文献标志码］B
2引言
目前，大气中NO的体积分数约3.1x 17_7，且每年的平均增长速率约为0.2%-7.3%［1o美国国家海洋和大气管理局（NOAA）大气化学家Ravishankara等发表的一项新的研究报告指出，若不采取减排措施，到2250年，大气中的NO平均浓度将比2205年增加80%［］。因此，如何有效控制及消除NO己成为全球关注的重要环境问题。
NO的来源主要包括农业土壤耕种和工业已二酸、硝酸、化肥的生产，以及使用硝酸为氧化剂的化工过
程和流化床中煤的燃烧［_5］。其中，农业及相关领域NO排放量占比最大；其次是工业排放，而工业排放中硝酸和己二酸的生产是最主要的来源，仅硝酸和己二酸生产中N0的排放量就占到全球NO总排放量的5%［_5］。
与农业领域相比，虽然工业领域排放的N O 量相对较小，但工业NO排放完全是人类活动
［收稿日期］2222-29-22
［作者简介］吴小强（1972—），男，四川成都人，工程师。［文章编号］1004-9932（272））73-0737-04
的结果，其减排的可操作性与可控性非常高，因此N0减排主要以工业装置减排为主，尤其是以硝酸装置的减排受关注度最高。
1硝酸装置NO减排方案
NO是硝酸生产过程中氨氧化制备NO的副产物，为了除去硝酸生产过程产生的N O，全球科研工作者进行了大量的研究，并找到了有效的解决方法。《Ullman/f s Ekcyclogenic of111/113/3（ChemiOt》一书中详细阐述了硝酸工业生产过程中减排NO的3种措施：①将氨选择性氧化成NO，并通过改变氨氧化催化剂的化学组成，尽量避免NO的生成；②直接将NO减排催化剂装入氨氧化炉（简称氧化炉）
内的贵金属网（铂网）下部，但这对N o减排催化剂的工作温度要求较高，一般其使用温度范围长期在807~ 1007C；③将N O在低温下催化分解，一般NO减排催化剂的工作温度在200-700C⑷。
目前，主流的NO减排方案是在氧化炉内贵金属网下装入NO减排催化剂，对在氧化炉内贵金属网催化作用下产生的少量NO，通过减排催化剂的催化作用使NO分解为N和。2，现
・38・中氮肥第3期
阶段国外减排催化剂对NO的分解率可达8%以上。此法在已有硝酸装置上的实施很简单，将原用于托起贵金属网的全部瓷球改为装填减排催化剂即可，对硝酸装置的生产运行无影响。
四川蜀泰化工科技有限公司开发的SCST-142型NO炉内减排催化剂，是一种具有多金属氧化物成分的复合型催化剂，自2014年开始，历经小试、中试的试验评价以及生产工艺优化，于2017年开发成功，并于同年在四川金象赛瑞化工股份有限公司（简称四川金象）150好人双加压法稀硝酸装置（2#硝酸装置）上投入试运行，现对有关情况作一小结。
2SCST-102型N2O炉内减排催化剂的开发
2.1N2O炉内减排催化剂的物化特性
SCST-142型NO炉内减排催化剂的外观为瓦灰色七孔平面圆柱体，催化剂颗粒直径为（D.0±0.7）mm，圆柱体颗粒高度为（9.0土0.5）mm，平均抗压强度M7N，体积收缩率（7140^,3h）W3%，比表面积M10m2//；堆密度为（1.5±0.1）k//L。
2.2催化剂活性评价试验
SCST-142型NO炉内减排催化剂活性评价试验是在常压固定床不锈钢管反应器中进行的，装填颗粒催化剂破碎为2。〜44目的样品10mL，装入反应器等温层，装填高度为5cm。
检测用原料气中NO含量为1155x10-6、。2含量为6%、其余为N；检测温度为（870±2）°C，检测压力为常压；反应物和产物采用装配5A分子筛填充柱和ProgarO Q填充柱的A/i-lent6899N气相色谱仪检测。顺序分配法
催化剂的活性以NO转化率（NO分解效率）表征，即NO转化率=（进口NO含量-出口NO含量）/进口NO含量x140%o
2・2.1不同空速对N2O转化率的影响
实际工业生产过程中，NO炉内减排催化剂的使用空速处于波动状态，实际瞬时空速远高于设计空速（M37000h"），为评价减排催化剂对高空速的适应性，考察了不同空速条件对NO 分解效率的影响，
试验结果见表）o可以看出：SCST-142型NO炉内减排催化剂在44000h"以上的高空速下使用，NO分解效率较好，即NO炉内减排催化剂对高空速的适应性良好。
表1不同空速条件对NO分解效率的影响空速/h-1
入口 no
浓度/10-6
反应后NO
浓度/10-6
NO分解
效率/% 1000071752098.27
2000071751099.17
400007175599.57
600007175599.57
2・2・2反应时间对NO转化率的影响
上述试验条件下，以原料气空速44000h-7作为基准，考察反应时间对NO分解效率的影响，结果如图）o可以看出：在测试周期内（100h 内连续运行工况下）NO分解效率基本保持不变，表明NO炉内减排催化剂的稳定性良好。
]00----♦--------♦------♦------•------*------♦------♦>
字80-
直60-
芝40-
£20-
Q I■I■I■I■I■
0102030405060708090100
反应时间/h
图1N2O分解效率随反应时间的变化趋势2.2杂质气体对催化剂活性的影响
因硝酸装置原料气中含有。2、HO、NO 等，故考察了NO炉内减排催化剂在不同气体氛围下的NO分解效率，检测条件与前述一致，只是对原料气成分及检测温度进行了相应调整。
2.3.1。2的影响
在有。2与无O1氛围下，分别考察了不同温度下N O炉内减排催化剂的N O分解效率，试验结果如图2。可以看出：。2使得N O炉内减排催化剂完全转化NO的温度向高温区转移，虽然完全转化NO的温度在有。2和无O1环境下均为900C，但减排催化剂的低温活性受到。2的抑制。分析认为，当气体氛围中存在。2时，。2在减排催化剂表面吸附且难以脱附，而表面吸附。2的脱附是N O催化分解速度的控制步骤，故。2的存在会使催化剂的活性降低；此外，减排催化剂的作用机理是使N O分解为N 和O，理论上产物（。2）浓度的增大会抑制NO分解反应的进行。
2・3・2比O的影响
在有无O、有无水蒸气的氛围下，分别考
第3期吴小强等：SCST-142型N 2O 炉内减排催化剂的开发与工业应用
・39・
察了不同温度下NO 炉内减排催化剂的NO 分
解效率，试验结果如图3。可以看出：反应系统
中存在16%的HO 时，催化剂的活性显著降低; 当16%的H O 和6%的O 1共存于反应系统中
时，催化剂的活性进一步降低；当反应系统中有
冷水泡脚
16%的HO 和6%的O 1共存时，N O 完全转化 的温度与无杂质气体时相比提高了 75 C 左右, 即HO 对减排催化剂活性有抑制作用。这可以
认为是由H 1 O 与NO 在减排催化剂表面竞争吸
附引起的一一当把H O 从系统中移除时，N O 分解率即可恢复至无H 1 O 时的相应值，换言之,
HO 对NO 分解的影响仅源于反应动力学方面。
40原料气成分为
1 155 x 10" N 2O+N 2
原料气成分为
1 155 x 10" N 2O+6%O 2+N 20
Q I ____________I ______I ______I ____________I
600 650 700
750 800
850
900
反应温度/°C
图2 有O 2与无O 2环境中催化活性的对比
4
4080
60
原料气成分为
1 155 x 10" N 2O+N 2
100原料气成分为
1 155 x IO -6 N 2O+16%H 2O+6%O 2+N 2
原料气成分为
1 155 x 10" N 2O+16%H 2O+N 2
20
Q ______I ____________I ______I ______I ______I
600 650 700
中兴路由器
750 800
850 900
反应温度/°C
图3 有无O 2及水蒸气环境中催化活性的对比2・3・3 NO 的影响
在有无。2、有无NO 氛围下，分别考察了
不同温度下N O 炉内减排催化剂的NO 分解效
率，试验结果如图4。可以看出：10%的NO 对
减排催化活性有较大的负面影响；在1155 x 14 一6的N O 的气氛中，800 C 下NO 分解效率
接近100% ，引入10%的NO 时，40 C 下N 2 O
分解效率降至约90%；引入10%的NO 和6%的
。2时，减排催化活性进一步降低，40 C 下N O 分解效率降至80% ；当反应温度升至850 C 时,
不同条件下NO 分解效率的区别明显缩小。炒鸡腿
原料气成分为
1 155 x 10" N 2O+N 2
“
原料气成分为
2U ' 1 155x IO -6 N 2O+10%NO+N 2
Q I ______I ______I ______I ____________I ______600 650 700 750 800 850 900
反应温度/°C
图4 有无O 2及NO 环境中催化活性的对比
2.3・4 小结
综上所述，工业硝酸生产过程中的混合气体
（即原料气中会含有O 、HO 、NO 等杂质气体）
对SCST-102型NO 炉内减排催化剂的活性存在 一定影响，但实际生产中氧化炉内反应温度一般 在/了。。。左右，此温度下杂质气体对N O 炉内
减排催化剂分解效率的影响基本上可以忽略。3 SCST-102型N 2O 炉内减排催化剂的工业应用
SCST-142型N 2 O 炉内减排催化剂于2016年
7月在四川金象2#硝酸装置上安装使用，氧化炉 内温度40〜40 C 、压力约0. 4 MPa ，原料气
空速在40 000 h-1以上。选取前3个铂网运行周
期作为评价对象，讨论SCST-142型N O 炉内减
排催化剂的工业应用情况。
3・1 增设NO 炉内减排催化剂对系统的影响
SCST-142型N 2 O 炉内减排催化剂于2016年
电脑卡机
7月12日在四川金象2 #硝酸装置氧化炉内安装， 8月1日开始运行。增设NO 炉内减排催化剂
后，前3个铂网运行周期内硝酸装置的运行参数
（均值）及硝酸产量与N O 减排情况统计见表2。
表2增设NO 炉内减排催化剂后硝酸装置运行情况
运行周 期编号
起止时间
氧化炉 温度 /O C 氧化 压力 /MPa
气氨流量/m 3 ■ h _1
氨空比/%运行 时长
/
h 硝酸产量/t
NO 浓度/10-6
NO 减
排效率/%
总产量日产量入口 原料气
出口 尾气
P102016-282)1—2010-24-248740. 233 76 61014. 08
5 055
4 48340128025480P18
2216-24-29—2013-2010/了。
0. 272 46 0669. 994 83279 022392
128039469
P102018-22-10—2013-10-14
430. 276 2
6 307
9. 99
紫菜苔的做法3 09
54 766
4191280
413
67
注：硝酸产量以100% HNO3计
。
・40・中氮肥第3期
由表2可以看出：硝酸装置各项主要工艺参数均在正常指标范围内，未发现因增设N O减排催化剂对硝酸装置的运行产生明显影响；硝酸 产量处于正常水平，未发现因增设NO减排催化剂对硝酸产量有明显影响。
32NO炉内减排催化剂工业应用减排效果（1）由表2数据可知，SCST-102型NO炉内减排催化剂在前3个铂网运行周期内，减排效率一直维持在70%左右，N O减排效果明显；同时，N O炉内减排催化剂对N O分解的选择性良好，未产生NO分解、NO2分解等副反应。
（2）整体装填SCST-102型N O炉内减排催化剂的第一个铂网运行周期（P15）与首次整体装填进口NO炉内减排催化剂铂网运行周期（P1）减排效果的对比见图5o可以看出：SCST-102型NO炉内减排催化剂初始活性较进口催化剂略差，减排效率相对偏低；但SCST-102型N O炉内减排催化剂在第一个铂网运行周期内，出口尾气中NO浓度一直保持在200x17-6左右，减排效率稳定在8%以上。
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图5两种NO炉内减排催化剂减排效果的对比（3）硝酸装置中，一般铂网的运行周期约半年，铂网每一个运行周期结束后需更换新的铂网，更换铂网的同时会对铂网下面的支撑瓷球或减排催化剂进行检查、平整，因此，N O炉内减排催化剂的性能也是以一个铂网运行周期进行考察和评估的。SCST-102型N O炉内减排催化剂运行一个周期后与国外（进口）同类催化剂运行一个周期（P4P2）后减排效率的对比见表3o可以看出：SCST-102型N O炉内减排催化剂活性稳定；而国外N O炉内减排催化剂在一个运行周期内其活性衰减较大，每个铂网运行周期结束后需补填新催化剂以改善其活性。
33工业使用过程中催化剂强度情况
由于硝酸装置氧化炉内温度在866C以上，长期的高温氛围可能导致N O减排催化剂出现收缩及粉化情
况，易造成铂网受损而影响装置的正常运行。运行期间SCST-102型N O炉内减排催化剂与国外催化剂使用情况的对比见表4o可以看出：使用一个铂网运行周期后，进口催化剂有不同程度的粉化（压缩），需要补充；SCST-102型NO炉内减排催化剂基本未出现粉化，仅需平整，表明其颗粒抗压强度高、耐热稳定性好，这对铂网的保护有着明显的优势。
表3两种减排催化剂运行一个周期的减排效率对比运行阶段
催化剂尾气中NO减排催化剂
型号浓度/10-6效率/%补填情况
P1末尾一周47663去动物园
F*2起始一周
进口
催化剂
10991
P1结束补填
8k/催化剂P2末尾一周42867
P15末尾一周34473
P18起始一周SCST-10234673
P15结束未
补填，仅平整P18末尾一周30273
表4不同运行周期两种NO炉内减排
催化剂使用情况的对比
运行周期
编号
催化剂
型号
运行周期
截止时间
观测及
操作日期
观测及操作记录P1进口产品2008-75-092208-05-10
氧化炉边缘催化剂有一定程
度的压缩；补填82kg催化剂P2进口产品2008-10-102008-10-20
氧化炉边缘催化剂有一定程度
的压缩；氧化炉内支撑结构修
复后，炉内空间减小，回填催
化剂剩余102k/，留用P3进口产品2096-20-112299-04-1
氧化炉边缘催化剂有一定程
度的压缩；补填50k/催化剂P15SCST-1020715-04-042215-00-07仅平整催化剂
P18SCST-1022213-21-152218-02-03仅平整催化剂
P10SCST-1022018-10-122018-10-10仅平整催化剂
3.4N O炉内减排催化剂的应用前景
目前，国内在运硝酸装置约17套，87%的硝酸装置产能在H好/!以上（近年来新上硝酸装置产能多在270好人及以上），以157好人硝酸装置为例进行估算，每套硝酸装置装填N O 炉内减排催化剂3t,N O炉内减排催化剂的市场容量在307t以上。
在“京都议定书”时代，国外N O炉内减排催化剂以碳减排交易指标销售分成为主，折算成每吨减排催化剂价格高达数百万元；如果在后“京都议定书”时代的NO减排中还继续使用国外催化剂，将会导致硝酸装置减排成本大幅增加。SCST-102型NO炉内减排催化剂生产所需的原材料在国内均有充足的供应，其生产成本较国外催化剂有着明显的优势，可大幅降低国内硝酸企业的减排成本，利于推进NO减排进程。
第3期3 2221年5月
中3氮3肥
M-Sized Nitrogenons Feoilizco Progress
Ng933
May2221克劳斯硫回收尾气处理工艺技改总结
何伏牛，赵俊豪
（河南晋煤天庆煤化工有限责任公司，河南沁阳644502）
［摘要］河南晋煤天庆煤化工有限责任公司“30•52•3”项目低温甲醇洗系统出口酸性气脱硫采用荷兰荷丰公司的超级克劳斯硫回收工艺，副产固体/液体硫磺产品，排放尾气执行《大气污染物综合排放标准）（GB17227—1996）中的新建装置S02排放浓度须小于96。m//m8的要求。随着国家对节能减排、大气污染深度治理的推进及有关法律法规的修订完善与实施，硫回收系统已不能满足新环保形势的需要，优化改造迫在眉睫。为此，晋煤天庆于2016年5月实施了增设氨法脱硫系统等的第一次技改，于2019年3月又实施了氨法脱硫系统改为复合胺法脱硫系统的第二次技改。复合胺法脱硫系统于2
015年17月进行运行调试，于2020年4月生产系统大修期间处理系统漏点及缺陷问题，其后稳定运行至今，硫回收系统日用电量大幅下降，排放尾气达到最新环保指标要求。
［关键词］超级克劳斯硫回收工艺；S01排放浓度；氨法脱硫；复合胺法脱硫；运行问题；优化改进［中图分类号］X787.4［文献标志码］B［文章编号］1004-9932（2027）03-0047-04
2引言
河南晋煤天庆煤化工有限责任公司（简称晋煤天庆）“32•52•3”项目（322kt/a合成氨、522k/a尿素、3x107m^a煤制天然气）,
［收稿日期］2729-07-07［修稿日期］2727-07-20
［作者简介］何伏牛（1973—）男，可南洛阳人，工程师，可南晋煤天庆煤化工有限责任公司生产技术部工艺室主任，主要从事
煤化工生产管理工作。
^-0-4结语
（1）SCST-102型NO炉内减排催化剂活性评价试验结果表明，其能很好地适应高温、高空速工况，且杂质气体对NO分解效率的影响随反应温度的升高而减弱，在850C以上几乎无影响，适用于工业硝酸装置氧化炉内NO的减排。
（2）SCST-102型NO炉内减排催化剂在四川金象2#硝酸装置上的应用情况表明，其活性稳定、选择性高，减排效果明显，且催化剂颗粒抗压强度高、耐热稳定性好，可有效保护铂网。
（3）相较于进口产品，在催化剂自身性能方面，SCST-102型NO炉内减排催化剂采用特殊的制备方法，其活性组分均匀、体积收缩率低、不易粉化、热稳定性好，能在高温（850C 气体净化（脱除CO2、H2S）采用低温甲醇洗工艺，产生的高浓度HS酸性气（浓度约20%〜32%，流量约5002~6002m^h）送硫回收系统处理；硫回收系统采用荷兰荷丰公司的超级克劳斯硫回收工艺，在处理酸性气的同时副产纯度99.9%（质量分数）的固体/液体硫磺产品，含微量hs、SO1等的尾气执行《大气污染物综合排放标准》（GB16297—1996）中规定的新建装置SO1排放浓度须小于996m//m7［7］的标准。
以上）下长期运行；在催化剂供应方面，国内有充足的SCST-102型NO炉内减排催化剂的生产原材料，在供货价格、生产（供货）周期等方面具有明显的优势。综合来看，SCST-102型NO炉内减排催化剂具有良好的市场应用前景。
［参考文献］
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北京：文津出版社，1993.
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2216-08-24.
