VPSA制氧机在脱硝上的应用

 氮化物NO_X（NO₂）本品为黄褐色液体或气体，有刺激性气味，助燃，有毒。氮氧化物主要损害呼吸道。吸入气体初期仅有轻微的眼及上呼吸道刺激症状，如咽部不适、干咳等。常经数小时至十几小时或更长时间潜伏期后发生迟发性肺水肿、成人呼吸窘迫综合征，出现胸闷、呼吸窘迫、咳嗽、咯泡沫痰、紫绀等。可并发气胸及纵膈气肿。肺水肿消退后两周左右可出现迟发性阻塞性细支气管炎。慢性作用：主要表现为神经衷弱综合征及慢性呼吸道炎症。个别病例出现肺纤维化。可引起牙齿酸蚀症。对环境有危害，对水体、土壤和大气可造成污染。
       由于中国环保政策，某石化企业1#200万吨/年催化裂化装置再生烟气二氧化硫正常排放浓度800mg/Nm³（干基）；颗粒物排放浓度为650mg/Nm³（干基），氮氧化物排放浓度为400mg/Nm³（干基），未能基本满足《工业炉窑烟尘排放标准》和《石油炼制工业污染排放标准》现阶段的要求，2013年7月1日起则明显超标；而且随着加工高硫原油比例的增加，原油劣质化日趋严重，催化装置SO₂及NO_X排放浓度及排放量还将呈上升趋势，污染物排放总量控制任务越发艰巨。该企业引进烟气脱硝装置，脱硝采用罗塔斯（LoTO_xTM）臭氧氧化工艺，尾气中NO_x浓度不大于100mg/m³。

二氧化氮物性

1.变压吸附制氧概述
      上世纪70年代初期，美国联合碳化物公司首次将变压吸附制氧技术工业化。70年代中期，真空变压吸附(VPSA)制氧工艺的提出，大大提升了装置的规模和经济性，为VPSA制氧技术大规模推广应用奠定了基础。1989年美国Praxair采用锂型分子筛的VPSA装置投入运行，标志着变压吸附制氧进入新的发展时期。我国对变压吸附制氧技术的研究最早始于70年代，但由于技术条件限制，直到1995年昆山锦沪机械有限公司在洛阳钢厂才实现首台1000Nm³/h VPSA制氧装置工业化应用。
      昆山锦沪机械有限公司隶属于美国锦绣国际企业集团ELEGANT，旗下在各国拥有的六个子公司，专业致力与PSA、VPSA变压吸附制氧设备和分子筛的研发、生产及销售。公司地处风景优美的江苏昆山市，自1992年建立以来，引进欧、美先进技术，不断开创了国内变压吸附制氧在各领域工业化应用的先河。昆山锦沪与德国拜尔长达近二十年的技术合作以及年出口超过5000吨分子筛的骄人业绩，更捍卫了昆山锦沪在制氧领域不可替代的地位。
2.工艺原理
      脱硝单元工艺原理，臭氧氧化工艺技术，将臭氧注入急冷段，将NO_X氧化成高价态且易溶于水的N₂O₃和N₂O₅，然后经过洗涤形成HNO₃，然后再同碱液生成盐类，最后通过洗涤清理排出系统外。主要的反应如下：

NO+O₃→NO₂+O₂

2NO₂+O₃→N₂O₅+O₂

N₂O₅+H₂O→2HNO₃

HNO₃+NaOH→NaNO₃+H₂O

3.技术特点
      3.1脱硝单元工艺技术特点
      臭氧氧化工艺技术，处理催化裂化装置余热锅炉排放的含NO_X污染物的烟气。除尘激冷塔是烟气脱硝系统的核心，主要包括臭氧喷枪、喷嘴等设施、设备。在烟气流中注入臭氧把不可溶的NO_X氧化成可溶的化合物，再把这个化合物从综合塔中清除掉。臭氧可以在现场由臭氧发生器直接生成。臭氧气源采用VPSA制氧。
      3.2 VPSA系统工艺技术特点
      VPSA系统采用两塔制常压吸附真空解吸流程，利用分子筛从空气中吸附氮气，分离提取氧气，制得纯度大于93%的富氧。在制得纯度大于93%富氧的同时，还将输出含有氮气的解吸气，它通常被排入大气中。由VPSA制氧系统产出的富氧气体压力为稳定的0.15MPa；为保证气源满足臭氧发生器进气要求，在进气管道上安装氧气过滤器（过滤精度≤0.01μ）对进气进一步净化；在进气管道上同时安装有压力传感器与温度传感器在线检测及就地显示氧气压力和温度。
4. 工艺过程
      4.1 烟气脱硝单元工艺流程说明
      烟气脱硝系统包括吸收剂的供给和氮氧化物脱除系统。吸收剂供给由新建的VPSA设施提供的氧气，用管道送至臭氧发生器（PK-6201A/B），形成臭氧后由管道送除尘激冷塔急冷区内。
      4.2 VPSA单元工艺流程说明
      经过滤的空气在鼓风机的输送下，进入装有分子筛及活性氧化铝的吸附塔C6201或C6201B。当空气流经塔内分子筛固定床层时，空气中的氮气分子在吸附作用力下扩散到分子筛固体中去，氧气分子和氩气原子则通过床层到缓冲罐V6201中，并由氧压机加压输送到储气罐再输出到臭氧发生器。
      经过一段时间的吸附，分子筛颗粒中充满氮气分子，达到吸附饱和的阶段，此时关闭空气进口阀，利用塔内的富氧空气对刚抽真空的另一塔进行冲洗，等压力降到某一值时关闭均压阀，同时打开真空汞进口阀对塔体抽真空，氮气经消音器排至大气中。
      到一定真空度后再利用另一塔内的富氧气及缓冲罐中部产品对分子筛冲洗，从而使吸附剂彻底解吸。吸附剂解吸过程完成后，用产品气对塔进行充压，充压至某一低真空度值后关闭缓冲阀，打开鼓风机出口阀对吸附塔进行充压，为下一次吸附做准备。
5.烟气量对比

6.结论
      经过近几十年的发展，VPSA制氧技术已经十分成熟，在用氧规模不大的前提下，VPSA制氧装置与深冷制氧装置比具有投资少，开停机方便，使用、维护成本低等优势。随着国家环境保护和节能减排政策的逐步实施，以及VPSA制氧经济性好，工艺简单，操作方便，无需高技术人才，灵活性大，安全性高，是脱硝的理想选择。