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托普索炼油化工行业氮氧化物的控制工艺客户：北京石油化工工程有限公司Client:BPEC2014/10/313目录1.托普索公司介绍2.托普索脱硝工艺流程介绍3.托普索催化剂的特点4.托普索在石化领域的脱硝业绩5.总结公司简介由哈德·托普索博士于1940年创立。托普索家族拥有公司100%的所有权有着七十多年的历史，是多相催化领域的全球市场领导者在五大洲11个国家拥有超过2,500名员工总部位于丹麦林比（Lyngby）。催化剂在丹麦腓特烈松（Frederikssund）和美国休斯敦的催化剂工厂中生产。位于中国天津的新工厂预计在2015年投入使用三个关键的业务部门：化工部、环境部和炼油部，以及主要关注新技术开发的第四个部门——新业务部2012年营业额52.44亿丹麦克朗（约合60亿人民币）总部丹麦哥本哈根俄罗斯莫斯科中国北京南非开普敦阿根廷布宜诺斯艾利斯美国休斯敦印度新德里马来西亚吉隆坡巴林麦纳麦巴西里约热内卢加拿大埃德蒙顿美国洛杉矶全球分布Ammonia合成氨汽车制氢催化剂生产基地丹麦制造基地北美制造基地Ammonia炼油烟气净化合成气托普索的研发公司的根本理念是：应用基础研究是我们建立和保持在催化领域中领先地位的关键研究活动以多种催化剂研发及工艺改进为基础1,000多位科学家和工程师，其中有300余人做为世界范围内顶级的催化剂专家致力于研发工作。将年营业额的近10%投入研发我们的销售和技术支持是基于工艺技术、工程设计和催化剂生产研发设施遍布全球在关键业务领域占据市场领导地位成熟产品的市场占有率为15-25%15-25%全球超过60%的氨是通过托普索催化剂生产的过去十年间向全球50%的新建合成氨装置提供解决方案用于生产超低硫柴油的催化剂有40%是由托普索提供的制氢催化剂占有超过30%的市场份额硫酸催化剂占有超过35%的市场份额炼油化工行业是Topsoe的核心市场在商业领域的各类应用加氢处理装置及加氢裂化装置催化裂化原料及转化炉预热装置超低硫汽油/柴油分馏塔盘及填料制氢装置制酸装置空气污染控制催化剂环保产品¡选择性催化还原催化剂及催化技术¡CO控制催化剂¡组合催化剂¡挥发性有机化合物控制催化剂¡NOx陶瓷纤维过滤装置¡SO2排放控制装置¡二氧化硫及NOx排放联合控制装置¡自动排放控制装置¡柴油排放控制装置3目录1.托普索公司介绍2.托普索脱硝工艺流程介绍3.托普索催化剂的特点4.托普索在石化领域的脱硝业绩5.总结炼油行业中NOx的来源常减压装置催化裂化再生器废热发电装置烯烃装置/蒸汽裂解炉转化炉/加热炉动力锅炉（自备电厂）托普索脱硝工艺包先进的，量身定制的催化剂烟气流体模型及优化工艺创新型的氨喷射技术，分布技术及混合技术模块支撑结构及密封系统催化剂试验及管理服务SCR系统流程图DilutionairBlowerFTFTPCNOxinletsignalFVNH3NH3evaporatorNOxoutletsignalFluegasflowsignalCleanedgasSCRreactor选择性催化还原反应工艺基础SCR=SelectiveCatalyticReductionSCR指选择性催化还原工艺。选择性催化还原工艺旨在脱除烟气中的氮氧化物。将还原剂注入烟气，通常情况下使用氨作为还原剂。氨同气体混合，有的情况下会使用静态混合器。混合气体通过催化剂层，氨同氮氧化物在催化剂表面及催化剂孔隙中进行反应，生成氮气和水蒸气。清洁气体:N2,H2O,O2,SO2,(SO3)FlueGas烟气:NOx,SOx,CO2,O2选择性催化还原脱硝工艺管理层公司职能部门化工部环境部炼油部新业务部托普索燃料电池4NO+4NH3+O2NO+NO2+2NH3è4N2+6H2Oè2N2+3H2ONH3(g)NH3(ads)NOx(g)N2(g)+H2O(g)SCRcatalyst选择性催化还原催化剂SCRcatalyst选择性催化还原催化剂Vanadiumpentoxide,V2O5五氧化二钒Tungstentrioxide,WO3三氧化钨Titaniumdioxidecarrier,TiO2二氧化钛载体DeNOx反应机理1.反应物向催化剂表面扩散2.活性位对氨的吸附3.NH3和NOx反应4.反应产物返回到烟气中5.钒活性位再氧化NH3NONH3NH3NOH2ON2O2CatalystporeCatalystsurfaceLaminar-gasfilm123454NO+4NH3+O2→4N2+6H2ONO+NO2+2NH3→2N2+3H2O6NO2+8NH3→7N2+12H2O载体：玻璃纤维+TiO2反应物：V2O5WO3催化剂设计工艺设计参数性能要求选择性催化还原工艺设计催化剂失活模拟催化剂孔径选择催化方程式催化剂选择设计参数ü装置类型ü燃料类型及分析ü烟气流速及烟气流量üNOx入口浓度ü烟气成分（包括含尘量）ü选择性催化还原反应器结构（立式或卧式）ü选择性催化还原反应器运行温度催化剂设计工艺设计参数性能要求选择性催化还原工艺设计催化剂失活模拟催化剂孔径选择催化方程式催化剂选择性能要求ü脱硝率ü逃逸氨ü压降üSO2的氧化率ü催化剂使用寿命选择性催化还原工艺设计要素Ammonia/NOxMal-distribution0246810121416707274767880828486889092949698100DeNOx,%NH3-slip,ppm3%RMS5%RMS7%RMS9%RMS11%RMS15%RMS选择性催化还原工艺设计要素FlowMal-distribution0246810121416707274767880828486889092949698100DeNOx,%NH3-slip,ppm10%RMS15%RMS20%RMS25%RMS3目录1.托普索公司介绍2.托普索脱硝工艺流程介绍3.托普索（DNX®)选择性催化还原催化剂的特点4.托普索在石化领域的脱硝业绩5.总结Topsoe的（DNX®)选择性催化还原催化剂NOx化学反应过程4NO+O2+4NH3Þ4N2+6H2ONO+NO2+2NH3Þ4N2+6H2O主反应，我们希望发生的反应ü反应动力学控制活性部位越多（孔隙容积/钒），反应越活跃。需要关注：五氧化二钒的两面性(SO2的氧化)0.0250350400反应温度,°C0.54501.0高钒型低钒型300脱硝活性SO2氧化率相对活性EPA在美国SCS,PlantCrist电厂脱硝催化剂测试催化剂厂家类型节距活性Rel.SO2(mm)(Act)%氧化率托普索波纹催化剂8.01001“A”传统蜂窝催化剂7.5705“B”传统蜂窝催化剂7.0771“C”板式催化剂5.0998“D”传统蜂窝催化剂7.5809“E”传统蜂窝催化剂7.1968“F”板式催化剂5.5648需要关注：降低催化剂活性的因素飞灰熔融液滴固体颗粒Mg,Na,K,P,SO2As,etc.气态¡催化剂表面覆盖及结垢¡催化剂化学中毒¡催化剂腐蚀剂通道堵塞磨损Si,Ca,etc.催化剂失活覆盖：堵塞催化剂表面结果：阻碍气体扩散和反应的进行物理-飞灰及其他固体颗粒结垢：孔隙物理堵塞催化剂失活CaSO4FOULINGLAYER易引起中毒的物质将造成催化剂表面及催化剂孔隙的覆盖，结垢和堵塞。碱土金属，特别是以硫，磷酸盐或砷酸盐的形式存在的碱土金属。一般化学毒物：钙，镁其他化学毒物：钡，锶，铍氨硫化合物硅化合物其中烟气中造成物理中毒的多数情况下的主要原因是钙。结果：阻碍了气体的扩散及反应的进行催化剂失活毒物同催化剂活性部位进行进行离子交换碱金属一般碱金属：钠，钾其他碱金属：铯，锂，铷砷、镉、钙也容易使五氧化二矾发生化学性质的改变。0%20%40%60%80%100%0.00.20.40.60.81.0Weightpercentpotassiumequivalentsoncatalystwt%K+1.7×wt%NaRelativespecificcatalystactivityVOVOOHVOVOOMMAcid-baseRedox结果：减少了能够同氮氧化物反应的催化剂活性部位。化学-占据活性点引发活性降低DNX®催化剂的优势-如何对抗这些中毒引起的失活反应介质的扩散情况将对脱硝反应的进行程度产生影响更多高速通道=更高的扩散率=更高的催化剂活性托普索DNX®催化剂采用独特的、可控的三态孔成型工艺DNX®催化剂的优势0100200300400500600110100100010000100000Porediameter[nm]d(v)/d(logdp)[ml/kg]N2adsorptionHgporosimetryCBAN2adsorptionporevolume:196ml/kgHgporevolume:366ml/kgH2Oporevolume:600ml/kgA:Macropores200μm5µmB:Mesopores200nmC:Micropores三态孔隙结构DNX®催化剂的优势---孔隙容积¡Topsoe三态孔隙结构催化剂的孔隙容积同板式催化剂及挤压成型式催化剂的孔隙容积之间的比较DNX®催化剂的优势¡Topsoe催化剂的孔隙容积是板式及挤压成型式催化剂孔隙容积的两倍DNX®催化剂内部结构示意图抗击中毒的能力强（以砷、铬中毒为例）00.20.40.60.811.21.4-100400900Position[10-6m]Weight-%AsVDNX®催化剂的优势¡DNX®催化剂多孔且为三态孔隙结构“这是真正的不同之处”–高活性，高扩散率–高抗毒性--存在更多的通道进入催化剂活性部位–昀低的SO2氧化现象—动力学控制–低压降—高活性及高抗毒性意味着催化剂体积可相对较小–更轻50%Topsoe波纹式DNX®催化剂制造工艺玻璃纤维或波纹结构浸渍二氧化钛，烘焙。形成可控的孔结构。浸渍钒氧化物/钨氧化物等活性物质，烘焙。前段加固。将催化剂整体嵌入单元容器内。高度范围为165至540mm。二次浸渍二次烘焙。Topsoe波纹板式DNX®催化剂规格范围2.7-5.6mm(此节距适用于低灰状态)5.8-10.0mm(此节距适用于高灰状态)机械强度0.25-1.0标准壁厚前端及整体高度上的加固催化剂活性10种不同的钒含量设计以达到昀优化的催化剂活性新型的低温/高温催化剂专用于FCC项目的催化剂选择性催化还原催化剂排列分布及模块化催化剂单元可布置于水平或直立钢制框架支撑的模块内。催化剂单元可含有2，3或更多层，8到64个组成一个模块。立式或水平安装取决于烟气条件。可为业主提供适合其反应器结构的标准或非标准模块。模块高度，长度及深度由催化剂脱硝率，逃逸氨及催化剂使用寿命要求决定。视现场情况及反应器大小，采用单元式安装及模块式安装皆可。催化剂安装能够在20小时内完成催化剂的管理CatalystManagementPlan0.000.200.400.600.801.001.201.40050,000100,000150,000200,000250,000HoursRelativeActvity024681012NH3-slip,ppmRelativeActivityNH3-slip催化剂的维护根据项目选择不同类型的吹灰器间断性吹扫防止催化剂堵塞3目录1.托普索公司介绍2.托普索脱硝工艺流程介绍3.托普索（DNX®)选择性催化还原催化剂的特点4.托普索在石化领域的脱硝业绩5.总结MAP罗宾逊250MBPSD原油加热炉安装DNX®催化剂（2003年）工艺保证:l95%的脱硝率l5-ppmvdc的逃逸氨l2.0英寸水柱的压力损耗l6年的催化剂使用寿命雪佛龙—85MMSCFD制氢装置安装DNX®催化剂（2002年）工艺保证：l2.5-ppmvdcNOx排放量l90%脱硝率l5-ppmvdc逃逸氨l40,000小时或5年的催化剂使用寿命壳牌DearPark360万吨催化