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蓄热式氧化炉在处理含苯酐废气中的应用

2022-04-07 14:44:52 东莞市中仁环保科技有限公司 阅读

一、有机废气处理技术概述

有机废气主要是在有机化工产品生产过程中产生的,一般都存在着易燃易爆、有毒有害、不溶于水、溶于有机溶剂、处理难度大的特点。随着我国工业经济的快速发展,随之而来的大气污染问题也日益突出,严重影响了人们的生活,国家也正下大力气狠抓环保管理,废气排放标准也愈来愈严格。与此同时,有机废气的治理技术也在不断改进和完善,选择正确、合适的处理方法尤为重要。

目前,有机废气的处理方法主要分为两类:

(1)回收法:通过物理方法,用温度、压力、选择性吸附剂和选择性渗透膜等方法来分离有机废气,主要有炭吸附、变压吸附、冷凝法及膜分离技术。

(2)消除法:主要是通过化学或生化反应,用热、催化剂和微生物将有机物转变成为CO2和H2O。消除法主要有热氧化、催化燃烧、生物氧化等技术。

二、蓄热式氧化炉有机废气处理技术

2.1工作原理

蓄热式氧化炉的英文表示为“RegenerativeThermal Oxidizer”,故简称为“RTO”。其工作原理是:生产过程中产生的有机废气进入蓄热式氧化炉,首先与预热好的蓄热陶瓷换热,被加热到一定的温度,然后进入氧化室,在氧化室内,废气中的有机物被氧化,转化为CO2和H2O。氧化反应产生的高温气体流经另一组陶瓷蓄热体,使陶瓷体升温而“蓄热”,进而用于预热后续进入的有机废气,免除了废气升温的燃料消耗。蓄热式氧化炉一般设计成两个以上的室,每个蓄热室依次经历蓄热-放热-清扫等程序,轮流切换,连续工作。RTO独特的炉体结构(如图1),可以保证有机废气在蓄热氧化炉内充分的混合,并有足够长的停留时间,确保有机废气中的有机物质被彻底氧化、分解,从而达到排放标准。

RTO示意图

2.2技术的适用对象及特点

蓄热式氧化炉处理技术主要适用于处理低浓度、大风量的工业有机废气。具有热回收效率高、运行费用低、净化效率高、使用寿命长、维护保养容易、自动化程度高等特点。

三、蓄热式氧化炉在苯酐生产过程中的应用

3.1苯酐及其生产装置简介

苯酐,化学名为邻苯二甲酸酐,是一种重要的有机化工原料,工业上主要用于生产塑料增塑剂、不饱和聚脂、醇酸树脂以及染料、涂料、农药、医药和食用糖精等。根据所用原料不同,苯酐的工业化生产方法主要有邻法和萘法两种。我国苯酐的生产经历了由流化床到固定床、由萘法到邻法再到萘、邻法共存的发展过程。单套规模逐渐增大,自动化程度越来越高,产品质量越来越好。萘法苯酐的生产工艺流程如下:液体工业萘经过泵送至萘汽化器,加热使之汽化,然后萘蒸汽和空气混合进入反应器,在催化剂作用下,萘被氧化成苯酐。反应产物气体自反应器底部排出,经过气体冷却器、预冷凝器和切换冷凝器冷却后进入粗苯酐罐。粗苯酐罐内液体苯酐经过泵输送至预处理釜,加热处理后的粗苯酐进入轻组分塔和纯苯酐精馏塔精馏处理,得到合格液体苯酐产品,最终切片、包装。

3.2苯酐生产过程中有机废气的产生

在苯酐生产过程中,苯酐的捕集由切换冷凝器完成,经捕集后剩余的气体成为尾气。由于尾气中除了氮气、氧气、二氧化碳外,还含有少量的苯酐、顺酐、苯甲酸、萘醌等有机物,达不到环保排放要求,不能直接外排。

3.3苯酐生产过程中有机废气的处理方法

苯酐尾气传统的处理方法是经过水洗塔洗涤,产生的酸水经过预处理、转位、精制等工序,生产出富马酸,可作为一个副产品出售。但是,水洗法存在以下几个方面的缺点:

(1)水洗塔易堵塞,需定期停车清理,致使开工周期相对较短。

(2)设备腐蚀严重,维修率高。

(3)生产过程仍产生固体及液体废物,难以处理,造成一定环境污染。

(4)就萘法苯酐工艺来说,生产的富马酸的外观、收率及质量相对邻法苯酐工艺差。因此,从装置的连续稳定性和环保角度出发,选择蓄热氧化炉(RTO)来处理苯酐尾气是正确的选择。

3.4RTO处理苯酐尾气工艺

蓄热氧化炉正式处理尾气前,首先要进行预热,使蓄热陶瓷达到规定的温度,此项工作由配套的启炉风机和燃烧机来完成,燃料一般采用燃料油或天然气。预热完毕,蓄热氧化炉进入程序控制,阀门自动切换,此时可将有机尾气引入。尾气进入炉体,首先经过气体分布室按程序分布尾气,然后尾气进入蓄热室,蓄热陶瓷将尾气预热到一定温度,尾气进入氧化室,尾气中所含的有机物质在氧化室被充分氧化,转化成二氧化碳和水,同时释放出大量的热量,这部分热量用来进一步预热其它室的蓄热陶瓷,之后通过出气阀排出,进入烟气管道,最终通过烟囱排放。如果尾气中有机物含量较大,除了维持蓄热氧化炉正常运行外,还可通过配套的余热锅炉副产一定量的蒸汽,用于其它装置的生产供热等。为保证蓄热氧化炉稳定连续运行,生产控制设计自动化程度较高,压力、温度、液位等参数均能远传到控制室,操作人员可实时监控,进出气阀门开关采取程序自动控制,某些参数设置高低线报警,部分关键部位设置连锁控制,极大限度地保证设备及运行安全。

四、存在的问题

(1)由于尾气中的有机物多为酸性,在进入蓄热氧化炉处理过程中,在温度相对较高的情况下,会对蓄热氧化炉体及附属设备造成一定腐蚀,这对设备材质提出了较高要求,设计之初就应该充分考虑选择合适的材料。

(2)尾气经过蓄热氧化炉处理后,仍有少量的有机物质残留,还需进一步提高有机物去除率,使有机物更加充分氧化,尽量减少有机物外排。

(3)装置自动化程度有待进一步完善和提高,如在蓄热氧化炉进口及出口安装在线监测,实时检测尾气当中的成分,以便及时调整工艺参数等。

五、总结

蓄热氧化炉在苯酐生产特别是萘法苯酐生产中的应用已经逐步推广开来,特别是近几年新上苯酐装置,基本上都采用蓄热氧化炉来处理尾气,一些老的装置也在考虑将尾气处理由水洗法改为蓄热氧化法。相信,随着国家环保要求越来越严格以及设备厂家对蓄热氧化炉的改进与发展,蓄热氧化炉在苯酐生产乃至其他行业产品中的应用会更加广泛,前景一片光明。

来源:相章分享环保技术



标签:   蓄热式氧化炉 苯酐废气处理