丙烯酸化工装置废气催化氧化装置处理效果分析.docx

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1、丙烯酸化工装置废气催化氧化装置处理效果分析(1)本项目废气排放特征项目废气污染物产生于丙烯氧化和精制过程和丙烯酸酯化过程，主要为未反应原料和 中间体、副反应产物、少量产品等，污染物在产品提纯过程中随产品分离而排出，排放量较 大。此外储罐的呼吸排气也将产生少量废气。由于污染物组分复杂，含量较高，所以用一般 物理或化学分离方法既不经济，也较难回收。(2)催化氧化原理将含有可燃物的废气预热到3004(xrc,导入催化剂充填层，可燃物和氧化物立刻被 吸附在催化剂上，发生氧化反应生成二氧化碳和水，对废气中的可燃物进行无害化处理， 反应后的气体，从催化剂表面解吸下来，这就是废气催化反应原理。废气预热的温度

2、，是根据所含可燃物的种类、浓度而不同的一般情况下，碳氢化合物的 碳原子数越多，物质越容易氧化，在碳原子数相同时，则是具有双键、三键的物质容易氧化， 因此，碳氢化合物中最难于氧化的物质是甲烷，需要在温度非常高的条件下进行氧化。催化剂表面的氧化反应按下式进行：CnHn+ (n+m4) O2-nCO2+m2H2O+燃烧热该反应为放热反应，产生的燃烧热被用于热交换器预热废气，根据可燃物的浓度，可 以只在处理装置启动时使用燃料，而后自行运转，另外，催化剂式废气处理方法的另Te点 是与自然式姆里相比，可以在低温下进行晒，因为不产生火焰，同时，根据磔搬中氮氧化物的 生成机(电力环境保护) 温图肝Iooo,不

3、考虑热力型NOX的生成，本项目有机废气中 不含有氮元素和氯元素，因此不考虑NOx和二嗯英的生成。AA装置废气中各种组分的反应按下式进行：C3H6+92O23C2+3H2O+460.5KcalmolCO+ l2O2CO2+67.6KcalmolCH2=CHCHO+7223C22H2+379kcalmolC3Hs+523C2+4H2O+484Kcalmol(3)废气处理工艺简述项目在正常运转时，丙烯氧化单元3101塔顶排出的废气和AA分离精制单元 M30031、丙烯酸丁酯单元M20032送来的废气，与送风机（M30034）所送入的新鲜空 气（为了补充供给燃烧时所必须的氧气）混合后，经板式换热器（E

4、3OO31）预热到160左 右，再经板式换热器（E30033）预热到420C左右，再与作为稀释用气体（经R3OO3反 应后的由E30033预热到220C左右并由M3OO35送入的气体）混合，混合后的气体温度为 350C左右，进入废气催化氧化固定床反应（R3003）与催化剂表面接触，使混合气体中 的有机物和一氧化碳氧化后生成CO2和H2O,取出效率可达98%以上。此反应空速（SV25000hr-,-30000hr,）R3OO3反应器设计数据:反应器直径：3050mm反应器材质：SUS316入口操作温度：350反应器高度：3040mm设计温度：750出口操作温度：690从反应器（R3OO3）出来的

5、高温气体（650）左右，分成两部分，一部分气体经板式 换热器（E30033）冷却到220C左右，再经手动调节阀（HC-30034）进入送风机 （M30035）从M30035出来的气体又分成两部分，一部分气体经（TlCA-30034-B）调节 阀与废热锅炉（E30032）出口的（部分）气体混合，再经板式换热器（E3OO31）冷却 至肛05 左右以后，排到大气。另一部分气体经手动调节阀（HC-30035）与经板式换热器（E30033） 加热后未反应的气体混合进入反应器（R3003）另一部分气体经废热锅炉（E3OO32）冷却到200左右，又分成两部分：一部分气体 与送风机（M3OO35）送出的并经调

6、节阀（TICA-30034-B）的那部分气体混合，进入板式换 热器（E3OO31）冷却到100左右以后排入大气；另一部分气体的流量为零。在此，废热 锅炉（E3OO32）的液位由液位表（LICA-30032）调节BW水进水流量来控制，BW 水与 反应气体换热后产生的蒸汽，由蒸汽压力表（PICA-30032）控制在0.7MPa,并入LS蒸 汽管网回收利用。废气催化氧化反应器（R3003 ）反应温度的控制是通过反应器出口温度表 （TICA-30034）分成调节阀（A、B）和手动调节阀（He-30034、HC-30035）协同动作 来实现的，当反应温度高时，调节阀（TlCA-30034-A）关小，同时

7、开大手动调节 阀（HC-3OO35）这样可改变稀释气体的流量，使反应温度得到控制。当调节手段还不起作 用时，调节阀（TlCA30034-B关闭，调节阀（TlCA-30035-A）开启，同时关小手动调 节阀（HC-30034）这样就改变了废气的预热温度，使反应温度得到控制。开车时，新鲜空气经送风机（M30034）再经板式换热器（E30031、E3OO33）进入空气 加热炉（F3003）与丙烯混合氧化。从F3001出来氧化后的高温气体进入反应器（R3OO3预热触媒。从R3003出来的气体经E3OO33冷却后，恪期哂母（HC-30034）进入 送风机（M30035沟M30035出来的气体,经调节阀（

8、FlCA-30034-BlH经E3OO31冷却后通过30n 排气筒排入大气。本项目一期催化氧化装置设计处理能力25000kgh,排放量： 22184.04NM3h;温度：106C。同时，项目采用的废气催化氧化装置选用日本SHC）KUBAl株式社生产的金属蜂窝贵 金属催化剂，催化反应口温度250-30OC出度550-650C床层最蠲度650,设计方承诺 VOC去除效率99%,预计使用寿命35年。催化剂供应商提供的金属蜂窝金属催化剂转化率曲线图，见图6.1-2oT 化.IOOOppmv 200ppmv丙150PPEV-正g125PPmV图6.1-2金属蜂窝催化剂转化率曲线图本项目废气中各污染物的自

9、燃温度见表6.1-lo表6.1-1废气主要污染物的自燃温度污染物醋酸丙烯酸丙烷丙烯醛甲醛丙烯丁醇丙烯酸丁酯自然温度463438450220430455340275由图6.1-2可见,在500C左右时,催化剂对CO、丙烯酸和醋酸的转化率可达99%以上， 在550左右时，对正丁烷的转化率达到98%以上；本项目废气污染物的自燃温度为 220463C,催化反应温度在550600C时完全能使这些物质充分氧化，且废气污染物结 构多为单键或双键，在燃烧时容易热解成小分子结构并完全燃烧，燃烧产物基本上为二氧 化碳和水，产生少量一氧化碳。(4)处理效果分析催化氧化技术目前已广泛应用于石油化工、化学试剂、印刷、油

10、漆喷涂、制鞋、电线加工 等行业和汽车尾气处理。由于催化焚烧具有节能和处理温度相对较低、基本上没有氮氧化 物等新的污染物生成的优点，该技术也是丙烯酸生产中推广的废气净化方法。对于本项目废水焚烧装置，在上海华谊新材料有限公司上海化工园区32万吨/年丙烯酸及酯项目、吉林石化和中海油惠州公司均有成功运行案例，目前仍在稳定运行。上海华谊新材料有限公司上海化工园区32万吨/年丙烯酸及酯项目于2016年初建成，并成功开车。尾气处理装置污染物排放浓度见表6.1-2o表6.1-2 丙烯酸尾气污染物排放浓度污染物气量(Nm3h)浓度(mgm3)排放标准 (mgm3)标准来源甲醛765001.855石油化学工业污染

11、物排放新潸(GB 31571-2015)表5和表6标准非甲烷总嫌58.735去除率97%丙烯醛8.8893丙烯酸2.56020吉林石化分公司电石厂丙烯酸装置尾气治理项目于2008年8月中旬建成，2008年 10月10日系统开车成功，10月14日、15日和16日三天对尾气及排烟净化气体进行检测， 分析结果见表6.1-3o表6.1-3吉林石化分公司电石厂丙烯酸装置尾气处理效果分析表监测 位置污染物气量(NnrVh)浓度(mgn)排放标准(mgm3 )标准来源10月14日10月15日10月16日装置 入口非甲烷 总展15000123911462911708/石油化学工 业污染物排放 标准(GB 31

12、571-2015) 表5和表6标准装置 出口甲醛15000未检出未检出未检出5非甲烷 总免61.987.858.5去除率 97%处理效率(以非甲烷总嫌计)%/99.5%99.47%99.5%/2009年4月中海油惠州20万吨丙烯酸及酯装置废气废水处理系统，将丙烯酸装置 的废气废水联合处理，以达到降低成本和副产蒸汽效果。该项目于2012年9月初建成， 并于9月底一次开车成功。中海油惠州石化分公司和上海东化环境工程有限公司于2013 年6月1日3日分别对排烟净化气体进行抽样分析，分析结果如表6.1-4所示。表6.1-4 中海油惠州20万吨丙烯酸及酯废气处理结果分析表监测 位置污染物气量 (Nm3Z

13、h)浓度(mg?)排放标准(mgm3)标准来源6月1日6月2日6月3日装置入口非甲烷 总煌900012000-18000/石油化学工 业污染物排放 标准(GB 31571-2015) 表5和表6标准装置 出口甲醛9000未检出未检出未检出5非甲烷 总煌53.672.887.5去除率97%处理效率(以非甲烷 总嫌计)%/99.55%99.39%99.27%/由此可知，采用废气催化氧化处理丙烯酸及酯废气，处理效率高，尾气浓 度低，这一结果除与丙烯酸生产中废气中污染物含碳量低，燃烧温度要求低有 关外，也与催化氧化装置技术成熟可靠直接相关。同时，催化氧化技术还可根据 企业情况，进行反应器尾气余热回收，

14、提高入炉废气温度或副产蒸汽至厂内用户, 使运行操作更为经济，符合国家节能减排要求。据资料，催化氧化净化有机废气, 污染物的去除效率一般可达98%,对含起燃点较低的有机废气，处理效率可达 98%及以上，该装置处理对废气的处理效果与催化剂的类型、入反应器的废气组 成、运行时床层温度、催化床层的厚度、设备运行管理水平(如催化剂的及时更 换)等多种因素有关。因此，本项目采用催化氧化法进行废气处理，符合项目特点，并能具有较 好的处理处理效果，外排尾气可达到石油化学工业污染物排放标准(GB 31571-2015 )表5和表6标准和合成树脂工业污染物排放标准 (GB31572-2015)表5的排放限值要求，废气处理方案可行。