CN103657404A - 尾气催化燃烧处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种尾气催化燃烧处理系统，其至少包括：对尾气以及空气进行加热的加热器、对加热后的空气和尾气混合气体进行催化氧化反应的CO反应器、对从CO反应器内排出的反应后的气体进行进一步催化还原反应的SCR反应器、对从SCR反应器排出的反应后的气体进行热量回收并对进入CO反应器内的空气和尾气混合气体进行换热加热的热交换器以及将热交换完成后的排出气体进行对外排放的烟囱；本发明的工艺简单，迂回布置设备，占地面积小，更加合理，其将尾气中有害的挥发性有机物转化为二氧化碳和水，无二次污染，尾气处理彻底，检测结果完全满足国家的环保控制要求。

Description

尾气催化燃烧处理系统

技术领域

本发明涉及一种尾气催化燃烧处理系统，尤其是一种生产丙烯腈过程中的吸收塔尾气的催化燃烧处理系统。

背景技术

采用丙烯氨氧化技术的丙烯腈装置，以丙烯、氨、空气为主要原料，在催化剂的作用下，反应生成丙烯腈及其它副产品，之后经过急冷、回收、精制等工艺过程，得到丙烯腈产品。在丙烯腈生产过程中从吸收塔塔顶排出一股气体，称之为吸收塔尾气(AOG)。该尾气的主要成分为氮气、水蒸汽及二氧化碳，同时含有一定量的一氧化碳、丙烯腈、丙烯及丙烷等污染环境有害成分。由于丙烯腈装置吸收塔尾气中有机物浓度低、毒性高，采用一般尾气处理工艺不能满足环保要求，目前丙烯腈装置吸收塔尾气一般采用烟囱高点直接排放，对环境造成严重污染。

另外也有部分丙烯腈装置采用热力焚烧法进行丙烯腈尾气处理，但热力焚烧法的缺点是需消耗大量的燃料，运行成本较高，且焚烧排气量较大，焚烧过程中会有微量NOx产生。

再有，现有技术中也已经有催化氧化法处理丙烯腈尾气的理念，但是，催化氧化处理工艺是很复杂的处理工艺，目前虽然有处理的理论概念，但是在实践中尚无成功的处理案例经验可供参考，经常是系统搭建完成，但是根本不能开车运行，更谈不上处理丙烯腈尾气，因此，目前在用的处理方式仍然是以热力焚烧法为主。

鉴于以上问题，一种新型的尾气催化燃烧处理系统的发明是势在必行。

发明内容

针对直接排放、采用热力焚烧法以及催化氧化处理的实践中不能运行的上述不足，本发明所要解决的技术问题是提出一种工艺简单、能正常开车运转、系统阻力小、无需增压风机、不需加辅助燃料，运行成本低、无二次污染、正常运转时无需消耗能源、节能、尾气处理彻底的尾气催化燃烧处理系统。

为了解决上述技术问题，本发明提出了一种尾气催化燃烧处理系统，其至少包括：对尾气以及空气进行加热的加热器、对加热后的空气和尾气混合气体进行催化氧化反应的CO反应器、对从CO反应器内排出的反应后的气体进行进一步催化还原反应的SCR反应器、对从SCR反应器排出的反应后的气体进行热量回收并对进入CO反应器内的空气和尾气混合气体进行换热加热的热交换器以及将热交换完成后的排出气体进行对外排放的烟囱。

所述的尾气催化燃烧处理系统，还包括有对加热后的空气和尾气混合气体在进入CO反应器前对混合气体进行充分混合的CO反应器扩张分配器。

所述的尾气催化燃烧处理系统，还包括有将从CO反应器内排出的反应后的气体进行热量回收利用的废热锅炉，所述废热锅炉采用多段式锅炉，并通过设置废热锅炉旁通管线调节SCR反应器的入口处的温度。

所述的尾气催化燃烧处理系统，其所述废热锅炉还包括有锅炉给水装置、锅炉排污装置以及过热蒸汽管阀。

所述的尾气催化燃烧处理系统，其还包括有对进入SCR反应器内的气体进行充分混合的SCR扩张分配器。

所述的尾气催化燃烧处理系统，其所述加热器为电加热器、燃气／燃油加热器或蒸汽加热器，所述点加热器采用温控性更好的SCR无段分区，所述热交换器为板式逆流热交换器。

所述的尾气催化燃烧处理系统，其所述SCR反应器采用立式SCR床，其立式SCR床上设置SCR催化剂，其还设置有防止SCR催化剂堵塞的压差吹扫装置。

所述的尾气催化燃烧处理系统，其所述CO反应器的进出口温度均进行联锁，进口温度采用三选二控制方式；所述SCR反应器的进口温度也采用三选二控制方式。

所述的尾气催化燃烧处理系统，其还包括有对进入加热器内的空气进行过滤的空气过滤器以及补氧风机以及对进入加热器内的尾气进行初步冷凝过滤的冷凝器。

作为本发明的催化氧化机理，催化氧化反应器中主要发生了如下化学反应：

4C₃H₃N+15O₂=12CO₂+6H₂O+2N₂+Q

2C₃H₆+9O₂=6CO₂+6H₂O+Q

C₃H₈+5O₂=3CO₂+4H₂O+Q

相对于现有技术，本发明的工艺简单，迂回布置设备，占地面积小，更加合理、锅炉采用分段组合式、废气排放至烟囱管道前设置压力调节阀，调控单元压力、采用立式SCR床，反应效果佳、开车时不需使用蒸汽，利用循环风加热，节能、电加热器采用SCR6段，提升温度能力好、以锅炉水做减温介质，减温效果佳，节能、CO分配扩张器使反应器中的催化剂充分使用，平均释放最大能量、换热器采用逆流对流，换热效果佳，节能、催化剂自动吹灰，延长使用寿命，充分反应放热，节能、单元正常运转时无需消耗能源，同时产生4.2Mpa，380℃的过热蒸汽，节能；如此，将丙烯腈装置吸收塔尾气中有害的挥发性有机物转化为二氧化碳和水，无二次污染，尾气处理彻底，检测结果完全满足国家标准规定的环保控制要求。

附图说明

通过以下对本发明的实施例结合其附图的描述，可以进一步理解其发明的目的、具体结构特征和优点。其中，附图为：

图1为本发明尾气催化燃烧处理系统的整体结构组成示意图。

具体实施方式

本发明是应用在化工领域，尤其是指化工生产工程中所产生的尾气的催化燃烧处理系统，本发明是针对一种生产丙烯腈过程中的吸收塔尾气的催化燃烧处理系统，是在对现有的催化燃烧系统不能正常开车运行的基础上做出的根本性的改进，具有重要的实践意义，为化工行业带来了重大的变革。

本发明提供了一种新型的尾气催化燃烧处理系统，其能正常的开车运行，能有效的处理生产丙烯腈过程中的吸收塔尾气以及类似性质的其他化工材料的尾气，本系统工艺简单，迂回布置设备，占地面积小，配置合理，开车时不需使用蒸汽，利用循环风加热，非常的节省能源。如下将具体介绍本系统的最佳实施方式：

如图1所示，本发明尾气催化燃烧处理系统至少包括：

冷凝器100，对生产线上排放过来的丙烯睛尾气进行初步过滤和冷凝的冷凝器，冷凝后的气体经由管线3与管线4内的空气混合后进入加热器5，冷凝后的冷凝物包括废水经由管线2排出。

启炉循环管线101，所述启炉循环管线101包括管线1-17以及位于上述管线上的阀门，可用于封闭式的启炉，其可以有效的减少启炉时电热能的消耗，节约能源。

板式换热器102，或者称为热交换器，其采用逆流对流，换热效果佳，节能，且其设置旁通管线7，按CO反应器105内氧化催化剂104的末期启动温度设计，末期运行时，无需消耗能源，同时通过设置的旁通管线7调节CO的入口温度，调节性好、可靠性高、换热效率高，占地面积小。

CO反应器扩张分配器103，其将所述旁通管线7内的丙烯腈尾气和板式换热器102出来的丙烯腈尾气混合充分，确保充分的混合效率，同时能有效防止氧化催化剂104的催化床层分流分布不均。

CO反应器105，其设置装置空气吹扫，防止其内的氧化催化剂104出现堵塞，可以使得氧化催化剂104寿命更长，本发明的氧化催化剂104采用丙烷、一氧化碳等转化效率高的催化剂，其启动温度低，催化剂寿命长、低温高活性、表面积大、通气阻力小等特点；CO反应器105的进出口温度均进行联锁，进口温度采用三选二控制方式，安全可靠性更高。

废热锅炉106，其可采用多段式锅炉，本实施例中锅炉采用分段组合式、锅炉外围同时设置有锅炉给水装置、锅炉排污装置以及过热蒸汽管阀。所述废热锅炉106采用三冲量控制，设置减温器，液位进行连锁，即过热蒸汽排放至管网前设置过热蒸汽管阀--压力调节阀调控蒸汽压力，废气排放至烟囱管道前设置压力调节阀，调控单元压力，另外，蒸汽排放至管网采用三冲量控制，设置减温器，液位进行连锁，控制可靠性高，蒸汽品质好。并通过废热锅炉旁通管线10调节SCR反应器201即烟气脱硝装置的入口处的温度，确保SCR在末期运行时，同样具有较高的脱硝效率。

SCR扩张分配器108，氨和烟气混合采用SCR扩张分配器108，混合效果好，脱硝效率高，氨气逃逸量小于5ml／m3以下。

SCR反应器201，其采用立式SCR床，反应效果佳，立式SCR床上的SCR催化剂，采用进口SCR还原催化剂，NOx转化效率高，表面积大、通气阻力小，寿命更长等特点、其还设置压差吹扫，防止SCR催化剂堵塞，延长催化剂寿命，同时，入口温度采用三选二的方式，可靠性更高，排放管线17处可设置有压力调控阀，单元压力更加稳定，同时可作为启炉时循环风提供密闭循环，单元更容易启动。

电加热器204，采用SCR无段分区(6区)，温控性更好。

在实践过程中，从丙烯腈生产线上过来的尾气，主要成分为氮气、水蒸汽及二氧化碳，同时含有一定量的一氧化碳、丙烯腈、丙烯及丙烷等污染环境有害成分，其首先经过管线1进入冷凝器100中，将其中的包含水蒸汽在内的可以冷凝的冷凝物经由管线2排出，经过冷凝器100后尾气继续经由管线3与管线4内的经由空气过滤器过滤后的空气和补氧风机补充进来的氧气等混合后进入管线5，经由管线5进入电加热器204内对上述空气、氧气以及尾气的混合物进行混合加热，加热后的混合气体经由管线6和管线7进入CO反应器扩张分配器103，在该CO反应器扩张分配器103内旁通的管线7内的丙烯腈尾气和换热器／热交换器102出来的丙烯腈尾气混合充分后经由管线8进入CO反应器105内进行催化氧化反应，所述的CO反应器105内设置有氧化催化剂104，本发明的氧化催化剂104主要采用丙烷、一氧化碳等的转化效率高的催化剂，如此所述的氧化催化剂104具备启动温度低，催化剂寿命长、低温高活性、表面积大、通气阻力小等特点，可以使尾气中的相应气体在CO反应器105中充分催化氧化反应，反应后的混合气体经由管线9分别进入废热锅炉106内--以锅炉水做减温介质吸收多余的热量以对热量进行回收利用，当然以锅炉水做减温介质，其减温效果佳且同时产生4.2Mpa，380℃的过热蒸汽，环保且节能，其中锅炉给水装置通过管线11给废热锅炉106补水，废热锅炉106通过管线15将进行锅炉排污，维持锅炉的长期的干净、安全运转而在管线13上则安装有过热蒸汽管阀以平衡锅炉内的温度和压力以及锅炉旁路管线10进入SCR扩张分配器108内，与此同时，氨气经由管线14也进入SCR扩张分配器108内，进入SCR扩张分配器108内的氨气逃逸量小于5ml／m3以下，氨气与上述进入其内的气体进行充分混合，之后经由管线16进入SCR反应器即烟气脱硝装置201内进行进一步的催化氧化反应，所述SCR反应器内采用立式SCR床，设置压差吹扫，防止设置于其立式SCR床上的SCR催化剂堵塞，延长催化剂寿命，同时，SCR反应器的入口温度采用三选二的方式，可靠性更高，充分反应后的二氧化碳和水等无环境危害的混合气体将反应过程中产生的大量热量经由管线17进入板式换热器／热交换器102内，对经由管线6进入换热器／热交换器102内的空气、氧气以及尾气的混合物进行热交换方式的加热，对热量进行回收利用，本系统中换热器102采用逆流对流，换热效果佳，继续的，从换热器／热交换器102内排出的气体经由管线18进入烟囱208排向大气，烟囱208前端的管线18上设置有压力调节阀，可以有效的调控单元压力，进一步增加调控性和安全性，经检测，进过本系统处理后的排向大气的气体的主要成分是二氧化碳、氮气、氧气以及少量水蒸气，其余的微量的烃类气体完全符合国家的排放标准，对环境没有危害性污染。

上述优选实施例的描述使本领域的技术人员能制造或使用本发明。这些实施例的各种修改对于本领域的技术人员来说是显而易见的，这里定义的一般原理可以被应用于其它实施例中而不背离本发明的精神或范围。因此，本发明并不限于这里示出的实施例，而要符合与这里揭示的原理和新颖特征一致的最宽泛的范围。

Claims (9)

1.一种尾气催化燃烧处理系统，其特征在于：其至少包括：对尾气以及空气进行加热的加热器、对加热后的空气和尾气混合气体进行催化氧化反应的CO反应器、对从CO反应器内排出的反应后的气体进行进一步催化氧化反应的SCR反应器、对从SCR反应器排出的反应后的气体进行热量回收并对进入CO反应器内的空气和尾气混合气体进行换热加热的热交换器以及将热交换完成后的排出气体进行对外排放的烟囱。

2.根据权利要求1所述的尾气催化燃烧处理系统，其特征在于：还包括有对加热后的空气和尾气混合气体在进入CO反应器前对混合气体进行充分混合的CO反应器扩张分配器。

3.根据权利要求1所述的尾气催化燃烧处理系统，其特征在于：还包括有将从CO反应器内排出的反应后的气体进行热量回收利用的废热锅炉，所述废热锅炉采用多段式锅炉，并通过设置废热锅炉旁通管线调节SCR反应器的入口处的温度。

4.根据权利要求3所述的尾气催化燃烧处理系统，其特征在于：所述废热锅炉还包括有锅炉给水装置、锅炉排污装置以及过热蒸汽管阀。

5.根据权利要求1所述的尾气催化燃烧处理系统，其特征在于：还包括有对进入SCR反应器内的气体进行充分混合的SCR扩张分配器。

6.根据权利要求1所述的尾气催化燃烧处理系统，其特征在于：所述加热器为电加热器、燃气／燃油加热器或蒸汽加热器，所述点加热器采用温控性更好的SCR无段分区，所述热交换器为板式逆流热交换器。

7.根据权利要求1所述的尾气催化燃烧处理系统，其特征在于：所述SCR反应器采用立式SCR床，其立式SCR床上设置SCR催化剂，其还设置有防止SCR催化剂堵塞的压差吹扫装置。

8.根据权利要求1所述的尾气催化燃烧处理系统，其特征在于：所述CO反应器的进出口温度均进行联锁，进口温度采用三选二控制方式；所述SCR反应器的进口温度也采用三选二控制方式。

9.根据权利要求1所述的尾气催化燃烧处理系统，其特征在于：还包括有对进入加热器内的空气进行过滤的空气过滤器以及补氧风机以及对进入加热器内的尾气进行初步冷凝过滤的冷凝器。

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