CN104807021B - 一种高温焚烧法处理丙烯腈尾气的工艺及系统 - Google Patents

一种高温焚烧法处理丙烯腈尾气的工艺及系统 Download PDF

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Abstract

本发明属于化工有机废气处理环保技术领域，具体涉及丙烯腈尾气的预处理、焚烧及其余热回收系统。包括气液分离罐、焚烧炉、助燃器、SNCR脱硝装置、余热锅炉、丙烯腈尾气‑烟气连续蓄热热交换器、助燃空气‑烟气连续蓄热热交换器、鼓风机、烟囱。高温焚烧法处理丙烯腈尾气的系统实现了丙烯腈尾气中的有害物质如丙烯腈、氢氰酸、一氧化碳以及非甲烷烃类的高温氧化分解，有害物质去除率达99.99%以上。与传统高温焚烧法相比，可以直接节约燃料消耗60～70%，是一种高效节能的处理方法，且预热温度低于尾气中有机份的裂解温度20～30℃，安全稳定不产生结焦。

Description

一种高温焚烧法处理丙烯腈尾气的工艺及系统
技术领域
本发明属于化工有机废气处理环保技术领域，具体涉及丙烯腈尾气的预处理、焚烧及其余热回收系统。
背景技术
丙烯腈尾气是指从丙烯腈吸收塔顶排出的废气，这类废气的特点是气量大、热值低、组分波动、毒性大。由于尾气中的丙烯腈、氢氰酸、一氧化碳以及非甲烷烃类排放超过国家环保标准，直接高点排放会对环境造成危害已被禁止。
此废气目前的处理方法包括：生物法、催化焚烧法、高温焚烧法。
生物法反应速率慢、处理量低，且对气体进口浓度与吸收液中营养元素要求较高，废气中的HCN属极度危害物质，会对微生物的存活造成威胁，实际工业应用处理效果并不理想。
催化焚烧法对烃类和CO的净化率较高，无法保证丙烯腈和HCN的净化效率，且废气热值波动或气流分布不均会产生局部过热导致部分催化剂烧坏失效，影响尾气的处理效果、增加处理成本，且装置调试周期长，故障率高。
高温焚烧法流程简单、高效，对丙烯腈尾气流量及组分波动适应性强，可以实现丙烯腈尾气中有害物质的彻底氧化分解，但常规高温焚烧法需要消耗大量的燃料来实现焚烧所需的高温，运行成本高，且丙烯腈尾气和助燃空气中含有大量N2，在燃烧过程中会产生NOX，形成二次污染，同时增加环保处理的成本。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种节能、高效、无二次污染的高温焚烧工艺及系统处理丙烯腈尾气。
本发明的技术方案如下：一种高温焚烧法处理丙烯腈尾气的系统，包括气液分离罐、焚烧炉、助燃器、丙烯腈尾气-烟气连续蓄热热交换器、助燃空气-烟气连续蓄热热交换器、鼓风机，所述气液分离罐通过管道与丙烯腈尾气-烟气连续蓄热热交换器上部的尾气入口连接，丙烯腈尾气-烟气连续蓄热热交换器下部的尾气-烟气交换器出口通过管道与焚烧炉的左侧焚烧炉左入口连接，所述助燃器位于焚烧炉上部，助燃空气-烟气连续蓄热热交换器上部右侧的助燃空气出口通过管道与助燃器连接，助燃空气-烟气连续蓄热热交换器7上部左侧的焚烧炉空气出口通过管道与焚烧炉右入口连接，助燃空气-烟气连续蓄热热交换器下部的鼓风机入口通过管道与鼓风机连接。
还包括余热锅炉，所述余热锅炉通过管道与焚烧炉连接、并与丙烯腈尾气-烟气连续蓄热热交换器左侧下部的尾气-烟气交换器入口、助燃空气-烟气连续蓄热热交换器左侧上部空气-烟气交换器入口连接。
还包括烟囱，所述烟囱通过管道与丙烯腈尾气-烟气连续蓄热热交换器左侧上部的丙烯腈尾气-烟囱出口、助燃空气-烟气连续蓄热热交换器7左侧下部的助燃空气-烟囱出口连接。
还包括SNCR脱硝装置，所述SNCR脱硝装置位于焚烧炉中。
所述鼓风机为两个，通过管道分别与助燃空气-烟气连续蓄热热交换器的两个鼓风机入口连接。
一种高温焚烧法处理丙烯腈尾气的方法，包括以下步骤：
步骤一：丙烯腈尾气进入气液分离罐1中，将尾气中的凝液进行分离后通过管道输送至丙烯腈尾气-烟气热交换器中进行预热，预热温度为450～500℃；
步骤二：鼓风机提供助燃空气，首先输送至助燃空气-烟气热交换器7进行预热，预热温度为200～500℃，预热后的空气分别输送至焚烧炉和助燃器，通过调节助燃器中燃料的流量来调节焚烧炉2膛内的温度，通过调节助燃器中助燃燃料与助燃空气的比例来维持焚烧炉膛上部的还原性气氛；
步骤三：所述步骤一中预热后的丙烯腈尾气进入焚烧炉内高温焚烧，焚烧温度为850～950℃；
所述步骤三之后还包括步骤四：所述步骤三产生的高温烟气进入余热锅炉，烟气温度降低至650～550℃；
所述步骤四之后还包括步骤五，将步骤四余热回收烟气通过烟道分别进入丙烯腈尾气-烟气连续蓄热热交换器和助燃空气-烟气连续蓄热热交换器进行二次余热回收，烟气温度降低至150～200℃后经烟囱直接排放入大气；
所述步骤三中包括SNCR脱硝的步骤；
所述步骤二为:鼓风机A与鼓风机B提供助燃空气，从助燃风机鼓出的助燃风通过管道进入助燃空气-烟气热交换器进行预热，预热温度为450～500℃，这部分预热后的空气送至焚烧炉；从助燃风机B鼓出的助燃风通过管道进入助燃空气-烟气热交换器进行预热，预热温度为200～250℃，这部分预热后的空气送至助燃器，通过调节助燃器中助燃燃料的流量来调节焚烧炉膛内的温度，通过调节助燃器中助燃燃料与助燃空气的比例来维持焚烧炉膛上部的还原性气氛。
本发明的显著效果在于：高温焚烧法处理丙烯腈尾气的系统实现了丙烯腈尾气中的有害物质如丙烯腈、氢氰酸、一氧化碳以及非甲烷烃类的高温氧化分解，有害物质去除率达99.99%以上。
本发明所述的高温焚烧法处理丙烯腈尾气的系统利用烟气显热对丙烯腈尾气和助燃空气进行预热，预热温度可在450℃以上，大幅度节省燃料，与传统高温焚烧法相比，可以直接节约燃料消耗60～70%，是一种高效节能的处理方法，且预热温度低于尾气中有机份的裂解温度20～30℃，安全稳定不产生结焦。
本发明所述的高温焚烧法处理丙烯腈尾气的系统分级回收烟气热量，回收高温烟气热量产生工厂需要的蒸汽并适当降低烟气温度，利用中温烟气对丙烯腈尾气和助燃空气进行预热，根据烟气品质以及被预热气体的特点充分利用高温焚烧本身所产生的能力，实现对资源能源的最大利用，热效率高。
本发明所述的高温焚烧法处理丙烯腈尾气的系统的热交换器采用连续蓄热式热交换器，换热器内部热流体侧及冷流体侧均填充弹性金属蜂巢，该形式的热交换器将高温侧烟气中的热能通过导热、辐射、对流等方式储存在弹性金属蜂巢中，并通过弹性金属蜂巢连续的将热量传递到低温侧，低温侧的气体通过同样方式连续取热，低温侧气体温度升高至需要温度。该热交换器的比表面积高达1500m2/m3，综合换热系数是常规气体换热器换热系数的五倍以上，同时具有热效率高，阻力小，更换方便、占地面积小等优点。
本发明所述的高温焚烧法处理丙烯腈尾气的系统实现了尾气中有毒有害物质的氧化分解，同时避免焚烧过程产生NOX的二次污染，NOX的排放小于100mg/m3，优于环保排放要求，烟气达标排放。
本发明适用于丙烯腈装置产生的丙烯腈尾气的无害化处理，克服了传统高温焚烧处理方法的高能耗的缺点以及催化焚烧的局限性，具有流程简单、操作及维护方便、可行性强、环保、高效等特点。
附图说明
图1为本发明的平面结构示意图
图中：1.气液分离罐；2.焚烧炉；3.助燃器；4.SNCR脱硝装置；5.余热锅炉；6.丙烯腈尾气-烟气连续蓄热热交换器；7.助燃空气-烟气连续蓄热热交换器；8.鼓风机；9.烟囱。
具体实施方式
下面结合附图对本发明所述的高温焚烧法处理丙烯腈尾气的系统作进一步描述。
系统实施例
气液分离罐1通过管道与丙烯腈尾气-烟气连续蓄热热交换器6上部的尾气入口连接，丙烯腈尾气-烟气连续蓄热热交换器6下部的尾气-烟气交换器出口通过管道与焚烧炉2的左入口连接，丙烯腈尾气-烟气连续蓄热热交换器6左侧上部的丙烯腈尾气-烟囱出口通过管道与烟囱9连接，两台鼓风机8通过管道分别与助燃空气-烟气连续蓄热热交换器7下部的两个鼓风机入口连接，助燃空气-烟气连续蓄热热交换器7上部右侧的助燃空气出口通过管道与位于焚烧器2上端的助燃器3连接，助燃空气-烟气连续蓄热热交换器7上部左侧的焚烧炉空气出口通过管道与焚烧炉2右入口连接，助燃空气-烟气连续蓄热热交换器7左侧下部的助燃空气-烟囱出口与烟囱9连接，焚烧炉2通过管道与余热锅炉5连接，余热锅炉5通过管道与丙烯腈尾气-烟气连续蓄热热交换器6左侧下部的尾气-烟气交换器入口、助燃空气-烟气连续蓄热热交换器7左侧上部空气-烟气交换器入口连接。SNCR脱硝装置4位于焚烧炉2中
方法实施例1
待处理的丙烯腈尾气的组成及状态参数见下表1：
采用本发明所述方法处理上述丙烯腈尾气的步骤如下：
步骤一：丙烯腈尾气进入气液分离罐1中，将尾气中的凝液进行分离后通过管道输送至丙烯腈尾气-烟气热交换器6中进行预热，预热温度为450～500℃；
步骤二：鼓风机8提供助燃空气，首先输送至助燃空气-烟气热交换器7进行预热，预热温度为200～500℃，预热后的空气分别输送至焚烧炉2和助燃器3，通过调节助燃器3中燃料的流量来调节焚烧炉2膛内的温度，通过调节助燃器3中助燃燃料与助燃空气的比例来维持焚烧炉膛上部的还原性气氛；
步骤三：所述步骤一中预热后的丙烯腈尾气进入焚烧炉2内高温焚烧，焚烧温度为850～860℃，并SNCR脱硝；
步骤四：所述步骤三产生的高温烟气进入余热锅炉5，烟气温度降低至650～550℃；
步骤五，将步骤四余热回收烟气通过烟道分别进入丙烯腈尾气-烟气连续蓄热热交换器6和助燃空气-烟气连续蓄热热交换器7进行二次余热回收，烟气温度降低至150～200℃后经烟囱9直接排放入大气；
方法实施例2
待处理的丙烯腈尾气的组成及状态参数见下表1：
采用本发明所述方法处理上述丙烯腈尾气的步骤如下：
步骤一：丙烯腈尾气进入气液分离罐1中，将尾气中的凝液进行分离后通过管道输送至丙烯腈尾气-烟气热交换器6中进行预热，预热温度为450～500℃；
步骤二：鼓风机8提供助燃空气，首先输送至助燃空气-烟气热交换器7进行预热，预热温度为200～500℃，预热后的空气分别输送至焚烧炉2和助燃器3，通过调节助燃器3中燃料的流量来调节焚烧炉2膛内的温度，通过调节助燃器3中助燃燃料与助燃空气的比例来维持焚烧炉膛上部的还原性气氛；
步骤三：所述步骤一中预热后的丙烯腈尾气进入焚烧炉2内高温焚烧，焚烧温度为860～900℃，并SNCR脱硝；
步骤四：所述步骤三产生的高温烟气进入余热锅炉5，烟气温度降低至650～550℃；
步骤五，将步骤四余热回收烟气通过烟道分别进入丙烯腈尾气-烟气连续蓄热热交换器6和助燃空气-烟气连续蓄热热交换器7进行二次余热回收，烟气温度降低至150～200℃后经烟囱9直接排放入大气；
方法实施例3
待处理的丙烯腈尾气的组成及状态参数见下表1：
采用本发明所述方法处理上述丙烯腈尾气的步骤如下：
步骤一：丙烯腈尾气进入气液分离罐1中，将尾气中的凝液进行分离后通过管道输送至丙烯腈尾气-烟气热交换器6中进行预热，预热温度为450～500℃；
步骤二：鼓风机8提供助燃空气，首先输送至助燃空气-烟气热交换器7进行预热，预热温度为200～500℃，预热后的空气分别输送至焚烧炉2和助燃器3，通过调节助燃器3中燃料的流量来调节焚烧炉2膛内的温度，通过调节助燃器3中助燃燃料与助燃空气的比例来维持焚烧炉膛上部的还原性气氛；
步骤三：所述步骤一中预热后的丙烯腈尾气进入焚烧炉2内高温焚烧，焚烧温度为900～920℃，并SNCR脱硝；
步骤四：所述步骤三产生的高温烟气进入余热锅炉5，烟气温度降低至650～550℃；
步骤五，将步骤四余热回收烟气通过烟道分别进入丙烯腈尾气-烟气连续蓄热热交换器6和助燃空气-烟气连续蓄热热交换器7进行二次余热回收，烟气温度降低至150～200℃后经烟囱9直接排放入大气；
方法实施例4
采用本发明所述方法处理上述丙烯腈尾气的步骤如下：
步骤一：丙烯腈尾气进入气液分离罐1中，将尾气中的凝液进行分离后通过管道输送至丙烯腈尾气-烟气热交换器6中进行预热，预热温度为450～500℃；
步骤二：鼓风机8A与鼓风机8B提供助燃空气，从助燃风机8A鼓出的助燃风通过管道进入助燃空气-烟气热交换器7进行预热，预热温度为450～500℃，这部分预热后的空气送至焚烧炉2；从助燃风机B鼓出的助燃风通过管道进入助燃空气-烟气热交换器7进行预热，预热温度为200～250℃，这部分预热后的空气送至助燃器3，通过调节助燃器3中助燃燃料的流量来调节焚烧炉2膛内的温度，通过调节助燃器3中助燃燃料与助燃空气的比例来维持焚烧炉膛上部的还原性气氛；
步骤三：所述步骤一中预热后的丙烯腈尾气进入焚烧炉2内高温焚烧，焚烧温度为900～920℃；
步骤四：所述步骤三产生的高温烟气进入余热锅炉5，烟气温度降低至650～550℃；
步骤五，将步骤四余热回收烟气通过烟道分别进入丙烯腈尾气-烟气连续蓄热热交换器6和助燃空气-烟气连续蓄热热交换器7进行二次余热回收，烟气温度降低至150～200℃后经烟囱9直接排放入大气；
（1）从工厂丙烯腈吸收塔产生的丙烯腈尾气进入气液分离罐1中，将尾气中的凝液进行分离后通过管道输送至丙烯腈尾气-烟气热交换器6中进行预热，预热温度为450～500℃，预热后的丙烯腈尾气经过高温管道输送至焚烧炉2，然后按一定的比例分层进入焚烧炉2内高温焚烧，焚烧温度为850～950℃。
（2）步骤（1）丙烯腈尾气所需要的助燃风以及助燃燃料燃烧需要的助燃风分别由两台风机提供，即助燃风机8分为两台风机：助燃风机A和助燃风机B，从助燃风机A鼓出的助燃风通过管道进入助燃空气-烟气热交换器的A口进行预热，预热温度为450～500℃，然后通过高温管道输送至焚烧炉前丙烯腈尾气助燃风总管，按比例分层进入焚烧炉，从助燃风机B鼓出的助燃风通过管道进入助燃空气-烟气热交换器的B口进行预热，预热温度为200～250℃，然后通过中温管道输送至助燃燃料助燃风总管，按比例分配给各燃料燃烧器。通过调节助燃器3中助燃燃料的流量来调节焚烧炉2膛内的温度，通过调节助燃器3中助燃燃料与助燃空气的比例来维持焚烧炉膛上部的还原性气氛。
（3）步骤（2）产生的高温烟气进入余热锅炉5回收部分热量，产生工厂需要的蒸汽（例如：4.5MPa.G，385℃的过热蒸汽或其他规格的饱和或过热蒸汽），经过5余热锅炉后烟气温度降低至650～550℃。
（4）经过步骤（3）初步余热回收烟气通过烟道分别进入丙烯腈尾气-烟气连续蓄热热交换器6和助燃空气-烟气连续蓄热热交换器7进行二次余热回收，烟气温度降低至150～200℃后经烟囱直接排放入大气，排放烟气满足GB16297-1996《大气污染物综合排放标准》。

Claims (7)

1.一种高温焚烧法处理丙烯腈尾气的系统，其特征在于：包括气液分离罐(1)、焚烧炉(2)、助燃器(3)、丙烯腈尾气-烟气连续蓄热热交换器(6)、助燃空气-烟气连续蓄热热交换器(7)、鼓风机(8)，所述气液分离罐(1)通过管道与丙烯腈尾气-烟气连续蓄热热交换器(6)上部的尾气入口连接，丙烯腈尾气-烟气连续蓄热热交换器(6)下部的尾气-烟气交换器出口通过管道与焚烧炉(2)的左侧焚烧炉左入口连接，所述助燃器(3)位于焚烧炉(2)上部，助燃空气-烟气连续蓄热热交换器(7)上部右侧的助燃空气出口通过管道与助燃器(3)连接，助燃空气-烟气连续蓄热热交换器(7)上部左侧的焚烧炉空气出口通过管道与焚烧炉(2)右入口连接，助燃空气-烟气连续蓄热热交换器(7)下部的鼓风机入口通过管道与鼓风机(8)连接；
还包括余热锅炉(5)，所述余热锅炉(5)通过管道与焚烧炉(2)连接、并与丙烯腈尾气-烟气连续蓄热热交换器(6)左侧下部的尾气-烟气交换器入口、助燃空气-烟气连续蓄热热交换器(7)左侧上部空气-烟气交换器入口连接；
还包括SNCR脱硝装置(4)，所述SNCR脱硝装置(4)位于焚烧炉(2)中；
所述鼓风机(8)为两个，通过管道分别与助燃空气-烟气连续蓄热热交换器(7)的两个鼓风机入口连接。
2.据权利要求1所述的一种高温焚烧法处理丙烯腈尾气的系统，其特征在于：还包括烟囱(9)，所述烟囱(9)通过管道与丙烯腈尾气-烟气连续蓄热热交换器(6)左侧上部的丙烯腈尾气-烟囱出口、助燃空气-烟气连续蓄热热交换器(7)左侧下部的助燃空气-烟囱出口连接。
3.一种高温焚烧法处理丙烯腈尾气的方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：丙烯腈尾气进入气液分离罐(1)中，将尾气中的凝液进行分离后通过管道输送至丙烯腈尾气-烟气热交换器(6)中进行预热，预热温度为450～500℃；
步骤二：鼓风机(8)提供助燃空气，首先输送至助燃空气-烟气热交换器(7)进行预热，预热温度为200～500℃，预热后的空气分别输送至焚烧炉(2)和助燃器(3)，通过调节助燃器(3)中燃料的流量来调节焚烧炉(2)膛内的温度，通过调节助燃器(3)中助燃燃料与助燃空气的比例来维持焚烧炉膛上部的还原性气氛；
步骤三：所述步骤一中预热后的丙烯腈尾气进入焚烧炉(2)内高温焚烧，焚烧温度为850～950℃。
4.根据权利要求3所述的一种高温焚烧法处理丙烯腈尾气的方法，其特征在于：所述步骤三之后还包括步骤四：所述步骤三产生的高温烟气进入余热锅炉(5)，烟气温度降低至650～550℃。
5.根据权利要求4所述的一种高温焚烧法处理丙烯腈尾气的方法，其特征在于：所述步骤四之后还包括步骤五，将步骤四余热回收烟气通过烟道分别进入丙烯腈尾气-烟气连续蓄热热交换器(6)和助燃空气-烟气连续蓄热热交换器(7)进行二次余热回收，烟气温度降低至150～200℃后经烟囱(9)直接排放入大气。
6.根据权利要求3所述的一种高温焚烧法处理丙烯腈尾气的方法，其特征在于：所述步骤三中包括SNCR脱硝的步骤。
7.根据权利要求3所述的一种高温焚烧法处理丙烯腈尾气的方法，其特征在于：所述步骤二为:鼓风机(8)A与鼓风机(8)B提供助燃空气，从助燃风机(8)A鼓出的助燃风通过管道进入助燃空气-烟气热交换器(7)进行预热，预热温度为450～500℃，这部分预热后的空气送至焚烧炉(2)；从助燃风机B鼓出的助燃风通过管道进入助燃空气-烟气热交换器(7)进行预热，预热温度为200～250℃，这部分预热后的空气送至助燃器(3)，通过调节助燃器(3)中助燃燃料的流量来调节焚烧炉(2)膛内的温度，通过调节助燃器(3)中助燃燃料与助燃空气的比例来维持焚烧炉膛上部的还原性气氛。
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