CN107321202B - Hppo装置尾气催化氧化处理的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种HPPO装置尾气催化氧化处理的方法，主要解决现有技术中风机设备投资较高、能耗也较高、尾气污染环境的问题。本发明通过采用一种HPPO装置尾气催化氧化处理的方法，根据HPPO装置含烃尾气连续或间歇、操作压力不同等工艺条件，对含烃尾气进行收集、稳压、缓冲、稀释、过滤等处理，再通过催化氧化反应将含烃尾气中的有机污染物转化为CO2和H2O，最终排放尾气中的非甲烷总烃降至120mg/Nm3以下，达到环保标准，而且风机投资降低50％左右，能耗下降80％以上的技术方案较好地解决了上述问题，可用于HPPO装置尾气处理中。

Description

HPPO装置尾气催化氧化处理的方法
技术领域
本发明涉及一种HPPO装置尾气催化氧化处理的方法。
背景技术
环氧丙烷是一种广泛应用的基础化工原料，近年来需求持续增长。双氧水法(简称HPPO法)制环氧丙烷与现今我国普遍采用的氯醇法制环氧丙烷相比，具有生产工艺简单、污染少、能耗低的特点。HPPO法制环氧丙烷装置产生的尾气主要来源于HPPO装置工艺废气、真空系统尾气、污水处理场废气等连续排放源以及储罐排放气等间歇排放源。尾气中的富烃组分主要为丙烯、甲醇、环氧丙烷等烃类；这些废气烃类含量高，现有的HPPO装置采用烟囱高点直接排放将对周围环境造成严重污染。一些采用热氧化法，如：热力焚烧或蓄热式热氧化进行无害化处理工艺，需消耗大量燃料，导致运行成本很高；而且由于部分尾气为间歇排放，尾气成分波动，因此对尾气处理工艺的操作弹性要求也很高。
催化氧化处理化工装置含烃尾气的工艺方法由于低成本、高稳定性的特点，近年来在化工领域得到高度重视。现有技术中的专利申请号CN200910081333.0介绍了一种用于苯酚生产装置的尾气回收、催化燃烧工艺流程，可有效去除有机污染物，提高尾气排放质量。专利申请号CN200310104990.5介绍了低压废气经过预处理后由风机增压，再经过换热器、电加热器升温，最后进入催化燃烧反应器，进行高浓度有机废气净化的工艺流程。同时，反应器出口气进入换热器与废气相互换热，换热后的废气进一步发生蒸汽或者生产热水，该方法具有废气处理能力大，操作稳定、使用寿命长等特点。
现有技术中，CN200910081333.0中将尾气降低温度至5℃以下，需要设置深冷器并使用低温盐水深冷剂，存在工艺流程长、设备投资大、运行能耗高等问题。CN200310104990.5将所有废气汇总送入增压风机，因此需要设置大处理能力的风机，存在设备投资大、风机效率低、运行能耗高等问题。
针对现有技术存在的问题，本发明提出一种切实可行的HPPO装置尾气催化氧化处理的方法，实现对废气污染源进行催化氧化的无害化处理并达标排放，具有设备投资小、运行能耗低的特点。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有技术中风机设备投资较高、能耗也较高、尾气污染环境的问题，提供一种新的HPPO装置尾气催化氧化处理的方法。该方法具有风机设备投资机较低、能耗也较低、尾气不污染环境的优点。
为解决上述问题，本发明采用的技术方案如下：一种HPPO装置尾气催化氧化处理的方法，HPPO工艺废气(10)与储罐排放气(9)分别进入催化氧化水封罐(1)进行收集、稳压，真空系统尾气(12)通过低压尾气缓冲罐(2)进行收集、缓冲后，在低压尾气缓冲罐(2)出口管线(13)中与空气(14)稀释并降低有机物浓度，稀释后的尾气(15)通过引风机(3)增压为混合气体(16)，与储罐排放气(9)和HPPO工艺废气(10)在催化氧化水封罐(1)收集、稳压后的混合气体(11)合并为混合气体(17)，再与污水处理场尾气(8)混合，混合后的HPPO装置含烃尾气(18)经尾气预过滤器(7)后进入气-气热交换器(4)、加热器(5)中加热至催化氧化反应的温度，加热后的含烃混合尾气(21)通过催化氧化反应器(6)进行催化氧化反应，有机污染物生成CO2和H2O，催化氧化反应器(6)出口的达标无害尾气(22)在气-气热交换器(4)中与待加热尾气(19)换热降温，最终将达到环保标准的排放气(23)通过排气筒(24)排放到大气中。
上述技术方案中，优选地，根据HPPO装置含烃尾气连续或间歇、操作压力不同的工艺条件，对含烃尾气进行收集、稳压、缓冲、稀释、过滤处理，再送入催化氧化反应器进行催化氧化反应。
上述技术方案中，优选地，催化氧化反应器(6)中采用的催化剂选自包括铂、钯任意一种或铂钯二种组合的贵金属蜂窝催化剂。
上述技术方案中，引风机出口表压为40～90KPa，优选范围为45～85KPa，更优选范围为50～80KPa；气-气换热器操作温度为0～500℃，优选范围为20～400℃，更优选范围为30～350℃；加热器操作温度为150～600℃，优选范围为200～500℃，更优选范围为350～450℃；催化氧化反应器操作温度为150～600℃，优选范围为300～500℃，更优选范围为350～450℃。
上述技术方案中，优选地，含烃混合尾气(21)中烃含量为2000～3000mg/m3。
上述技术方案中，优选地，环保标准为国家标准《大气污染物综合排放标准》(GB16297-1996)。
本发明将HPPO装置含烃尾气进行收集、稳压、缓冲、稀释、过滤后，再通过催化氧化反应单元将含烃尾气中的有机污染物催化氧化为CO2和H2O，最终排放尾气中的非甲烷总烃降至120mg/Nm3以下，符合《大气污染物综合排放标准》(GB16297-1996)国家标准的要求，而且运行过程中不额外补充消耗燃料，风机设备投资降低50％左右，风机运行能耗下降80％以上，取得了较好的技术效果。
附图说明
图1为本发明所述方法的流程示意图。
下面通过实施例对本发明作进一步的阐述，但不仅限于本实施例。
具体实施方式
【实施例1】
一种HPPO装置尾气催化氧化处理的方法，如图1所示，PPO工艺废气(10)与储罐排放气(9)分别进入催化氧化水封罐(1)进行收集、稳压。真空系统尾气(12)通过低压尾气缓冲罐(2)进行收集、缓冲后，在低压尾气缓冲罐(2)出口管线(13)中与空气(14)稀释并降低有机物浓度，稀释后的尾气(15)通过引风机(3)增压为混合气体(16)，与储罐排放气(9)和HPPO工艺废气(10)在催化氧化水封罐(1)收集、稳压后的混合气体(11)合并为混合气体(17)，再与污水处理场尾气(8)混合。混合后的HPPO装置含烃尾气(18)进入尾气预过滤器(7)，待加热尾气(19)先后在气-气热交换器(4)以及加热器(5)中加热至催化氧化反应的温度。加热后烃含量为2230mg/m3的含烃混合尾气(21)通过催化氧化反应器(6)进行催化氧化反应，催化剂为100％铂贵金属蜂窝催化剂，反应后有机污染物生成CO2和H2O，催化氧化反应器(6)出口的达标无害尾气(22)在气-气热交换器(4)中与待加热尾气(19)换热降温，最终将达到国家环保标准《大气污染物综合排放标准》(GB16297-1996)的排放气(23)通过排气筒(24)排放到大气中。
以生产规模1万吨/年的HPPO中试装置为例，待处理的HPPO工艺废气(10)、真空系统尾气(12)和污水处理场废气(8)以及储罐排放气(9)的工艺条件如下：
Figure BDA0001367274410000031
Figure BDA0001367274410000041
采用本发明的HPPO装置尾气催化氧化处理方法，引风机出口表压为82KPa，气-气换热器操作温度为320℃，加热器操作温度为520℃，催化氧化反应器操作温度为520℃，操作压力为77KPa。通过催化氧化反应将含烃尾气中的有机污染物催化氧化为CO2和H2O，最终排放尾气中的非甲烷总烃降至107mg/Nm3以下，风机设备投资降低48％，风机运行能耗下降81％以上。
【实施例2】
按照实施例1所述的条件和步骤，生产规模改为10万吨/年的HPPO工业生产装置，待处理的HPPO工艺废气(10)、真空系统尾气(12)和污水处理场废气(8)以及储罐排放气(9)的工艺条件如下：
尾气名称 HPPO工艺废气(10) 真空系统尾气(12) 污水处理场废气(8) 储罐排放气(9)
运行流量(m<sup>3</sup>/h) 4400.0 85.0 2400.0 137.5
操作表压(kPa) 110 3 70 80
操作温度(℃) 25 25 25 25
主要污染物名称 丙烯 甲醇 硫化物 环氧丙烷
采用本发明的HPPO装置尾气催化氧化处理方法，引风机出口表压为70KPa，气-气换热器操作温度为280℃，加热器操作温度为310℃，催化氧化反应器操作温度为310℃，操作压力为65KPa，催化剂为100％钯贵金属蜂窝催化剂。通过催化氧化反应将含烃尾气中的有机污染物催化氧化为CO2和H2O，最终排放尾气中的非甲烷总烃降至90mg/Nm3以下，风机设备投资降低51％，风机运行能耗下降83％以上。
【实施例3】
按照实施例1所述的条件和步骤，，生产规模改为30万吨/年的HPPO工业生产装置，待处理的HPPO工艺废气(10)、真空系统尾气(12)和污水处理场废气(8)以及储罐排放气(9)的工艺条件如下：
尾气名称 HPPO工艺废气(10) 真空系统尾气(12) 污水处理场废气(8) 储罐排放气(9)
运行流量(m<sup>3</sup>/h) 11220.0 224.4 5400.0 363.0
操作表压(kPa) 110 1 70 80
操作温度(℃) 25 25 25 25
主要污染物名称 丙烯 甲醇 硫化物 环氧丙烷
采用本发明的HPPO装置尾气催化氧化处理方法，引风机出口表压为62KPa，气-气换热器操作温度为210℃，加热器操作温度为295℃，催化氧化反应器操作温度为295℃，操作压力为57KPa，催化剂为70％铂和30％钯贵金属蜂窝催化剂。通过催化氧化反应将含烃尾气中的有机污染物催化氧化为CO2和H2O，最终排放尾气中的非甲烷总烃降至87mg/Nm3以下，风机设备投资降低53％，风机运行能耗下降84％以上。
【实施例4】
按照实施例1所述的条件和步骤，生产规模改为40万吨/年的HPPO工业生产装置，待处理的HPPO工艺废气(10)、真空系统尾气(12)和污水处理场废气(8)以及储罐排放气(9)的工艺条件如下：
尾气名称 HPPO工艺废气(10) 真空系统尾气(12) 污水处理场废气(8) 储罐排放气(9)
运行流量(m<sup>3</sup>/h) 12320.0 217.6 5600.0 352.0
操作表压(kPa) 110 1 70 80
操作温度(℃) 25 25 25 25
主要污染物名称 丙烯 甲醇 硫化物 环氧丙烷
采用本发明的HPPO装置尾气催化氧化处理方法，引风机出口表压为50KPa，气-气换热器操作温度为190℃，加热器操作温度为290℃，催化氧化反应器操作温度为290℃，操作压力为45KPa，催化剂为66％铂和34％钯贵金属蜂窝催化剂。通过催化氧化反应将含烃尾气中的有机污染物催化氧化为CO2和H2O，最终排放尾气中的非甲烷总烃降至86mg/Nm3以下，风机设备投资降低55％，风机运行能耗下降85％以上。
【实施例5】
按照实施例1所述的条件和步骤，生产规模改为20万吨/年的HPPO工业生产装置，待处理的HPPO工艺废气(10)、真空系统尾气(12)和污水处理场废气(8)以及储罐排放气(9)的工艺条件如下：
尾气名称 HPPO工艺废气(10) 真空系统尾气(12) 污水处理场废气(8) 储罐排放气(9)
运行流量(m<sup>3</sup>/h) 6160.0 108.8 2800.0 176.0
操作表压(kPa) 110 1 70 80
操作温度(℃) 25 25 25 25
主要污染物名称 丙烯 甲醇 硫化物 环氧丙烷
采用本发明的HPPO装置尾气催化氧化处理方法，引风机出口表压为40KPa，气-气换热器操作温度为0℃，加热器操作温度为150℃，催化氧化反应器操作温度为150℃，操作压力为35KPa，催化剂为45％铂和55％钯贵金属蜂窝催化剂。通过催化氧化反应将含烃尾气中的有机污染物催化氧化为CO2和H2O，最终排放尾气中的非甲烷总烃降至120mg/Nm3以下，风机设备投资降低58％，风机运行能耗下降87％以上。
【实施例6】
按照实施例1所述的条件和步骤，生产规模改为20万吨/年的HPPO工业生产装置，待处理的HPPO工艺废气(10)、真空系统尾气(12)和污水处理场废气(8)以及储罐排放气(9)的工艺条件如下：
尾气名称 HPPO工艺废气(10) 真空系统尾气(12) 污水处理场废气(8) 储罐排放气(9)
运行流量(m<sup>3</sup>/h) 8800.0 170.0 4800.0 275.0
操作表压(kPa) 110 1 70 80
操作温度(℃) 25 25 25 25
主要污染物名称 丙烯 甲醇 硫化物 环氧丙烷
采用本发明的HPPO装置尾气催化氧化处理方法，引风机出口表压为90KPa，气-气换热器操作温度为500℃，加热器操作温度为600℃，催化氧化反应器操作温度为600℃，操作压力为85KPa，催化剂为21％铂和79％钯贵金属蜂窝催化剂。通过催化氧化反应将含烃尾气中的有机污染物催化氧化为CO2和H2O，最终排放尾气中的非甲烷总烃降至80mg/Nm3以下，风机设备投资降低49％，风机运行能耗下降82％以上。

Claims (3)

1.一种HPPO装置尾气催化氧化处理的方法，HPPO工艺废气(10)与储罐排放气(9)分别进入催化氧化水封罐(1)进行收集、稳压，真空系统尾气(12)通过低压尾气缓冲罐(2)进行收集、缓冲后，在低压尾气缓冲罐(2)出口管线(13)中与空气(14)稀释并降低有机物浓度，稀释后的尾气(15)通过引风机(3)增压为混合气体(16)，与储罐排放气(9)和HPPO工艺废气(10)在催化氧化水封罐(1)收集、稳压后的混合气体(11)合并为混合气体(17)，再与污水处理场尾气(8)混合，混合后的HPPO装置含烃尾气(18)经尾气预过滤器(7)后进入气-气热交换器(4)、加热器(5)中加热至催化氧化反应的温度，加热后的含烃混合尾气(21)通过催化氧化反应器(6)进行催化氧化反应，有机污染物生成CO2和H2O，催化氧化反应器(6)出口的达标无害尾气(22)在气-气热交换器(4)中与待加热尾气(19)换热降温，最终将达到环保标准的排放气(23)通过排气筒(24)排放到大气中；根据HPPO装置含烃尾气连续或间歇、操作压力不同的工艺条件，对含烃尾气进行收集、稳压、缓冲、稀释、过滤处理，再送入催化氧化反应器进行催化氧化反应；引风机出口表压为40～90KPa；气-气换热器操作温度为0～500℃；加热器操作温度为150～600℃；催化氧化反应器操作温度为150～600℃，操作压力为35～85KPa；催化氧化反应器(6)中采用的催化剂选自包括铂、钯任意一种或铂钯二种组合的贵金属蜂窝催化剂；含烃混合尾气(21)中烃体积含量为2000～3000mg/m3；环保标准为国家标准《大气污染物综合排放标准》(GB16297-1996)。
2.根据权利要求1所述HPPO装置尾气催化氧化处理的方法，其特征在于引风机出口表压为45～85KPa；气-气换热器操作温度为20～400℃；加热器操作温度为200～500℃；催化氧化反应器操作温度为300～500℃，操作压力为40～80KPa。
3.根据权利要求2所述HPPO装置尾气催化氧化处理的方法，其特征在于引风机出口表压为50～80KPa；气-气换热器操作温度为30～350℃；加热器操作温度为350～450℃；催化氧化反应器操作温度为350～450℃，操作压力为45～75KPa。
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