CN108413413A - 一种丙烯酸及酯类废油处理系统及方法 - Google Patents

一种丙烯酸及酯类废油处理系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种丙烯酸及酯类废油处理系统及方法，包括解聚釜、稀释液缓冲罐、稀释釜、放空捕集器、尾气缓冲罐、雾化器、焚烧炉、脱硝塔、余热锅炉、除尘室、脱硫塔，该方法是利用有机废酸将丙烯酸及酯类废油进行稀释以降低丙烯酸及酯类废油的粘性，然后经雾化、焚烧、脱销、余热回收、除尘、脱硫工序将丙烯酸及酯类废油彻底处理，并达到国家排放标准，同时利用丙烯酸及酯类废油自身燃烧热量产生蒸汽返回到生产线循环使用。本发明突破性地采用以废治废的设计理念，将丙烯酸及酯类废油的预处理、雾化、焚烧、脱销、余热回收、除尘、脱硫于一体，烟气排放各项指标都远低于国家环保排放标准，具有显著的实用性及经济效益。

Description

一种丙烯酸及酯类废油处理系统及方法
技术领域
本发明属于工业废弃物处理技术领域，具体涉及一种丙烯酸及酯类废油处理系统及方法。
背景技术
丙烯酸作为丙烯的一种重要衍生物，用其合成的丙烯酸甲酯、乙酯、丁酯、异辛酯等也是合成高分子聚合物的单体，广泛用于橡胶、医药、皮革、造纸、粘合剂和涂料行业。目前丙烯酸及丙烯酸酯类的生产过程中产生的废油量增长，需要相应的处理。丙烯酸甲酯废油中的主要成分为丙烯酸甲酯、丙烯酸、甲醇、水以及甲氧基丙烯酸甲酯等。现有技术中丙烯酸及酯类废油的回收工艺主要是利用裂解反应回收丙烯酸，其工艺主要包括裂解、酯化、脱轻和脱重四个工序，但现有技术对丙烯酸及其酯类废油回收处理后仍会产生二次废油。
目前，对丙烯酸及酯类二次废油的处理较多采用焚烧法，该方法是将二次废油雾化后喷入高温燃烧炉中进行快速氧化的过程。若二次废油粘性太强，其流动性较差，管道输送困难。中国专利CN1026104C公开了一种《丙烯酸酯类废油再生工艺》，其回收丙烯酸后的废渣就难以处理了，因为该废渣粘性极强，在常温下为固态，即使将其粉碎，一旦粉碎后的废渣堆放在一起，它们马上又粘结在一起；加热后，融化成液态，但其流动性极差，根本无法将其输送至焚烧炉进行焚烧处理，因此只能将其粉碎与煤等燃料混合后进行焚烧处理。中国专利CN1907942A公开了一种《丙烯酸及酯类废油资源化处理方法》，其在裂解工序后，向反应釜中加入水，不断搅拌，将回收后丙烯酸后的废渣打成可流动的浆料，将浆料输送至焚烧炉进行高温焚烧，但是裂解工序后的废渣是有机粘稠物质其水溶性较差，配置成的浆料仍是固液悬浊液，在焚烧炉中燃烧不够充分，排放尾气仍含有未完全燃烧的有机物质。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种丙烯酸及酯类废油处理系统及方法，在常用的焚烧工艺基础上，突破性地集丙烯酸及酯类废油的预处理、雾化、焚烧、脱销、余热回收、除尘、脱硫于一体，不仅解决了丙烯酸及其酯类废油回收处理后产生的二次废油粘性强，流动性差问题，还实现了余热再利用，显著性低降低了操作能耗，烟气排放达到国家排放标准，具有显著的实用性和经济效益。
为实现上述目的，本发明的技术方案是提供了一种丙烯酸及酯类废油处理系统，包括解聚釜、稀释液缓冲罐、稀释釜、放空捕集器、尾气缓冲罐、雾化器、焚烧炉、脱硝塔、余热锅炉、除尘室、脱硫塔，所述解聚釜废料出口与稀释釜进料口连通，稀释液缓冲罐液体出口与稀释釜进液口连通，稀释釜液体出口与雾化器进液口连通，雾化器雾化出口与焚烧炉进料口连通，焚烧炉烟气出口与脱硝塔烟气入口连通，脱硝塔烟气出口与余热锅炉炉膛入口连通，余热锅炉炉膛出口与除尘室入口连通，除尘室出口与脱硫塔进气口连通，脱硫塔气体出口与大气连通，所述稀释釜气体出口与放空捕集器入口连通，放空捕集器出口与尾气缓冲罐进气口连通，尾气缓冲罐气体出口与焚烧炉进料口连通，所述余热锅炉流体管道与解聚釜、稀释釜、雾化器的加热系统连通。
优选地，在所述稀释釜内部设置有搅拌桨。
优选地，所述解聚釜、稀释釜、雾化器的加热系统为流体循环管道，流体管道缠绕在解聚釜、稀释釜、雾化器的外部，流体循环管道的进水口与余热锅炉的出水口连接，流体循环管道的出水口与余热锅炉的进水口连接，所述解聚釜、稀释液缓冲罐、稀释釜、放空捕集器、尾气缓冲罐、雾化器、废油流经管道、阀门、泵内壁均为聚四氟乙烯材质
优选地，所述脱硝塔设置有多点还原剂喷入口，脱硝塔内部设置有多个脱硝催化剂丝网。
优选地，所述除尘室内部设置有旋风除尘器、布袋除尘器，脱硫塔进气口设置在脱硫塔的底端。
一种丙烯酸及酯类废油处理方法，包括如下步骤：
S1：丙烯酸及酯类废油的预处理，丙烯酸及酯类废油经解聚釜废料出口进入稀释釜，将稀释液缓冲罐中的稀释液经缓冲罐液体出口、稀释釜进液口加注至稀释釜内部，启动搅拌桨，利用稀释釜外部流体循环管道加热至60～120℃，液体粘度为30～90cp，泵送压力为0.55～0.77Mpa；
S2：雾化，雾化器将预处理后的丙烯酸及酯类废油进行雾化，雾化颗粒为25～45微米；
S3：焚烧，在焚烧炉的燃烧室内，雾化后的丙烯酸及酯类废液被天然气点燃，充分氧化、热解、燃烧，废液中的有机物被完全氧化分解，焚烧温度为1000～1200℃、滞留时间为1.0～3.0秒；
S4：脱销，废油燃烧后的烟气进入脱硝塔进行脱硝，温度控制在900～1000℃，多点喷入还原剂，将烟气中的氮氧化物还原为氮气；
S5：余热回收，脱硝后的烟气依次经过余热锅炉炉膛入口、余热锅炉炉膛出口，从烟气的余热中回收热量产生的蒸汽再返回到解聚釜、稀释釜、雾化器的加热系统管道中使用，其中烟气在余热锅炉炉膛出口的温度为180～230℃；
S6：除尘，回收余热后的烟气依次进入除尘室内部的旋风除尘器、布袋除尘器进行除尘；
S7：脱硫，除尘后的烟气从脱硫塔进气口进入脱硫塔，碱性洗涤液从脱硫塔顶部雾化后喷洒于脱硫塔内，烟气与碱性洗涤液充分混合，烟气中残留的酸性气体、粉尘物质被洗涤液中和、吸收，脱硫后的蒸汽进入烟囱排入大气；
所述S1中，稀释釜中挥发的气体经放空捕集器、尾气缓冲罐，由气泵输送至焚烧炉燃烧室。
优选地，所述步骤S1中稀释液为甲酸废液、乙酸废液、丙酸废液、丁酸废液中的一种或几种，稀释液加入量为丙烯酸及酯类废油重量的2～20％。
优选地，所述S3中焚烧炉内为正压，压力为7～10Kpa。
优选地，所述S4中还原剂为质量分数为15～25％氨水或10～20％尿素溶液，脱硝催化剂为V2O5-WO3/TiO2或V2O5-MoO3/TiO2。
优选地，所述S7中洗涤液为氢氧化钠碱液、碳酸钠碱液或碳酸氢钠碱液，洗液的PH为8～10。
本发明丙烯酸及酯类废油在加入有机酸稀释液后，启动搅拌桨，利用流体循环管道加热系统为稀释釜加热，可以直接将废液的粘度从原来的200c降低至30～90cp，经泵送压力为0.55～0.77Mpa至雾化器，雾化颗粒从常规的100微米降低至25～45微米，使得燃烧效果从99％提高至99.99％，燃烧时间短，燃烧效率高、节能降耗、方法可以连续稳定运行。
因为丙烯酸及酯类废油的热值较高，其低热值(LHV)为6000-8000kcal/kg，除起炉升温需要消耗天然气，正常运行后，可以依照丙烯酸及酯类废油的自身燃烧热维持温度进行高温焚烧，天然气的消耗量随着炉膛负荷量的变化而变化，如100万kcal的炉膛负荷消耗的天然气为100万kcal，即115Nm3/h(此时天然气的LHV按8600kcal/Nm3计算)。焚烧产生的烟气为余热锅炉加热产生蒸汽，锅炉产的蒸汽经循环管道将燃烧热量传输给解聚釜、稀释釜、雾化器的加热系统循环管道达到余热再利用效果。
本发明的燃烧效率达99.99％以上，焚烧原理如下：丙烯酸酯类废油+O2→CO2+H2O+SO2+CuO+NOX。焚烧后，烟气进入脱硝塔进行脱硝，先通过喷入冷却水来将脱硝塔温度控制在900～1000℃，再多点喷入还原剂，使其与烟气混合均匀，脱销催化剂促使脱硝反应的进行，将烟气中的氮氧化物还原为氮气，反应如下：NO2+NO+2NH3＝2N2+3H2O，4NO+O2+4NH3＝4N2+6H2O，2NO2+O2+4NH3＝3N2+6H2O。脱销过程中要严格控制脱销温度，当温度过高时(＞1100℃)，会发生如下的副反应：NO+4NH3+5O2＝4NO+6H2O；当温度过低时，会减慢反应速度，影响脱销速率。
本发明回收余热后的烟气依次进入除尘室内部的旋风除尘器、布袋除尘器进行除尘，其中旋风除尘器选用耐高温、耐磨蚀和腐蚀的特种金属或陶瓷材料构造，可在温度高达1000℃，压力达500×105Pa的条件下操作，主要用来去除5μm以上的烟尘微粒，另外旋风除尘器还可以防止明火烧坏布袋除尘器；布袋除尘器用于扑捉5μm以下的所有粉尘，旋风除尘器与布袋除尘器组合使用，除尘效率为99～99.99％。
经检测，使用本发明所述丙烯酸及酯类废油处理系统进行丙烯酸及酯类废油处理过程中产生的废气等各项指标都低于国家环保排放标准，具体参见表1。
表1丙烯酸及酯类废油处理过程中产生废气的各项指标
本发明的优点和有益效果在于：
1、本发明以废治废，利用有机废酸将丙烯酸及酯类废油进行稀释，降低了废油的粘性，解聚釜、稀释液缓冲罐、稀释釜、放空捕集器、尾气缓冲罐、雾化器、废油流经管道、阀门、泵内壁均为聚四氟乙烯材质，降低废油流动阻力，余热锅炉流体管道与解聚釜、稀释釜、雾化器的加热系统管道组成流体循环系统，将废油自身燃烧热量循环再利用，降低了废油处理过程中的能耗。
2、本发明的稀释釜气体出口经放空捕集器、尾气缓冲罐与焚烧炉连通，避免了有机废酸与丙烯酸及酯类废油稀释过程中挥发性气体的外泄。
3、本发明脱硝塔设置有多点还原剂喷入口，脱硝塔内部设置有多个脱硝催化剂丝网，保证了脱硝反应的充分进行，将脱销效率从常规的40％提高到60％；除尘室内部设置有旋风除尘器、布袋除尘器组合式除尘器，烟气依次进入旋风除尘器、布袋除尘器，保证了不同粒径烟尘颗粒的捕集效率，除尘效率为99～99.99％，各项指标都远低于国家环保排放标准，具有显著的实用性及巨大的经济效益，应用前景广阔。
附图说明
图1是丙烯酸及酯类废油处理系统流程框图；
图2是缠绕在解聚釜、稀释釜、雾化器外部的流体循环管道与余热锅炉进水口、出水口连接关系图；
图3是脱硝塔结构示意图。
附图标记说明：
1、解聚釜；2、稀释釜；3、雾化器；4、余热锅炉；5、解聚釜循环管道入口；6、解聚釜循环管道出口；7、稀释釜循环管道入口；8、稀释釜循环管道出口；9、雾化器循环管道入口；10、雾化器循环管道出口；11、余热锅炉进水口；12、余热锅炉出水口；13、烟气入口；14、催化剂丝网；15、还原剂喷入口；16、液泵；17、还原剂溶液池；18、烟气出口。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
本实施例的工艺流程图参见图1，本实施例为处理2000kg/h的丙烯酸及酯类废油，废油燃烧计算及雾化燃烧工艺操作参数如表2所示，焚烧工艺条件如表3所示，其他工艺条件如表4所示。
表2废油雾化燃烧工艺条件
其中乙酸废液低位发热量忽略不计。
表3焚烧工艺条件
序号 名称 单位 数值
1 燃烧温度 ℃ 1100.00
2 环境温度 ℃ -20～30.00
3 废油发生热量 kcal/h 14326252.47
4 废油发生烟气量 Nm3/h 34011
5 废水发生烟气量 Nm3/h 2416
6 烟气总量 Nm3/h 36427
7 烟气平均比定压热容 kcal/m3 0.375
8 炉壁热损失 ％ 3～8％
9 焚烧炉单位热负荷 kcal/m3 200000
10 燃烧容积(以热负荷计算) m3 150
11 滞留时间 S 2
12 燃烧效率 ％ ≥99.99％
13 焚烧去除率 ％ ≥99.99％
14 焚烧残渣的热灼减率 ％ ＜6
表4其他工艺条件
采用本发明提供的丙烯酸及酯类废油系统及方法来处理丙烯酸及酯类废油，以上实施例处理量装置计算的公用工程消耗和经济收益表5。
表5公用工程消耗和经济收益
从表5可以看出，处理每吨丙烯酸及其酯类废油的经济效益为(1780-603.9＝1176.1元)；如按每年8000小时的运行时间、设备处理速率为2吨/小时计算，每年可以产生蒸汽约10吨/吨×2吨/小时×8000小时/年＝16万吨/年。
缠绕在解聚釜、稀释釜、雾化器外部的流体循环管道与余热锅炉进水口、出水口连接关系：
如图2所示，缠绕在解聚釜、稀释釜、雾化器外部的流体循环管道与余热锅炉进水口、出水口构成流体循环系统，其中余热锅炉4的出水口12与缠绕在解聚釜1外部的循环管道进水口5连通，缠绕在解聚釜1外部的循环管道出水口6与缠绕在稀释釜2外部的循环管道进水口7连通，缠绕在稀释釜2外部的循环管道出水口8与缠绕在雾化器3外部的循环管道进水口9连通，缠绕在雾化器3外部的循环管道出水口10与余热锅炉进水口11连通。
脱硝塔工作流程：
如图3所示，焚烧后烟气经脱硝塔烟气入口13进入脱硝塔内部，液泵16将还原剂溶液池17中的还原剂溶液泵送至还原剂喷入口15进入脱硝塔内，烟气在催化剂丝网14处与还原剂发生脱硝反应，脱硝后的烟气经烟气出口18排出进入下一工序。
本发明的丙烯酸及酯类废油处理系统及方法具有极其显著的经济效益；通过结合实施例可以加以说明，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种丙烯酸及酯类废油处理系统，其特征在于：包括解聚釜、稀释液缓冲罐、稀释釜、放空捕集器、尾气缓冲罐、雾化器、焚烧炉、脱硝塔、余热锅炉、除尘室、脱硫塔，所述解聚釜废料出口与稀释釜进料口连通，稀释液缓冲罐液体出口与稀释釜进液口连通，稀释釜液体出口与雾化器进液口连通，雾化器雾化出口与焚烧炉进料口连通，焚烧炉烟气出口与脱硝塔烟气入口连通，脱硝塔烟气出口与余热锅炉炉膛入口连通，余热锅炉炉膛出口与除尘室入口连通，除尘室出口与脱硫塔进气口连通，脱硫塔气体出口与大气连通，所述稀释釜气体出口与放空捕集器入口连通，放空捕集器出口与尾气缓冲罐进气口连通，尾气缓冲罐气体出口与焚烧炉进料口连通，所述余热锅炉流体管道与解聚釜、稀释釜、雾化器的加热系统连通。
2.如权利要求1所述的一种丙烯酸及酯类废油处理系统，其特征在于：在所述稀释釜内部设置有搅拌桨。
3.如权利要求1所述的一种丙烯酸及酯类废油处理系统，其特征在于：所述解聚釜、稀释釜、雾化器的加热系统为流体循环管道，流体管道缠绕在解聚釜、稀释釜、雾化器的外部，流体循环管道的进水口与余热锅炉的出水口连接，流体循环管道的出水口与余热锅炉的进水口连接，所述解聚釜、稀释液缓冲罐、稀释釜、放空捕集器、尾气缓冲罐、雾化器、废油流经管道、阀门、泵内壁均为聚四氟乙烯材质。
4.如权利要求1所述的一种丙烯酸及酯类废油处理系统，其特征在于：所述脱硝塔设置有多点还原剂喷入口，脱硝塔内部设置有多个脱硝催化剂丝网。
5.如权利要求1所述的一种丙烯酸及酯类废油处理系统，其特征在于：所述除尘室内部设置有旋风除尘器、布袋除尘器，所述脱硫塔进气口设置在脱硫塔的底端。
6.一种丙烯酸及酯类废油处理方法，包括如下步骤：
S1：丙烯酸及酯类废油的预处理，丙烯酸及酯类废油经解聚釜废料出口进入稀释釜，将稀释液缓冲罐中的稀释液经缓冲罐液体出口、稀释釜进液口加注至稀释釜内部，启动搅拌桨，利用稀释釜外部流体循环管道加热至60～120℃，液体粘度为30～90cp，泵送压力为0.55～0.77Mpa；
S2：雾化，雾化器将预处理后的丙烯酸及酯类废油进行雾化，雾化颗粒为25～45微米；
S3：焚烧，在焚烧炉的燃烧室内，雾化后的丙烯酸及酯类废液被天然气点燃，充分氧化、热解、燃烧，废液中的有机物被完全氧化分解，焚烧温度为1000～1200℃、滞留时间为1.0～3.0秒；
S4：脱销，废油燃烧后的烟气进入脱硝塔进行脱硝，温度控制在900～1000℃，多点喷入还原剂，将烟气中的氮氧化物还原为氮气；
S5：余热回收，脱硝后的烟气依次经过余热锅炉炉膛入口、余热锅炉炉膛出口，从烟气的余热中回收热量产生的蒸汽再返回到解聚釜、稀释釜、雾化器的加热系统管道中使用，其中烟气在余热锅炉炉膛出口的温度为180～230℃；
S6：除尘，回收余热后的烟气依次进入除尘室内部的旋风除尘器、布袋除尘器进行除尘；
S7：脱硫，除尘后的烟气从脱硫塔进气口进入脱硫塔，碱性洗涤液从脱硫塔顶部雾化后喷洒于脱硫塔内，烟气与碱性洗涤液充分混合，烟气中残留的酸性气体、粉尘物质被洗涤液中和、吸收，脱硫后的蒸汽进入烟囱排入大气；
所述S1中，稀释釜中挥发的气体经放空捕集器、尾气缓冲罐，由气泵输送至焚烧炉燃烧室。
7.如权利要求6所述的一种丙烯酸及酯类废油处理方法，其特征在于：所述步骤S1中稀释液为甲酸废液、乙酸废液、丙酸废液、丁酸废液中的一种或几种，稀释液加入量为丙烯酸及酯类废油重量的2～20％。
8.如权利要求6所述的一种丙烯酸及酯类废油处理方法，其特征在于：所述S3中焚烧炉内为正压，压力为7～10Kpa。
9.如权利要求6所述的一种丙烯酸及酯类废油处理方法，其特征在于：所述S4中还原剂为质量分数为15～25％氨水或10～20％尿素溶液，脱硝催化剂为V2O5-WO3/TiO2或V2O5-MoO3/TiO2。
10.如权利要求6所述的一种丙烯酸及酯类废油处理方法，其特征在于：所述S7中洗涤液为氢氧化钠碱液、碳酸钠碱液或碳酸氢钠碱液，洗液的PH为8～10。
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