CN217875916U - 氧化反应装置及加热炉烟气零排放系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种氧化反应装置及加热炉烟气零排放系统，属于烟气处理技术领域。其技术方案为：包括空分装置，空分装置的氧气出口通过管道与氧化反应装置及加热炉的进气口连接，氧化反应装置及加热炉的出气口通过管道与烟气预处理装置的进气口连接，烟气预处理装置的出气口通过管道与烟气净化单元的进气口连接，烟气净化单元的出气口通过管道分别与氧化反应装置及加热炉的进气口和二氧化碳液化回收单元的进气口连接。本实用新型实现了炼化企业加热炉、催化氧化单元等烟气的循环利用；NO₂、SO₂、颗粒物等有害气体的零排放，及烟气中高纯二氧化碳(95％)的低代价液化回收，对炼化企业实现碳中和、降低大气污染物排放具有重大意义。

Description

氧化反应装置及加热炉烟气零排放系统

技术领域

本实用新型涉及烟气处理技术领域，具体涉及一种氧化反应装置及加热炉烟气零排放系统。

背景技术

石油化工行业、煤化工行业大量使用加热炉，其加热炉采用空气助燃瓦斯气产生大量烟气，烟气中有79％左右的氮气，剩余21％左右是二氧化碳及少量的CO、NO₂、SO₂、颗粒物粉尘、非甲烷总烃等；催化裂化、催化裂解、MTO、硫磺等装置需求大量的空气烧焦或氧化反应，其产生的烟气与加热炉烟气类似，但杂质气体更多。

以上装置中产生的烟气被排放到大气中，其中的CO、NO₂、SO₂、颗粒物粉尘、非甲烷总烃等有害气体对大气造成了污染，是炼化企业大气污染最重要的源头部分。目前大气污染防治日趋严格，越来越限制炼化企业的发展，甚至许多装置被迫关停。

烟气中大量的二氧化碳是一种温室效应气体，化学反应及燃料燃烧生成的二氧化碳占炼化企业碳排放总量的80％以上。随着国家碳达峰、碳中和管控措施的出台，碳排放指标严格限制了炼化等耗能装置的发展，同时炼化企业将不得不购买大量的碳排放指标，造成效益损失。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种氧化反应装置及加热炉烟气零排放系统，实现了石油化工装置催化裂化装置、催化裂解装置、MTO装置及蒸汽裂解装置裂解炉、常减压加热炉、硫磺制硫炉、加制氢、焦化加热炉等所需助燃空气和排放烟气的跨装置循环利用技术，实现了二氧化碳的液化回收，同时实现了NO₂、SO₂、颗粒物粉尘等烟气污染物的集中治理，最终目标是取消加热炉的烟囱排放，实现炼化企业碳中和，实现污染物零排放。

本实用新型的技术方案为：

氧化反应装置及加热炉烟气零排放系统，包括空分装置，空分装置的氧气出口通过管道与氧化反应装置及加热炉的进气口连接，氧化反应装置及加热炉的出气口通过管道与烟气预处理装置的进气口连接，烟气预处理装置的出气口通过管道与烟气净化单元的进气口连接，烟气净化单元的出气口通过管道分别与氧化反应装置及加热炉的进气口和二氧化碳液化回收单元的进气口连接；所述烟气预处理装置包括除灰箱，除灰箱的前后两端分别设置有进气口和出气口，除灰箱的进气口与氧化反应装置及加热炉的出气口连接，除灰箱的出气口与烟气净化单元的进气口连接；除灰箱位于进气口处设置有若干个挡灰板，除灰箱位于出气口处设置有排灰口，排灰口与位于除灰箱下方的集灰箱连接。

优选地，所述集灰箱的出口处设置有插板阀和卸料器。

优选地，所述挡灰板沿除灰箱长度方向设置有两列。

优选地，同列的前后两块挡灰板错位设置。

优选地，所述烟气预处理装置的出气口通过管道与烟气能量回收单元的高温烟气入口连接，烟气能量回收单元的高温烟气出口通过管道与烟气净化单元的进气口连接；烟气净化单元的出气口通过管道与烟气能量回收单元的低温烟气入口连接，烟气能量回收单元的低温烟气出口通过管道与氧化反应装置及加热炉的进气口连接。

优选地，所述二氧化碳液化回收单元的尾气出口通过管道与烟气能量回收单元的低温烟气入口连接。

优选地，所述烟气能量回收单元采用换热器。

本实用新型与现有技术相比，具有以下有益效果：

本实用新型实现了炼化企业加热炉、催化氧化单元等烟气的循环利用，实现了NO₂、SO₂、颗粒物等有害气体的零排放，同时实现了烟气中高纯二氧化碳(95％)的低代价液化回收，对炼化企业实现碳中和、降低大气污染物排放具有重大意义。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型的烟气预处理单元的结构示意图。

图中，1-空分装置、2-氧化反应装置、3-加热炉、4-烟气预处理装置、401-除灰箱、402-挡灰板、403-集灰箱、404-插板阀、405-卸料器、5-烟气净化单元、6-二氧化碳液化回收单元、7-烟气能量回收单元。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步的说明，但其并不限制本实用新型的实施。

实施例1

如图1所示，本实施例提供了一种氧化反应装置及加热炉烟气零排放系统，包括空分装置1，空分装置1的氧气出口通过管道与氧化反应装置2及加热炉3的进气口连接，氧化反应装置2及加热炉3的出气口通过管道与烟气预处理装置4的进气口连接，烟气预处理装置4的出气口通过管道与烟气净化单元5的进气口连接，烟气净化单元5的出气口通过管道分别与氧化反应装置2及加热炉3的进气口和二氧化碳液化回收单元6的进气口连接；如图2所示，所述烟气预处理装置4包括除灰箱401，除灰箱401的前后两端分别设置有进气口和出气口，除灰箱401的进气口与氧化反应装置2及加热炉3的出气口连接，除灰箱401的出气口与烟气净化单元5的进气口连接；除灰箱401位于进气口处设置有若干个挡灰板402，除灰箱401位于出气口处设置有排灰口，排灰口与位于除灰箱401下方的集灰箱403连接。

工作原理：

催化裂化装置、催化裂解装置、MTO装置反再单元烧焦需要主风机鼓入再生单元大量的空气与再生器中待生催化剂的焦炭进行烧焦反应，生成大量的二氧化碳、剩余未反应的氮气、氧气、微量CO、NO_X、SO_X、颗粒物粉尘、非甲烷总烃等有害气体。烟气中79％左右的气体仍然是氮气、二氧化碳仅占17％左右。由于烟气中二氧化碳浓度低，深冷回收存在一定难度。

本实用新型通过空分装置1将空气分离成氮气和氧气，并将分离出的氮气供应炼化企业使用，而氧气则作为催化裂化装置等所有氧化反应装置2和加热炉3的进气使用。且氧化反应装置2和加热炉3的进气中，除了氧气外，还包括后续烟气净化单元5处理后的二氧化碳，并控制氧气和二氧化碳的体积比为21％和79％(可以根据实际需要提高或者降低氧气的占比)。本实用新型采用纯氧气搭配二氧化碳取代空气烧焦，通过纯氧气注入量控制进主风机入口循环烟气中氧气浓度为21％左右，剩余部分主要是二氧化碳。经过上述设计，经过氧化反应装置2或加热炉3反应之后的烟气中二氧化碳可达95％左右，剩余气体为未反应的大约2-3％的氧气，以及微量的CO、NO_X、SO_X、颗粒物粉尘、非甲烷总烃等有害气体。相比于使用空气作为氧化反应装置2或加热炉3进气，产生的普通烟气中二氧化碳含量为18％左右，本实用新型显而易见地大大降低了二氧化碳分离的能耗和物耗。

这部分烟气首先进入到除灰箱401中，并经过各挡灰板402的作用，将烟气中的颗粒物粉尘去除，以减轻后续烟气净化单元5的负担。随后经过预处理后的烟气再进入烟气净化单元5，以去除其余有害气体后，一部分烟气进入二氧化碳液化回收单元6中进行液化处理，另一部分经过低压压缩后与一定比例的纯氧混合再进氧化反应装置2和加热炉3的入口，实现烟气和助燃空气之间的跨装置循环。在此过程中，伴随生产过程的不断进行，液态高纯二氧化碳不断分离，剩余部分烟气不断循环，基本没有烟气排放。

其中，二氧化碳液化回收单元6可采用现有设备，首先将烟气经过压缩机加压至2.0MPa，在压缩过程中通过干燥系统脱除烟气中的水分，通过制冷机组将压缩干燥后的烟气冷却至-20℃左右将烟气中的二氧化碳液化，液化的二氧化碳输送至储罐中储存。

其中，烟气净化单元5可采用现有设备，烟气中的NO₂、SO₂由于沸点比二氧化碳高，在二氧化碳液化回收单元6会进入高纯液体二氧化碳中影响其产品质量，在此通过脱硫脱硝设备除去。烟气净化单元采用干式脱硫脱硝技术，避免湿式技术引入水分对后续二氧化碳液化回收单元6造成影响。

进一步地，所述集灰箱403的出口处设置有插板阀404和卸料器405，以便定期排放集灰箱403中的粉尘。

进一步地，所述挡灰板402沿除灰箱401长度方向设置有两列；同列的前后两块挡灰板402错位设置，以提高除尘效率。

实施例2

在实施例1的基础上，所述烟气预处理装置4的出气口通过管道与烟气能量回收单元7的高温烟气入口连接，烟气能量回收单元7的高温烟气出口通过管道与烟气净化单元5的进气口连接；烟气净化单元5的出气口通过管道与烟气能量回收单元7的低温烟气入口连接，烟气能量回收单元7的低温烟气出口通过管道与氧化反应装置2及加热炉3的进气口连接。其中，烟气能量回收单元7可采用现有的换热器。

进一步地，所述二氧化碳液化回收单元6的尾气出口通过管道与烟气能量回收单元7的低温烟气入口连接，以循环使用二氧化碳液化回收单元6尾气中的二氧化碳。

催化裂化装置、催化裂解装置、MTO等氧化反应装置的烟气及裂解炉、常减压、加制氢加热炉外排的烟气温度大约为120-140℃，温度偏高，这些热量如不回收利用，会造成能源的浪费。本实施例将此部分烟气与经过烟气净化单元5约30℃的烟气和二氧化碳液化回收单元6的尾气进行换热，经过能量回收后的烟气温度约80℃，回收利用了烟气的能量，减少了能源的浪费。

尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本实用新型进行了详细描述，但本实用新型并不限于此。在不脱离本实用新型的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本实用新型的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本实用新型的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.氧化反应装置及加热炉烟气零排放系统，其特征在于：包括空分装置(1)，空分装置(1)的氧气出口通过管道与氧化反应装置(2)及加热炉(3)的进气口连接，氧化反应装置(2)及加热炉(3)的出气口通过管道与烟气预处理装置(4)的进气口连接，烟气预处理装置(4)的出气口通过管道与烟气净化单元(5)的进气口连接，烟气净化单元(5)的出气口通过管道分别与氧化反应装置(2)及加热炉(3)的进气口和二氧化碳液化回收单元(6)的进气口连接；所述烟气预处理装置(4)包括除灰箱(401)，除灰箱(401)的前后两端分别设置有进气口和出气口，除灰箱(401)的进气口与氧化反应装置(2)及加热炉(3)的出气口连接，除灰箱(401)的出气口与烟气净化单元(5)的进气口连接；除灰箱(401)位于进气口处设置有若干个挡灰板(402)，除灰箱(401)位于出气口处设置有排灰口，排灰口与位于除灰箱(401)下方的集灰箱(403)连接。

2.如权利要求1所述的氧化反应装置及加热炉烟气零排放系统，其特征在于：所述集灰箱(403)的出口处设置有插板阀(404)和卸料器(405)。

3.如权利要求1所述的氧化反应装置及加热炉烟气零排放系统，其特征在于：所述挡灰板(402)沿除灰箱(401)长度方向设置有两列。

4.如权利要求3所述的氧化反应装置及加热炉烟气零排放系统，其特征在于：同列的前后两块挡灰板(402)错位设置。

5.如权利要求1所述的氧化反应装置及加热炉烟气零排放系统，其特征在于：所述烟气预处理装置(4)的出气口通过管道与烟气能量回收单元(7)的高温烟气入口连接，烟气能量回收单元(7)的高温烟气出口通过管道与烟气净化单元(5)的进气口连接；烟气净化单元(5)的出气口通过管道与烟气能量回收单元(7)的低温烟气入口连接，烟气能量回收单元(7)的低温烟气出口通过管道与氧化反应装置(2)及加热炉(3)的进气口连接。

6.如权利要求5所述的氧化反应装置及加热炉烟气零排放系统，其特征在于：所述二氧化碳液化回收单元(6)的尾气出口通过管道与烟气能量回收单元(7)的低温烟气入口连接。

7.如权利要求5所述的氧化反应装置及加热炉烟气零排放系统，其特征在于：所述烟气能量回收单元(7)采用换热器。

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