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        淺談蓄熱式焚燒爐在苯氧化生產(chǎn)順酐尾氣治理中的應(yīng)用

        2013-08-31 02:46:30周枚花
        江西化工 2013年4期
        關(guān)鍵詞:順酐丁烷焚燒爐

        李 霞 周枚花

        (1.新余前衛(wèi)化工有限公司;2.華東交通大學(xué))

        0 前言

        順酐(順丁烯二酸酐)是一種重要的四碳平臺化合物,是重要的有機基本化工原料,主要用于塑料、涂料、合成樹脂、造紙、農(nóng)藥和醫(yī)藥等行業(yè)。目前順酐生產(chǎn)的技術(shù)路線為苯氧化法和正丁烷氧化法,而正丁烷的質(zhì)量要求較高,原料來源受到限制,因此,國內(nèi)大部分順酐生產(chǎn)廠家采用苯氧化法技術(shù)路線。

        苯氧化生產(chǎn)順酐的工藝如下:苯在催化劑作用下,在350~360℃與空氣中的氧氣進行催化氧化反應(yīng)生成順丁烯二酸酐(簡稱順酐)。反應(yīng)方程式如下:

        副反應(yīng)有苯的深度氣化、苯的不完全氧化及順酐的二次氧化,產(chǎn)物是一氧化碳、二氧化碳和水。氧化尾氣主要成分包括未反應(yīng)的苯、CO、CO2及少量順酸,這就構(gòu)成了尾氣中以苯為主的揮發(fā)性有機物和CO對大氣環(huán)境的污染,成為順酐生產(chǎn)企業(yè)最為主要的氣相污染源。

        1 尾氣組成

        苯氧化生產(chǎn)順酐的氧化尾氣的組分見表1。由表1可知,苯氧化生產(chǎn)順酐尾氣中主要的污染成分為CO、苯及微量的順酸和乙酸等有機物。尾氣有一部分熱量,同時又含有一些有毒、難處理的揮發(fā)性有機化合物(VOCs),同時揮發(fā)性有機化合物的含量相對較低。

        表1 苯氧化生產(chǎn)順酐的氧化尾氣的組分

        2 尾氣處理方式

        國內(nèi)一些廠家順酐工藝中尾氣普遍采取高空排放的方式,沒有采取有效的方式對尾氣進行處理,這樣不僅污染環(huán)境,同時也造成資源的浪費。按照推算,2012年全國每年至少有8750噸(按照年產(chǎn)70萬噸順酐計算)的苯被順酐企業(yè)排放到大氣中。隨著國家環(huán)境保護政策法規(guī)的逐步加強,順酐尾氣直排已經(jīng)不能滿足國家的環(huán)保要求。無害化并能夠產(chǎn)生一定的環(huán)保凈效益的尾氣處理方式將成為眾多順酐生產(chǎn)企業(yè)的選擇。

        針對含揮發(fā)性有機化合物尾氣的處理思路主要有兩種:一是以回收其中的有機物同時進行無害化處理為目的的物理法,主要有吸收法、吸附法、冷凝法和膜分離法;一是以消除其中的有機物進行無害化處理為目的的化學(xué)消除法,包括直接焚燒、催化燃燒法、普通熱焚燒等。

        現(xiàn)有的順酐廢氣治理可選用的工藝有催化焚燒、直接焚燒、普通蓄熱焚燒。催化焚燒工藝作為成熟工藝已經(jīng)應(yīng)用在順酐廢氣的治理中,但其一次性投資大,回收熱量少(產(chǎn)生蒸汽量少),還要定期更換昂貴的貴金屬催化劑。熱力焚燒也應(yīng)用在正丁烷法順酐的廢氣處理上,但其運行成本極大,以2萬噸正丁烷順酐為例,每小時消耗天然氣1640m3/h左右,年運行費用大1600多萬元。蓄熱焚燒爐(RTO)是處理中低濃度VOC應(yīng)用較廣的一種新型的節(jié)能環(huán)保裝置。

        2.1 蓄熱式焚燒爐(Regenerative Thermal Oxidizer)

        蓄熱式焚燒爐通常由多個蓄熱室組成。其工作原理是在設(shè)備運行前,運用點火燃燒機加溫將廢氣加熱到760℃以上,廢氣中的VOC在高溫下發(fā)生氧化反應(yīng),使其變成無害的CO2和H2O。這種氧化反應(yīng)很像化學(xué)上的燃燒過程,只不過VOC的濃度低,反應(yīng)中不會產(chǎn)生可見的火。其結(jié)構(gòu)的新穎性在于將傳統(tǒng)的氣體焚燒爐與一套蓄熱式陶瓷床換熱器職責(zé)成一體,蓄熱式陶瓷床換熱器的熱回收率可達到95%以上,通常在處理中低濃度有機廢氣時使用很少的燃料(甚至不使用燃料),當有機廢氣的濃度在0.045%以上還可以進行余熱回收(每小時可副產(chǎn)1.8MPa的飽和蒸汽6噸以上)??梢愿鶕?jù)工廠的需要,設(shè)計一套余熱鍋爐用來回收熱量。吸收塔后加設(shè)蓄熱式焚燒爐(RTO)裝置主要目的是消除尾氣中的污染物,凈化空氣、保護環(huán)境。經(jīng)環(huán)保部門檢測,處理后的尾氣完全達到GB16297-1996《大氣污染物綜合排放標準》的二級排放要求。

        2.2 蓄熱式焚燒爐在行業(yè)中的應(yīng)用

        由天華化工機械及自動化研究設(shè)計院研發(fā)設(shè)計的國內(nèi)首套蓄熱式焚燒爐順酐尾氣處理裝置—30kt/a順酐尾氣處理裝置在常州亞邦化學(xué)有限公司一次開車成功以來,已有約30套的RTO成功應(yīng)用于化工、涂料及使用化工等行業(yè)。

        3 結(jié)束語

        蓄熱式焚燒爐系統(tǒng)設(shè)備緊湊,占地面積小,熱效率高,運行可靠、維護費用低和自動化程度高。該技術(shù)的推廣應(yīng)用將可創(chuàng)造出巨大的經(jīng)濟效益、社會效益和環(huán)境效益,實現(xiàn)資源的循環(huán)利用,為我國經(jīng)濟和社會的可持續(xù)性發(fā)展做出貢獻,因此也必將展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景和市場競爭力。

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