CN101301580A - 丁烷法顺酐装置尾气处理工艺 - Google Patents

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吴利军
孟艳秋
佟飞
文青
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Abstract

本发明公开一种丁烷法顺酐装置尾气处理工艺，顺酐尾气经洗涤塔预处理后与空气混合，经加热器加热后，在采用贵金属蜂窝催化剂，在压力0～30kPa(G)，入口温度为100～450℃，出口温度为350～750℃的催化氧化反应器中进行催化氧化反应，将有害的挥发性有机物转化为二氧化碳和水，最后进入尾气换热器回收热量后排入大气。本发明的优点是：采用尾气洗涤塔洗涤和吸附床吸附技术，消除顺酐尾气中磷对催化剂的影响，避免催化剂磷中毒；催化氧化工艺简单、***阻力小、正常运行过程中尾气换热器回收反应热以加热进料尾气，无需附加燃料运行成本低；尾气处理彻底、无二次污染，检测结果完全满足国家标准规定的环保控制要求。

Description

丁烷法顺酐装置尾气处理工艺
技术领域
本发明涉及一种在工业生产丁烷法顺酐过程中尾气处理工艺，尤其为催化氧化工艺。
背景技术
顺酐生产工艺有苯法和丁烷法两种。丁烷法顺酐尾气的主要成分为氮气、氧气、水蒸汽及二氧化碳，同时含有一定量的一氧化碳和苯等污染环境有害成分。
目前丁烷法顺酐装置尾气一般采用烟囱高点直接排放，对环境造成严重污染。由于丁烷法顺酐装置尾气中含有微量的磷、硫等使催化剂中毒的物质，因此采用普通的催化氧化工艺不能处理丁烷法顺酐尾气。
另外也有部分丁烷法顺酐装置采用热氧化法如热力焚烧工艺和蓄热式热氧化工艺来处理尾气，但热力焚烧工艺和蓄热式热氧化工艺的缺点是需消耗大量的燃料，运行成本较高，且焚烧排气量较大，热氧化过程中会有部分氮气被氧化成氮氧化物。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提出一种工艺简单、***阻力小、不需加辅助燃料、不使催化剂中毒、运行成本低、无二次污染、尾气处理彻底的丁烷法顺酐装置尾气处理工艺。
为了达到上述目的，采用的技术方案是：提出的一种丁烷法顺酐装置尾气处理工艺，其特征在于：顺酐尾气首先进入水或水溶液洗涤塔进行预处理，脱除尾气中的磷，然后与空气混合，并用加热器加热，进入催化氧化反应器进行催化氧化反应，所述催化氧化反应器的催化剂固定床层置有贵金属蜂窝催化剂，在压力0～30kPa(G)，入口温度为100～450℃，出口温度为350～750℃的条件下，将有害的挥发性有机物转化为二氧化碳和水，最后进入尾气换热器热交换回收热量后排入大气。
所述催化氧化反应器的入口温度最好为300℃；出口温度最好在700℃以下。
作为本发明的优选技术方案，顺酐尾气与空气混合后，最好经尾气换热器加热到催化剂起燃温度后进入催化氧化反应器。
进行***升温开工的加热器可以采用蒸汽加热器、或电加热器、或燃油燃烧器、或燃气燃烧器；尾气换热器最好为焊接板式换热器、或热管换热器、或翅片管换热器。
作为本发明的优选技术方案，顺酐尾气与空气混合进入催化氧化反应器之前，首先经吸附床脱除残余的磷，然后进入催化氧化反应器进行催化氧化反应。顺酐尾气与空气的混合气体进行催化氧化反应后，最好进入尾气换热器回收热量后排入大气。
作为本发明的另一优选方案，来自催化氧化反应器出口的净化气在进入尾气换热器之前，先进入余热锅炉热交换回收热量。
所述催化氧化反应器入口处有一调节反应器入口温度的旁路阀门。
部分净化气通过循环风机与顺酐尾气混合后再进入尾气换热器。
作为本发明的催化氧化机理，催化氧化反应器中主要发生了如下化学反应：
2C4H10+13O2＝8CO2+15H2O+Q
2CO+O2＝2CO2+Q
C2H4O2+2O2＝2CO2+2H2O+Q
C3H4O2+3O2＝3CO2+2H2O+Q
本发明的优点是：采用高效尾气洗涤工艺和尾气吸附技术彻底消除顺酐尾气中磷对催化剂的影响，避免催化剂中毒，本发明的工艺简单，将丁烷法顺酐装置尾气中有害的挥发性有机物转化为二氧化碳和水，无二次污染，尾气处理彻底，检测结果完全满足国家标准规定的环保控制要求；另外，本发明具有非常宽广的操作范围，可保证丁烷法顺酐尾气中有机物含量变化时，***能稳定操作；本发明采用的催化剂，机械强度高、使用寿命长、阻力低；最后，本发明采用高效热管换热器、焊接板式换热器和翅片管换热器回收反应热以加热进料尾气，正常运行过程中无需附加燃料。
附图说明
图1为本发明丁烷法顺酐装置尾气处理工艺的工艺流程图；
图2为本发明工艺所用的催化氧化反应器的结构示意图。
其中：1为水或水溶液洗涤塔；2为空气鼓风机；3为尾气换热器；4为加热器；5为吸附床；6为催化氧化反应器；7为余热锅炉；8为循环风机；9为烟囱；10、11为人出入孔；12为气体入口；13为气体出口；14为催化剂固定床层。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的工艺作进一步的阐述。
图1为本发明丁烷法顺酐装置尾气处理工艺的工艺流程图，由图可见：丁烷法顺酐装置尾气处理工艺，其特征在于：顺酐尾气首先进入水或水溶液洗涤塔1进行预处理，脱除尾气中的磷，然后通过空气鼓风机2与空气混合，并用加热器4加热，进入催化氧化反应器6进行催化氧化反应，所述催化氧化反应器6的催化剂固定床层14(图2)置有贵金属蜂窝催化剂，在压力0～30kPa(G)，入口温度为100～450℃，出口温度为350～750℃的条件下，将有害的挥发性有机物转化为二氧化碳和水，最后进入尾气换热器3回收热量后排入大气。图2中人出入孔10、11系在维修、内部清理时员工进出通道。
所述催化氧化反应器6入口温度优选为300℃，出口温度优选为700℃以下。
顺酐尾气进入催化氧化反应器6之前，先经过吸附床5再次脱磷，避免催化氧化反应器6中催化剂磷中毒。
所述贵金属催化剂中的贵金属为铂、钯中任意一种或两种贵金属的组合。
顺酐尾气与空气混合后，经尾气换热器3加热到催化剂起燃温度后进入催化氧化反应器6。
所述尾气换热器3为焊接板式换热器、或热管换热器、或翅片管换热器。进行***升温开工的加热器4采用蒸汽加热器、或电加热器、或燃油燃烧器、或燃气燃烧器。所述催化氧化反应器6入口处有一调节反应器入口温度的旁路阀门。部分净化气通过循环风机8与顺酐尾气混合后再进入尾气换热器3。
来自催化氧化反应器6的气体出口13的净化气在进入尾气换热器3之前，先进入余热锅炉7热交换回收热量。
实施例中的尾气来源于某公司丁烷法顺酐装置，工况条件如表1所示。
实施例1
尾气和空气混合后经过电加热器4加热到260℃后，进入催化氧化反应器6进行催化氧化反应。尾气在置于催化剂固定床层14的蜂窝铂、钯金属组合催化剂上进行催化氧化反应，保持催化氧化反应器6内压力约为16kPa(G)，温度约为570℃，将有害的挥发性有机物转化为二氧化碳和水，并释放出大量的热，净化尾气从气体出口13进入尾气换热器3回收热量后排入大气中；或先进入余热锅炉7热交换回收热量，再进入尾气换热器3回收热量后由烟囱9排入大气。
对处理后的排放气取样后送入实验室进行检测，净化尾气中非甲烷总烃的含量检测结果如表2所示。
表1某公司丁烷法顺酐装置尾气组成
  尾气成分  组成(mol％)
  N2   74.64
  CO   1.16
  O2   14.07
  CO2   0.83
  H2O   8.98
  n-C4(正丁烷)   0.29
  醋酸   0.02
  丙烯酸   0.01
  合计   100
  体积流量Nm3/h   80000
  温度℃   45
  压力kPa(G)   20
表2某省环境监测中心站监测数据和控制指标
  污染物名称   排放浓度   排放浓度评价标准(mg/m3)
  非甲烷总烃   101   120
注：排放浓度为多次采样的平均值。
实施例2
催化氧化反应器6采用蜂窝铂金属催化剂，催化氧化反应器6内压力约为5kPa(G)、入口温度约为150℃、出口温度约为460℃，其余同实施例1。经检测，净化尾气中非甲烷总烃的含量为116mg/m3，达到国家大气污染物综合排放标准。
实施例3
催化氧化反应器6采用蜂窝钯金属催化剂，催化氧化反应器6内压力约为10kPa(G)、入口温度约为200℃、出口温度约为510℃，其余同实施例1。经检测，净化尾气中非甲烷总烃的含量为112mg/m3，达到国家大气污染物综合排放标准。
实施例4
催化氧化反应器6采用蜂窝铂金属催化剂，催化氧化反应器6内压力约为14kPa(G)、入口温度约为240℃、出口温度约为540℃，其余同实施例1。经检测，净化尾气中非甲烷总烃的含量为108mg/m3，达到国家大气污染物综合排放标准。
实施例5
催化氧化反应器6采用蜂窝钯金属催化剂，催化氧化反应器6内压力约为15kPa(G)、入口温度约为300℃、出口温度约为590℃，其余同实施例1。经检测，净化尾气中非甲烷总烃的含量为100mg/m3，达到国家大气污染物综合排放标准。
实施例6
催化氧化反应器6采用蜂窝铂金属催化剂，催化氧化反应器6内压力约为22kPa(G)、入口温度约为340℃、出口温度约为660℃，其余同实施例1。经检测，净化尾气中非甲烷总烃的含量为99mg/m3，达到国家大气污染物综合排放标准。
实施例7
催化氧化反应器6采用蜂窝钯金属催化剂，催化氧化反应器6内压力约为25kPa(G)、入口温度约为360℃、出口温度约为675℃，其余同实施例1。经检测，净化尾气中非甲烷总烃的含量为98mg/m3，达到国家大气污染物综合排放标准。
实施例8
催化氧化反应器6采用蜂窝铂金属催化剂，催化氧化反应器6内压力约为28kPa(G)、入口温度约为400℃、出口温度约为720℃，其余同实施例1。经检测，净化尾气中非甲烷总烃的含量为90mg/m3，达到国家大气污染物综合排放标准。
实施例9
催化氧化反应器6采用蜂窝钯金属催化剂，催化氧化反应器6内压力约为27kPa(G)、入口温度约为380℃、出口温度约为710℃，其余同实施例1。经检测，净化尾气中非甲烷总烃的含量为92mg/m3，达到国家大气污染物综合排放标准。
实施例10
催化氧化反应器6采用蜂窝铂金属催化剂，催化氧化反应器6内压力约为24kPa(G)、入口温度约为440℃、出口温度约为750℃，其余同实施例1。经检测，净化尾气中非甲烷总烃的含量为89mg/m3，达到国家大气污染物综合排放标准。
在现场试验监测点某公司的丁烷法顺酐废气处理装置建成投产试用，受中国环境监测总站的委托，某省环境监测中心站按照中国环境监测总站的要求，对顺酐废气处理装置进行了现场采样监测验收，检测结果完全满足国家标准规定的环保控制要求。

Claims (10)

1、丁烷法顺酐装置尾气处理工艺，其特征在于：顺酐尾气首先进入水或水溶液洗涤塔(1)进行预处理，然后与空气混合，并用加热器(4)加热，进入催化氧化反应器(6)进行催化氧化反应，所述催化氧化反应器(6)的催化剂固定床层(14)置有贵金属蜂窝催化剂，在压力0～30kPa(G)，入口温度为100～450℃，出口温度为350～750℃的条件下，将有害的挥发性有机物转化为二氧化碳和水，最后进入尾气换热器(3)热交换回收热量后由烟囱(9)排入大气。
2、根据权利要求1所述的丁烷法顺酐装置尾气处理工艺，其特征在于：催化氧化反应器(6)入口温度优选为300℃，出口温度优选为700℃以下。
3、根据权利要求1所述的丁烷法顺酐装置尾气处理工艺，其特征在于：顺酐尾气进入催化氧化反应器(6)之前，先经过吸附床(5)。
4、根据权利要求1所述的丁烷法顺酐装置尾气处理工艺，其特征在于：所述贵金属催化剂中的贵金属为铂、钯中任意一种或两种贵金属的组合。
5、根据权利要求1所述的丁烷法顺酐装置尾气处理工艺，其特征在于：顺酐尾气与空气混合后，经尾气换热器(3)加热到催化剂起燃温度后进入催化氧化反应器(6)。
6、根据权利要求1或5所述的丁烷法顺酐装置尾气处理工艺，其特征在于：所述尾气换热器(3)为焊接板式换热器、或热管换热器、或翅片管换热器。
7、根据权利要求1所述的丁烷法顺酐装置尾气处理工艺，其特征在于：进行***升温开工的加热器(4)采用蒸汽加热器、或电加热器、或燃油燃烧器、或燃气燃烧器。
8、根据权利要求1所述的丁烷法顺酐装置尾气处理工艺，其特征在于在：所述催化氧化反应器(6)入口处有一调节反应器入口温度的旁路阀门。
9、根据权利要求1所述的丁烷法顺酐装置尾气处理工艺，其特征在于：部分净化尾气通过循环风机(8)与顺酐尾气混合后再进入尾气换热器(3)。
10、根据权利要求1所述的丁烷法顺酐装置尾气处理工艺，其特征在于：来自催化氧化反应器(6)出口的净化尾气在进入尾气换热器(3)之前，先进入余热锅炉(7)热交换回收热量。
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