CN109668157B - 废气催化焚烧处理***及其调节控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及适于处理挥发性有机物尾气的废气催化焚烧处理***及其调节控制方法，所述***包括用于对废气进行加热的预加热装置、用于催化氧化反应的一段催化氧化反应器、用于以一段催化氧气反应后的废气热回收利用的一段热回收装置、用于催化氧化反应的二段催化氧化反应器、用于以二段催化氧气反应后的废气热回收利用的二段热回收装置、用于对二段催化氧化反应后的废气进行选择性催化还原反应以消除氮氧化物的选择性催化还原反应器，所述方法为通过调节相关旁路流量及补充风量进行调节。本发明适应于丙烯腈吸收塔尾气等含有挥发性有机物和氮氧化物的废气处理，有助于降低能耗，方便操作，减少氮氧化物排放。

Description

废气催化焚烧处理***及其调节控制方法
技术领域
本发明涉及一种废气催化焚烧处理***，还涉及这种废气处理***的调节控制方法，这种废气处理***适于处理挥发性有机物尾气，属污染控制技术领域，主要适应于丙烯腈吸收塔尾气等含有挥发性有机物和氮氧化物的废气处理。
背景技术
化工生产工艺中，主生产工艺很多会产生含有大量挥发性有机物的尾气，会对大气环境造成非常严重的污染。例如，丙烯腈生产工艺采用丙烯氨氧化技术，以丙烯和氨为主要原料，在催化剂的作用下，反应生成丙烯腈及其它副产品，之后经过急冷、回收、精制等工艺流程，得到丙烯腈产品。在回收过程设置丙烯腈吸收塔，该塔塔顶排放的尾气主要成分为氮气、水蒸汽及二氧化碳，同时含有少量的一氧化碳、丙烯腈、丙烯、丙烷以及微量氰化氢等，由于这种尾气热值约为820~343kJ/Nm3，远小于7880kJ/Nm3的标准，不能排入火炬***。
目前处理这类尾气的方式主要技术路线包括明火焚烧法和催化燃烧法两类，其中明火焚烧法为将尾气送入焚烧炉焚烧，这是国外丙烯腈吸收塔尾气的常用处理方式，通过火焰燃烧将尾气中的各种有机物转化为二氧化碳和水等无机物，一起排入大气，可以通过控制燃烧温度和空气过剩量来控制烟气中的氮氧化物浓度，使其符合排放标准，这种处理方式的烟气排放量大，并含有氮氧化物等污染物质，且燃料消耗量大，不利于节能，且总体处理成本也相对较高。催化燃烧法是将在催化反应器中，以相对较低的温度实现尾气中可燃性组分的氧化分解，但由于尾气中挥发性有机物相对浓度高，放热量高，催化剂容易被烧结失活，因此对待处理废气中的有机物浓度有一定的限制，对有机物浓度波动的适应性较弱，工艺控制要求相对较高，操作难度大，且需要引入大量的冷空气进行降温，产生相对较高的能耗，另外氮氧化物排放不达标，依然对大气环境存在一定的污染。
现有丙烯腈生产的吸收塔尾气中的有机物VOCs主要是丙烯和丙烷，丙烯腈生产装置采用不同的原料，尾气中的有机物浓度也不一样，现有原料主要为三种，纯度99%的丙烯，该原料价格较高，但是尾气中有机物浓度较低；纯度98%的丙烯，该原料价格适中，尾气中有机物浓度较高；纯度96%的丙烯，该原料价格最低，尾气中有机物浓度最高。工厂一般使用丙烯纯度98%的原料，该种原料主要由工厂前端配套乙烯裂解装置提供，若提供丙烯纯度99%的，乙烯裂解厂还需要增加若干分离提纯装置，会提高投资及造价。现有技术下，对于丙烯纯度98%及以下，采用传统工艺流程的，需要补充大量的稀释空气作为降温使用，即使这样，催化剂反应器内温度仍然很高，接近材料的极限使用温度。同时由于补充大量的稀释空气，补气风机的功率大且由于板式换热器效率的限制，大量的热风排入烟囱，白白浪费了热能。
最新的环保排放标准中对补充空气的量也做出了限值，目的是防止通入大量的空气去稀释废气中有机物浓度。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种适于处理挥发性有机物尾气的废气催化焚烧处理***及其调节控制方法，以降低能耗，方便操作，减少氮氧化物排放。
本发明的技术方案是：一种适于处理挥发性有机物尾气的废气催化焚烧处理***，其包括：
预加热装置，用于对废气进行加热，使之适应于后序的一段催化氧化反应器的进口气体温度要求，其进口用于接入废气；
一段催化氧化反应器，用于预加热后废气的催化氧化反应（CO，catalyticoxidation），其进口连接所述预加热装置的出口；
一段热回收装置，用于以一段催化氧气反应后的废气作为放热介质进行热回收利用，降低废气的温度，使之适应于后序的二段催化氧化反应器的进口气体温度要求，其放热介质进口连接所述一段催化氧化反应器的出口；
二段催化氧化反应器，用于对一段催化氧化反应后的废气进行催化氧化反应，其进口连接所述一段热回收器的放热介质出口；
二段热回收装置，用于以二段催化氧气反应后的废气作为放热介质进行热回收利用，降低废气的温度，使之适应于后序的选择性催化还原反应器的废气温度要求，其放热介质进口连接所述二段催化氧化反应器的出口；
选择性催化还原反应器，用于以氨作为还原剂，对二段催化氧化反应后的废气进行选择性催化还原反应，将氮氧化物转化为氮气和水，设有喷氨***，其进口连接所述二段热回收器的放热介质出口。
本发明所述任意一种废气催化焚烧处理***的调节调控方法，通过下列任意一种或多种方式调节进入一段催化氧化反应器的废气温度：
1）所述预加热装置设有预加热旁路管道，所述预加热旁路管道上设有预加热旁路控制阀，所述预加热装置的主加热器设有主加热控制阀，调节所述预加热旁路控制阀，或者调节所述预加热旁路控制阀和所述主加热控制阀，由此调节预加热装置对废气的加热量；
2）所述预加热装置同时设有主加热器和辅助加热器，调节辅助加热器的工作状态，当所述预加热装置同时设有气气换热器和电加热器时，所述电加热器构成所述辅助加热器；
3）调节所述空气供气***送入所述气液分离装置的风量，
通过下列任意一种或多种方式调节进入二段催化氧化反应器的废气温度：
1）所述一段热回收装置设有一段热回用旁路管道，所述一段热回用旁路管道上设有一段热回用旁路控制阀，所述一段热回收装置或者所述一段热回收装置中的主要热回用设备设有一段热回用控制阀，调节所述一段热回用旁路控制阀，或者调节所述一段热回用旁路控制阀和所述一段热回用控制阀，由此调节一段热回收装置从废气中取出的热能；
2）通过调节一段热回用控制阀的开度，调节进入蒸发器（一段热回收装置）的废气量，利用蒸发器产的蒸汽量来控制废气温度，取出热能。若一段催化氧化反应器出口废气温度高，则废气主要通过一段的蒸发器，利用蒸发器多产蒸汽，一段热回用旁路控制阀通气减少；若一段催化氧化反应器出口废气温度低，废气主要通过一段热回用旁路通过，通过一段热回用旁路控制阀的废气量减少，则少通过蒸发器，少产蒸汽。调节空气供气***送入所述二段催化氧化反应器的风量，
通过下列任意一种或多种方式调节进入选择性催化还原反应器的废气温度：
1）所述二段热回收装置设有二段热回用旁路管道，所述二段热回用旁路管道上设有二段热回用旁路控制阀，所述二段热回收装置或者所述二段热回收装置中的主要热回用设备设有二段热回用控制阀，调节所述二段热回用旁路控制阀，或者调节所述二段热回用旁路控制阀和所述二段热回用控制阀，由此调节二段热回收装置从废气中取出的热能；
2）通过调节二段热回用控制阀的开度，调节进入蒸发器（二段热回收装置）的废气量，利用蒸发器产的蒸汽量来控制废气温度，取出热能。若二段催化氧化反应器出口废气温度高，则废气主要通过二段的蒸发器，利用蒸发器多产蒸汽，二段热回用旁路控制阀通气减少；若二段催化氧化反应器出口废气温度低，废气主要通过二段热回用旁路通过，通过二段热回用旁路控制阀的废气量减少，则少通过蒸发器，少产蒸汽。调节空气供气***送入所述选择性催化还原反应器的风量。
通常应依据各反应器的顺序依次调节，在后序反应器的调节影响到前序反应器的状态时，可以反复调节，也可以通过数字模拟等方式对各反应器的状态进行统一调节。
本发明的有益效果是：由于设置了两段催化氧化反应器，废气净化所需的全部催化氧化过程分在两段反应器中进行，由此降低单一催化氧化反应器的反应强度和产热量，降低了催化氧化反应器内部的温升，避免了因为温升过高对催化剂的损坏；由于在两段催化氧化反应器之间以及二段催化氧化反应器和选择性催化还原反应器之间分别设置了一段热回收装置和二段热回收装置，将一段催化氧化反应和二段催化氧化反应产生的多余热量从体系中取出并加以利用，不仅获得了能量，而且还降低了废气的温度，避免了因此热能积累导致二段催化氧化反应器内和选择性催化还原反应器内产生过高的温度；由于设置了选择性催化还原反应器，以氨作为还原剂，通过催化还原反应，将废气中以的氮还原为氮气，减小氮氧化物排放；由于选择性催化还原反应器排出的废气作为预加热装置的放热介质，实现了对催化还原反应产热的有效利用。
本发明适应于丙烯腈的吸收塔尾气处理，也适应于其他类似含有挥发性有机物及氮氧化物的废气处理。
附图说明
图1是本发明的***构造示意图。
具体实施方式
参见图1，本发明的废气催化焚烧处理***包括：
预加热装置，用于对废气进行加热，使之适应于后序的一段催化氧化反应器42的进口气体温度要求，其进口用于接入废气；
一段催化氧化反应器，用于预加热后废气的催化氧化反应，其进口连接所述预加热装置的出口；
一段热回收装置，用于以一段催化氧气反应后的废气作为放热介质进行热回收利用，降低废气的温度，使之适应于后序的二段催化氧化反应器的进口气体温度要求，其放热介质进口连接所述一段催化氧化反应器的出口；
二段催化氧化反应器46，用于对一段催化氧化反应后的废气进行催化氧化反应，其进口连接所述一段热回收器的放热介质出口；
二段热回收装置，用于以二段催化氧气反应后的废气作为放热介质进行热回收利用，降低废气的温度，使之适应于后序的选择性催化还原反应器的废气温度要求，其放热介质进口连接所述二段催化氧化反应器的出口；
选择性催化还原反应器20，用于以氨作为还原剂，对二段催化氧化反应后的废气进行选择性催化还原反应，将氮氧化物转化为氮气和水，设有喷氨***，其进口连接所述二段热回收器的放热介质出口。
所述预加热装置可以包括气气换热器31，例如，气气板式换热器，以便用于以选择性催化还原反应器排出的废气作为放热介质对废气进行预加热，所述气气换热器设有放热介质进口和放热介质出口，其进口构成所述预加热装置的进口，其放热介质进口排出的为经过催化氧化反应和选择性催化还原反应后的处理后废气，通常可以连接所述选择性催化还原反应器的出口，其放热介质出口连接***的排放管道68或者后序的余热回收设备。
所述预加热装置还可以包括电加热器33，也可以不包括电加热器，可以根据实际需要进行设置，所述电加热器用于在经气气换热器加热后的废气不足以适应于后序的一段催化氧化反应器的进口气体温度要求时对气气换热器加热后的废气进行补充加热，所述电加热器的进口连接所述气气换热器的出口，所述电加热器的出口构成所述预加热装置的出口。
所述一段热回收装置优选包括一段蒸发器53。
所述二段热回收装置优选包括二段蒸发器55。
所述一段蒸发器和二段蒸发器均以废气作为放热介质或热源。
各所述蒸发器可以采用任意能够产生蒸汽的热回用装置，包括适应形式的余热锅炉和加热器、热交换器等，以便利用废气中的余热副产蒸汽，并减低废气温度，适应于后序反应器的进口气体温度要求。
所述一段蒸发器和二段蒸发器的蒸汽出口均可以接入汽包51，所述汽包设有蒸汽出口。
所述二段热回收装置还可以包括蒸汽过热器57，也可以不包括蒸汽过热器，可以根据实际需要设置。
所述蒸汽过热器以废气作为放热介质将蒸汽加热至过热温度，其蒸汽进口通过管道连接所述汽包的蒸汽出口，通过蒸汽过热器可以将蒸发器产生的蒸汽转换为高品质的过热蒸汽。
所述蒸汽过热器的蒸汽进口与所述汽包的蒸汽出口之间的连接管道上可以设有汽包蒸汽输出控制阀96，用于控制汽包的蒸汽输出，进而控制蒸汽过热器的工作状态以及流经蒸汽过热器的废气的放热量，由此对所述选择性催化还原反应器的进口气体温度起到一定的调节作用。
所述蒸汽过热器的蒸汽出口用于通过蒸汽输出管道66连接蒸汽管网。
所述预加热装置的前序优选设有气液分离装置，例如，气液分离罐10，用于将水从废气中分离出来。
所述气液分离装置设有废气进口、废气出口和污水排放口，当采用气液分离罐时，通常废气进口位于其顶部，污水排放口位于其底部。
所述气液分离装置的废气进口用于连接***的废气输入管道62，废气出口连接所述预加热装置的进口，所述污水排放口通常可以连接***的污水排放管道67，也可以在***内设置污水处理设备或者污水储罐，所述污水排放口接入所述污水处理设备或者污水储罐。
所述选择性催化还原反应器的喷氨***通常可以包括氨空混合器72和喷氨格栅74。
所述喷氨格栅位于所述选择性催化还原反应器的进口侧管道的管道喷氨段70内，设有若干喷氨口，通常所述喷氨口可以朝向后方喷出（顺气流方向），用于向管道内喷出氨空混合气体。
通常，可以将所述选择性催化还原反应器的进口所连接的一段管道作为管道喷氨段，喷氨后的废气直接进入所述选择性催化还原反应器进行选择性催化还原反应。
所述管道喷氨段的截面形状可以为矩形，以便于保证喷氨的均匀性，可以通过变径连接管与所述选择性催化还原反应器的进口连接。
所述管道喷氨段的截面形状也可以为圆形等其他形式。
所述氨空混合器通常设有空气进口、氨气进口和氨空混合气出口，所述氨空混合器的空气进口连接空气供气***的空气出口，氨气进口连接***的供氨管道63，氨空混合气出口通过氨空混合气输送管道连接所述喷氨格栅。
所述氨空混合气输送管道设有输氨总管和输氨支管，所述输氨支管的外端连接于所述输氨总管，内端连接所述喷氨格栅上的对应管道。
通常，所述输氨总管位于所述管道喷氨段外，所述输氨支管穿过所述管道喷氨段的管壁，以实现与所述输氨总管和喷氨格栅的连接。
通常，所述输氨支管的数量优选为多个。
所述输氨支管上优选设有各自的喷氨控制阀，用于各支管的流量控制，特别是可以通过各支管（如果设有多个支管的话） 的相对流量控制，进行流量分配，实现管道内各处喷氨量的均衡。
所述喷氨格栅优选在所述管道喷氨段内沿轴向分为一层或多层，同一层上，喷氨口应基本上均衡分布，并分布于整个管道截面，以保证在同一管道截面上喷氨的均匀性。
所述管道喷氨段内优选设有位于所述喷氨格栅后方的扰流板76。所述扰流板用于对气流进行扰动，改变附近的气流方向，以更好地实现氨与废气的混合。
所述扰流板优选在所述管道喷氨段内沿轴向设置为一层或多层，同一层上扰流板的数量通常为多个且相互平行，可以呈斜置的平板状，也可以呈截面呈角形的弯板状，当成为弯板状时，角尖朝向所述喷氨管方向。
当所述扰流板沿轴向设置为多层时，相邻层的扰流板优选交错分布。
所述空气供气***可以包括空气过滤器85和补气风机83。
所述空气过滤器的进口用于连接空气供气管道或压缩空气供气管道64，所述空气过滤器的出口连接所述补气风机的进口，所述补气风机的出口构成所述空气供气***的空气出口，
根据需要，所述补气风机的出口可以通过管道分别连接所述氨空混合器的空气进口、所述气液分离装置的进口和二段催化氧化反应器的进口。
所述空气供气***的空气出口通过管道与相关进口的连接可以是将管道直接连接在相应进口上，也可以是将管道连接在相应进口所连接的管道上，以便根据需要向相应设备补入经过过滤的空气。
所述预加热装置优选设有预加热旁路管道，所述预加热旁路管道上通常应设有预加热旁路控制阀94，所述预加热旁路管道的两端分别连接于所述预加热装置中的主加热器的进口管道和出口管道，形成对所述预加热装置的主加热器的旁路。
当所述预加热装置只设置一个加热器时，该加热器构成所述预加热装置的主加热器。
当所述预加热装置包括气气换热器时，所述气气换热器构成所述预加热装置的主加热器。
所述预加热装置的主加热器通常应设有主加热控制阀。所述主加热控制阀可以依据现有技术设置在所述主加热器的进口侧和/或出口侧，位于所述预加热旁路管道的两连接点之间，仅对主加热器的进/出管道开度进行控制。
可以通过下列任意一种或多种方式调节进入一段催化氧化反应器的废气温度（进口气体温度）：
1）调节所述预加热旁路控制阀，或者调节所述预加热旁路控制阀和所述主加热控制阀；
2）当所述预加热装置同时设有主加热器和辅助加热器时，调节辅助加热器的工作状态，当所述预加热装置同时设有气气换热器和电加热器时，所述电加热器构成所述辅助加热器；
3）调节所述空气供气***送入所述气液分离装置的风量，可以通过设置在所述空气供气***的空气出口与所述氨空混合器的空气进口之间的连接管道上的相应控制阀实现这种调节。
通常，可以在所述一段催化氧化反应器的进口侧或进口侧管道上的设置用于采用废气温度的在线温度传感器进行一段催化氧化反应器进口气体温度的采集，依据一段催化氧化反应器进口气体温度进行相关控制阀的调节。
可以在所述一段催化氧化反应器的出口侧或出口侧管道上的设置用于采用废气温度的在线温度传感器进行一段催化氧化反应器出口气体温度的采集，在满足一段催化氧化反应器进口气体温度要求的前提下，当出口气体温度高于设定温度时，通过调节所述空气供气***送入所述气液分离装置的风量进行一段催化氧化反应器出口气体温度的控制。
通常，应通过对所述空气供气***送入所述气液分离装置的风量和预加热装置的加热量的协同调节，使得一段催化氧化反应器进口气体温度和出口气体温度均符合要求。
所述一段热回收装置优选设有一段热回用旁路管道，所述一段热回用旁路管道上通常应设有一段热回用旁路控制阀92，所述一段热回用旁路管道的两端分别连接于所述一段热回收装置的进口管道和出口管道，当一段热回收装置设有多个热回用设备时，所述一段热回用旁路管道的两端也可以分别连接于所述一段热回收装置的主要热回用设备的进口管道和出口管道，由此形成对所述一段热回收装置或其主要热回用设备的旁路。
所述一段热回收装置或者所述一段热回收装置中的主要热回用设备通常应设有一段热回用控制阀。
所述一段热回用控制阀可以依据现有技术设置在所述一段热回收装置的进口侧和/或出口侧或者所述一段热回收装置中的主要热回用设备的进口侧和/或出口侧，位于所述一段热回用旁路管道的两连接点之间，仅对一段热回收装置或其主要热回用设备的管道开度进行控制。
可以通过下列任意一种或多种方式调节进入二段催化氧化反应器的废气温度：
1）调节所述一段热回用旁路控制阀，或者调节所述一段热回用旁路控制阀和所述一段热回用控制阀，由此调节一段热回收装置从废气中取出的热能（取热量）；
2）调节所述空气供气***送入所述二段催化氧化反应器的风量，可以通过设置在所述空气供气***的空气出口与所述二段催化氧化反应器的空气进口之间的连接管道上的相应控制阀实现这种调节。
通常，可以在所述二段催化氧化反应器的进口侧或进口侧管道上的设置用于采用废气温度的在线温度传感器进行二段催化氧化反应器进口气体温度的采集，依据二段催化氧化反应器进口气体温度进行相关控制阀的调节。
可以在所述二段催化氧化反应器的出口侧或出口侧管道上的设置用于采用废气温度的在线温度传感器进行二段催化氧化反应器出口气体温度的采集，在满足二段催化氧化反应器进口气体温度要求的前提下，当出口气体温度高于设定温度时，通过调节所述空气供气***送入所述二段催化氧化反应器的风量进行二段催化氧化反应器出口气体温度的控制。
通常，应通过对所述空气供气***送入所述二段催化氧化反应器的风量和一段热回收装置的取热量的协同调节，使得二段催化氧化反应器进口气体温度和出口气体温度均符合要求。
所述二段热回收装置优选设有二段热回用旁路管道，所述二段热回用旁路管道上通常应设有二段热回用旁路控制阀93，所述二段热回用旁路管道的两端分别连接于所述二段热回收装置的进口管道和出口管道，当二段热回收装置设有多个热回用设备时，所述二段热回用旁路管道的两端也可以分别连接于所述二段热回收装置中的主要热回用设备的进口管道和出口管道，由此形成对所述二段热回收装置或其主要热回用设备的旁路，所述二段热回收装置或者所述二段热回收装置中的主要热回用设备设有二段热回用控制阀。
所述二段热回用控制阀可以依据现有技术设置在所述二段热回收装置的进口侧和/或出口侧或者所述二段热回收装置中的主要热回用设备的进口侧和/或出口侧，位于所述二段热回用旁路管道的两连接点之间，仅对二段热回收装置或其主要热回用设备的管道开度进行控制。
可以通过下列任意一种或多种方式调节进入选择性催化还原反应器的废气温度：
1）调节所述二段热回用旁路控制阀，或者调节所述二段热回用旁路控制阀和所述二段热回用控制阀，由此调节二段热回收装置从废气中取出的热能（取热量）；
2）调节所述空气供气***送入所述选择性催化还原反应器的风量（即送入氨空混合器的风量），可以通过设置在所述空气供气***的空气出口与所述氨空混合器的空气进口之间的连接管道上的相应控制阀实现这种调节。
通常，可以在所述选择性催化还原反应器的进口侧或进口侧管道上的设置用于采用废气温度的在线温度传感器进行选择性催化还原反应器进口气体温度的采集，依据选择性催化还原反应器进口气体温度进行相关控制阀的调节。
可以在所述选择性催化还原反应器的出口侧或出口侧管道上的设置用于采用废气温度的在线温度传感器进行选择性催化还原反应器出口气体温度的采集，在满足选择性催化还原反应器进口气体温度要求的前提下，当出口气体温度高于设定温度时，通过调节所述空气供气***送入所述选择性催化还原反应器的风量进行选择性催化还原反应器出口气体温度的控制。
通常，应通过对所述空气供气***送入所述选择性催化还原反应器的风量和二段热回收装置的取热量的协同调节，使得选择性催化还原反应器进口气体温度和出口气体温度均符合要求。
本发明的主要工作流程为：含有大量VOCs的尾气首先经气液分离罐分离游离水，与补气风机提供的一次补风混合，进入气气板式换热器预热，通过电加热器加热升温后，升温后的尾气进入一段催化氧化反应器，尾气中的部分有机物在催化剂的作用下燃烧反应成水和二氧化碳并放出大量热量使尾气升高温度，尾气进入一段蒸汽器产生蒸汽，通过调节蒸汽产量和旁通阀门，控制进入二段催化氧化反应器的温度，尾气再进入二段催化氧化反应器进行催化反应，放出热量，高温尾气再经过二段蒸发器产生蒸汽，通过调节二段蒸发器蒸汽产量和旁通阀门，控制进入选择性催化还原反应器的尾气温度，蒸汽过热器保证产出过热蒸汽。经余热回收后的尾气，进入选择性催化还原反应器，在脱硝催化剂的作用下将尾气中的氮氧化物与适量的氨气进行化学反应，氮氧化物被还原为氮气和水，由选择性催化还原反应器流出的反应气，经气气板式换热器换热，加热一段催化氧化反应器的进气后，最后将达标尾气通过烟囱排入大气。
通过二次补风，将传统工艺大量的稀释空气减少，减少量约70%~80%，减少了风机投资，节约了运行能耗。
通过向气液分离罐的一次补风量的控制，可以控制一段催化氧化反应器的出口温度。
通过一段蒸发器，控制蒸汽产量和旁路控制阀的调节，控制进入二段催化氧化反应器的温度，该设计可以适应尾气中VOCs的不同变化。
通过二段补风，可以让二段催化氧化反应器内的催化剂和VOCs充分反应，同时也可以适当降低二段催化氧化反应器的范围温度。
通过二段蒸发器，可以调节进入选择性催化还原反应器的温度，该设计可以适应不同反应温度的脱硝催化剂。
采用二段催化氧化反应器，因为可调节温度范围大，可以选择安装不同的氧化催化剂。
采用本发明的尾气处理***，蒸汽产量与现有采用传统技术的其他尾气处理装置相比，蒸汽产量提高了，同时装置可调节度高，操作稳定，运行平稳。
下面为应用本发明的一个工程实例：
该工程实例涉及的丙烯腈生产项目经挖潜改造，形成的生产能力为10.6万吨/年，生产工艺采用丙烯氨氧化技术，以丙烯和氨为主要原料，在催化剂的作用下，反应生成丙烯腈及其它副产品，之后经过急冷、回收、精制等工艺流程，得到丙烯腈产品，在回收过程设置丙烯腈吸收塔，吸收塔的塔顶尾气中主要成分为氮气、水蒸汽及二氧化碳，同时含有少量的一氧化碳、丙烯腈、丙烯、丙烷以及微量氰化氢等，其中对环境产生危害的成分主要为非甲烷总烃和氮氧化物，实测污染物浓度分别为非甲烷总烃浓度5261.95~13520.46mg/Nm3，氮氧化物浓度596.38~598.82mg/Nm3，丙烯腈浓度300mg/Nm3，氰化氢浓度50mg/Nm3，尾气热值约为820~343kJ/Nm3，远小于7880kJ/Nm3，不能排入火炬***。经本发明的***处理后，这四项污染物达到《石油化学工业污染物排放标准》（GB31571-2015）规定的排放标准，***运行能耗为480 kW，适应反应温度范围为270～600 ℃，补气量小于21000 Nm3/h，且处理***无论在最低或最高负荷运行状态，都能确保***工艺稳定运行、确保副产蒸汽压力和温度稳定，能够平稳、自动适应负荷的变动和切换。
处理过程说明：
吸收塔顶部排出的丙烯腈尾气首先经用作气液分离装置的气液分离罐V-201分离出游离水，与用作空气供气***补气风机的鼓风机C-201所提供的助燃空气混合，进入用作预加热装置主加热器的气气板式换热器E-203预热，升温后的尾气进入一段催化氧化反应器（CO反应器）R-201A，尾气中的部分有机物在催化剂的作用下燃烧反应成水和CO2，然后再进入用作一段热回收装置的余热锅炉B-202A回收热量，经余热锅炉后，与来自鼓风机C-201的空气一同依次进入二段催化氧化反应器R-201B，将剩余的有机物都转换为水和CO2，然后依次进而二段的余热锅炉B-202B和蒸汽过热器E-202放热，余热锅炉B-202A、B-202B的蒸汽经过蒸汽过热器E-202形成过热蒸汽，可接入蒸汽管网加以利用，经余热回收后的尾气进入选择性催化还原反应器（SCR反应器）R-202，在催化剂的作用下将尾气中的NOX与适量的氨气进行化学反应，NOx被还原为氮气和水，由SCR反应器R-202流出的反应气作为气气板式换热器E-203的热介质，将把部分热量交换给气气板式换热器E-203的入口气后，再经过后续的尾气余热回收器B-201回收剩余余热后，将达标尾气通过烟囱H-201排入大气。
工艺参数控制说明：
尾气处理***主要由去除有机物和一氧化碳的催化氧化反应器R-201A、R-201B和去除NOx的SCR反应器R-202以及热回收***组成。
催化氧化反应器R-201A和R-201B在反应温度270～600℃的范围内，催化剂可以长期稳定高效地将废气中的CO、HCN、C3H6、C3H8及其它有机物氧化成CO2和水，从而保证尾气用的挥发性有机物及HCN等能够达标排放。
SCR反应器在反应温度300～400℃的范围内，在按化学配比供应氨气的前提下，在催化剂的作用下尾气中NOx与添加NH3进行催化反应，生成无害的N2和水，上述催化剂具有高效的净化率和稳定性，可以长期保证尾气能够达标排放。
氨气经计量后通过流量控制阀注入到氨空混合器内，经与稀释空气混合，由喷氨格栅直接喷入到位于SCR反应器上游的管道内。
经热量回收***回收反应后尾气的热量，能够副产220℃的1.3 MPa 蒸汽10吨/时。
工艺控制方式说明：
本***采用全自动控制，通过控制阀（关断阀或调节阀）进行逻辑或PID调节，控制主要物料的流量。
1）通过SCR反应器入口NOx的浓度值PID调节氨气的供应量（喷氨量）；
2）设置联锁控制，确保***的安全稳定运行；
3）设置旁路***，在***故障或检修状态时，不影响上游主装置的运行；
该工程实例的特点：
1）运行能耗低（480 Kw），适应反应温度范围大（270～600℃），补气量小（小于21000Nm3/h）；
2）无论在最低或最高负荷运行状态，都能确保***工艺稳定运行、确保副产蒸汽压力和温度稳定；
3）能够平稳、自动适应负荷的变动和切换；
4）此工艺、流程和设备也可以适应其它多种催化剂；
5）对于催化氧化反应器，本方案同时具备通过选择适宜的催化氧化催化剂（降低进口温度、提高反应器的出口温度）、或通过设置内部循环稀释风、降低反应器的出口温度的功能和工艺技术流程，能确保催化氧化***能够在最低负荷和最高负荷下正常工作，确保选择性催化还原反应器的入口温度稳定在所选择的温度区间，保证下游工艺的运行参数稳定。
6）在两段催化氧化反应器之间、催化氧化反应器与SCR反应器之间均装配余热锅炉用于回收烟气热量，同时设置相应的旁路用于调节各反应器的进气的温度，在不同的生产负荷下，能够保证各反应器进气的温度相对稳定；
本发明公开的各优选和可选的技术手段，除特别说明外及一个优选或可选技术手段为另一技术手段的进一步限定外，均可以任意组合，形成若干不同的技术方案。

Claims (8)

1.一种适于处理挥发性有机物尾气的废气催化焚烧处理***，其特征在于包括：
预加热装置，用于对废气进行加热，使之适应于后序的一段催化氧化反应器的进口气体温度要求，其进口用于接入废气；
一段催化氧化反应器，用于预加热后废气的催化氧化反应，其进口连接所述预加热装置的出口；
一段热回收装置，包括一段蒸发器，用于以一段催化氧气反应后的废气作为放热介质进行热回收利用，降低废气的温度，使之适应于后序的二段催化氧化反应器的进口气体温度要求，其放热介质进口连接所述一段催化氧化反应器的出口，所述一段蒸发器以废气作为放热介质，其蒸汽出口接入汽包；
二段催化氧化反应器，用于对一段催化氧化反应后的废气进行催化氧化反应，其进口连接所述一段热回收装置 的放热介质出口；
二段热回收装置，包括二段蒸发器，用于以二段催化氧气反应后的废气作为放热介质进行热回收利用，降低废气的温度，使之适应于后序的选择性催化还原反应器的废气温度要求，其放热介质进口连接所述二段催化氧化反应器的出口，所述二段蒸发器以废气作为放热介质，其蒸汽出口接入汽包；
选择性催化还原反应器，用于以氨作为还原剂，对二段催化氧化反应后的废气进行选择性催化还原反应，将氮氧化物转化为氮气和水，设有喷氨***，其进口连接所述二段热回收装置 的放热介质出口；
蒸汽过热器，所述蒸汽过热器以废气作为放热介质将蒸汽加热至过热温度，其蒸汽进口连接汽包的蒸汽出口，蒸汽出口用于通过蒸汽输出管道连接蒸汽管网，通过蒸汽过热器将蒸发器产生的蒸汽转换为高品质的过热蒸汽，所述蒸汽过热器的蒸汽进口与所述汽包的蒸汽出口之间的连接管道上设有汽包蒸汽输出控制阀，用于控制汽包的蒸汽输出，进而控制蒸汽过热器的工作状态以及流经蒸汽过热器的废气的放热量；
空气供气***，包括空气过滤器和补气风机，所述空气过滤器的进口用于连接空气供气管道或压缩空气供气管道，所述空气过滤器的出口连接所述补气风机的进口，所述补气风机的出口构成所述空气供气***的空气出口，通过管道分别连接氨空混合器的空气进口、气液分离装置的进口和二段催化氧化反应器的进口，对一段催化氧化反应器和二段催化氧化反应器进行两次补风，通过向气液分离罐的一次补风量的控制，控制一段催化氧化反应器的出口温度，通过二段补风，让二段催化氧化反应器内的催化剂和VOCs充分反应，同时适当降低二段催化氧化反应器的反应温度，
通过一段蒸发器，控制进入二段催化氧化反应器的温度，通过二段蒸发器，调节进入选择性催化还原反应器的温度。
2.如权利要求1所述的***，其特征在于所述预加热装置包括气气换热器，包括或者不包括电加热器，所述气气换热器用于以选择性催化还原反应器排出的废气作为放热介质对废气进行预加热，设有放热介质进口和放热介质出口，其进口构成所述预加热装置的进口，其放热介质进口连接所述选择性催化还原反应器的出口，其放热介质出口连接后序余热回收设备或***排放管道，所述电加热器用于在经气气换热器加热后的废气不足以适应于后序的一段催化氧化反应器的进口气体温度要求时对气气换热器加热后的废气进行补充加热，所述电加热器的进口连接所述气气换热器的出口，所述电加热器的出口构成所述预加热装置的出口。
3.如权利要求1所述的***，其特征在于所述预加热装置的前序设有气液分离装置，用于将水从废气中分离出来，所述气液分离装置设有废气进口、废气出口和污水排放口，所述气液分离装置的废气进口用于连接***的废气输入管道，废气出口连接所述预加热装置的进口。
4.如权利要求1所述的***，其特征在于所述选择性催化还原反应器的喷氨***包括氨空混合器和喷氨格栅，所述喷氨格栅位于所述选择性催化还原反应器的进口侧管道的管道喷氨段内，设有若干喷氨口，所述氨空混合器设有空气进口、氨气进口和氨空混合气出口，所述氨空混合器的空气进口连接空气供气***的空气出口，氨气进口连接***的供氨管道，氨空混合气出口通过氨空混合气输送管道连接所述喷氨格栅，所述氨空混合气输送管道设有输氨总管和输氨支管，所述输氨支管上设有喷氨控制阀，其外端连接于所述输氨总管，内端连接所述喷氨格栅上的对应管道。
5.如权利要求1-4中任一项所述的***，其特征在于所述预加热装置设有预加热旁路管道，所述预加热旁路管道上设有预加热旁路控制阀，所述预加热旁路管道的两端分别连接于所述预加热装置中的主加热器的进口管道和出口管道，形成对所述预加热装置的主加热器的旁路，所述预加热装置的主加热器设有主加热控制阀。
6.如权利要求1-4中任一项所述的***，其特征在于所述一段热回收装置设有一段热回用旁路管道，所述一段热回用旁路管道上设有一段热回用旁路控制阀，所述一段热回用旁路管道的两端分别连接于所述一段热回收装置的进口管道和出口管道或者所述一段热回收装置中的主要热回用设备的进口管道和出口管道，形成对所述一段热回收装置或其主要热回用设备的旁路，所述一段热回收装置或者所述一段热回收装置中的主要热回用设备设有一段热回用控制阀。
7.如权利要求1-4中任一项所述的***，其特征在于所述二段热回收装置设有二段热回用旁路管道，所述二段热回用旁路管道上设有二段热回用旁路控制阀，所述二段热回用旁路管道的两端分别连接于所述二段热回收装置的进口管道和出口管道或者所述二段热回收装置中的主要热回用设备的进口管道和出口管道，形成对所述二段热回收装置或其主要热回用设备的旁路，所述二段热回收装置或者所述二段热回收装置中的主要热回用设备设有二段热回用控制阀。
8.一种权利要求1-7中任一项所述***的调控方法，其特征在于通过下列任意一种或多种方式调节进入一段催化氧化反应器的废气温度：
所述预加热装置设有预加热旁路管道，所述预加热旁路管道上设有预加热旁路控制阀，所述预加热装置的主加热器设有主加热控制阀，调节所述预加热旁路控制阀，或者调节所述预加热旁路控制阀和所述主加热控制阀，由此调节预加热装置对废气的加热量；
所述预加热装置同时设有主加热器和辅助加热器，调节辅助加热器的工作状态，当所述预加热装置同时设有气气换热器和电加热器时，所述电加热器构成所述辅助加热器；
调节所述空气供气***送入所述气液分离装置的风量，
通过下列任意一种或多种方式调节进入二段催化氧化反应器的废气温度：
所述一段热回收装置设有一段热回用旁路管道，所述一段热回用旁路管道上设有一段热回用旁路控制阀，所述一段热回收装置或者所述一段热回收装置中的主要热回用设备设有一段热回用控制阀，调节所述一段热回用旁路控制阀，或者调节所述一段热回用旁路控制阀和所述一段热回用控制阀，由此调节一段热回收装置从废气中取出的热能；
调节空气供气***送入所述二段催化氧化反应器的风量，
通过下列任意一种或多种方式调节进入选择性催化还原反应器的废气温度：
所述二段热回收装置设有二段热回用旁路管道，所述二段热回用旁路管道上设有二段热回用旁路控制阀，所述二段热回收装置或者所述二段热回收装置中的主要热回用设备设有二段热回用控制阀，调节所述二段热回用旁路控制阀，或者调节所述二段热回用旁路控制阀和所述二段热回用控制阀，由此调节二段热回收装置从废气中取出的热能；
调节空气供气***送入所述选择性催化还原反应器的风量。
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