蓄熱式氧化爐在處理苯酐生產(chǎn)尾氣中的應(yīng)用

岳耀新（濟寧辰光煤化有限公司，山東 濟寧 272000）

蓄熱式氧化爐在處理苯酐生產(chǎn)尾氣中的應(yīng)用

岳耀新（濟寧辰光煤化有限公司，山東 濟寧 272000）

文章主要介紹了利用蓄熱氧化爐處理有機廢氣技術(shù)及其在苯酐生產(chǎn)中的應(yīng)用，分析了該技術(shù)的優(yōu)點和存在的問題，指出其發(fā)展前景樂觀。

蓄熱氧化爐；苯酐尾氣；發(fā)展前景

1 有機廢氣處理技術(shù)概述

有機廢氣主要是在有機化工產(chǎn)品生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的，一般都存在著易燃易爆、有毒有害、不溶于水、溶于有機溶劑、處理難度大的特點。隨著我國工業(yè)經(jīng)濟的快速發(fā)展，隨之而來的大氣污染問題也日益突出，嚴(yán)重影響了人們的生活，國家也正下大力氣狠抓環(huán)保管理，廢氣排放標(biāo)準(zhǔn)也愈來愈嚴(yán)格。與此同時，有機廢氣的治理技術(shù)也在不斷改進和完善，選擇正確、合適的處理方法尤為重要。

目前，有機廢氣的處理方法主要分為兩類：

(1）回收法：通過物理方法，用溫度、壓力、選擇性吸附劑和選擇性滲透膜等方法來分離有機廢氣，主要有炭吸附、變壓吸附、冷凝法及膜分離技術(shù)。

(2）消除法：主要是通過化學(xué)或生化反應(yīng)，用熱、催化劑和微生物將有機物轉(zhuǎn)變成為CO2和H2O。消除法主要有熱氧化、催化燃燒、生物氧化等技術(shù)。

2 蓄熱式氧化爐有機廢氣處理技術(shù)

2.1 工作原理

蓄熱式氧化爐的英文表示為“Regenerative Thermal Oxidiz?er”，故簡稱為“RTO”。其工作原理是：

生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的有機廢氣進入蓄熱式氧化爐，首先與預(yù)熱好的蓄熱陶瓷換熱，被加熱到一定的溫度，然后進入氧化室，在氧化室內(nèi)，廢氣中的有機物被氧化，轉(zhuǎn)化為CO2和H2O。氧化反應(yīng)產(chǎn)生的高溫氣體流經(jīng)另一組陶瓷蓄熱體，使陶瓷體升溫而“蓄熱”，進而用于預(yù)熱后續(xù)進入的有機廢氣，免除了廢氣升溫的燃料消耗。蓄熱式氧化爐一般設(shè)計成兩個以上的室，每個蓄熱室依次經(jīng)歷蓄熱－放熱－清掃等程序，輪流切換，連續(xù)工作。RTO獨特的爐體結(jié)構(gòu)(如圖1)，可以保證有機廢氣在蓄熱氧化爐內(nèi)充分的混合，并有足夠長的停留時間，確保有機廢氣中的有機物質(zhì)被徹底氧化、分解，從而達到排放標(biāo)準(zhǔn)。

圖1 RTO示意圖

2.2 技術(shù)的適用對象及特點

蓄熱式氧化爐處理技術(shù)主要適用于處理低濃度、大風(fēng)量的工業(yè)有機廢氣。具有熱回收效率高、運行費用低、凈化效率高、使用壽命長、維護保養(yǎng)容易、自動化程度高等特點。

3 蓄熱式氧化爐在苯酐生產(chǎn)過程中的應(yīng)用

3.1 苯酐及其生產(chǎn)裝置簡介

苯酐，化學(xué)名為鄰苯二甲酸酐，是一種重要的有機化工原料，工業(yè)上主要用于生產(chǎn)塑料增塑劑、不飽和聚脂、醇酸樹脂以及染料、涂料、農(nóng)藥、醫(yī)藥和食用糖精等。根據(jù)所用原料不同，苯酐的工業(yè)化生產(chǎn)方法主要有鄰法和萘法兩種。我國苯酐的生產(chǎn)經(jīng)歷了由流化床到固定床、由萘法到鄰法再到萘、鄰法共存的發(fā)展過程。單套規(guī)模逐漸增大，自動化程度越來越高，產(chǎn)品質(zhì)量越來越好。

萘法苯酐的生產(chǎn)工藝流程如下：

液體工業(yè)萘經(jīng)過泵送至萘汽化器,加熱使之汽化,然后萘蒸汽和空氣混合進入反應(yīng)器，在催化劑作用下，萘被氧化成苯酐。反應(yīng)產(chǎn)物氣體自反應(yīng)器底部排出,經(jīng)過氣體冷卻器、預(yù)冷凝器和切換冷凝器冷卻后進入粗苯酐罐。粗苯酐罐內(nèi)液體苯酐經(jīng)過泵輸送至預(yù)處理釜,加熱處理后的粗苯酐進入輕組分塔和純苯酐精餾塔精餾處理,得到合格液體苯酐產(chǎn)品，最終切片、包裝。

3.2 苯酐生產(chǎn)過程中有機廢氣的產(chǎn)生

在苯酐生產(chǎn)過程中，苯酐的捕集由切換冷凝器完成，經(jīng)捕集后剩余的氣體成為尾氣。由于尾氣中除了氮氣、氧氣、二氧化碳外，還含有少量的苯酐、順酐、苯甲酸、萘醌等有機物，達不到環(huán)保排放要求，不能直接外排。

3.3 苯酐生產(chǎn)過程中有機廢氣的處理方法

苯酐尾氣傳統(tǒng)的處理方法是經(jīng)過水洗塔洗滌，產(chǎn)生的酸水經(jīng)過預(yù)處理、轉(zhuǎn)位、精制等工序，生產(chǎn)出富馬酸，可作為一個副產(chǎn)品出售。但是，水洗法存在以下幾個方面的缺點：

(1)水洗塔易堵塞，需定期停車清理，致使開工周期相對較短。

(2)設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，維修率高。

(3)生產(chǎn)過程仍產(chǎn)生固體及液體廢物，難以處理，造成一定環(huán)境污染。

(4)就萘法苯酐工藝來說，生產(chǎn)的富馬酸的外觀、收率及質(zhì)量相對鄰法苯酐工藝差。

因此，從裝置的連續(xù)穩(wěn)定性和環(huán)保角度出發(fā)，選擇蓄熱氧化爐（RTO）來處理苯酐尾氣是正確的選擇。

3.4 RTO處理苯酐尾氣工藝

蓄熱氧化爐正式處理尾氣前，首先要進行預(yù)熱，使蓄熱陶瓷達到規(guī)定的溫度，此項工作由配套的啟爐風(fēng)機和燃燒機來完成，燃料一般采用燃料油或天然氣。

預(yù)熱完畢，蓄熱氧化爐進入程序控制，閥門自動切換，此時可將有機尾氣引入。尾氣進入爐體，首先經(jīng)過氣體分布室按程序分布尾氣，然后尾氣進入蓄熱室，蓄熱陶瓷將尾氣預(yù)熱到一定溫度，尾氣進入氧化室，尾氣中所含的有機物質(zhì)在氧化室被充分氧化，轉(zhuǎn)化成二氧化碳和水，同時釋放出大量的熱量，這部分熱量用來進一步預(yù)熱其它室的蓄熱陶瓷，之后通過出氣閥排出，進入煙氣管道，最終通過煙囪排放。

如果尾氣中有機物含量較大，除了維持蓄熱氧化爐正常運行外，還可通過配套的余熱鍋爐副產(chǎn)一定量的蒸汽，用于其它裝置的生產(chǎn)供熱等。

為保證蓄熱氧化爐穩(wěn)定連續(xù)運行，生產(chǎn)控制設(shè)計自動化程度較高，壓力、溫度、液位等參數(shù)均能遠(yuǎn)傳到控制室，操作人員可實時監(jiān)控，進出氣閥門開關(guān)采取程序自動控制，某些參數(shù)設(shè)置高低線報警，部分關(guān)鍵部位設(shè)置連鎖控制，極大限度地保證設(shè)備及運行安全。

4 存在的問題

（1）由于尾氣中的有機物多為酸性，在進入蓄熱氧化爐處理過程中，在溫度相對較高的情況下，會對蓄熱氧化爐體及附屬設(shè)備造成一定腐蝕，這對設(shè)備材質(zhì)提出了較高要求,設(shè)計之初就應(yīng)該充分考慮選擇合適的材料。

（2）尾氣經(jīng)過蓄熱氧化爐處理后，仍有少量的有機物質(zhì)殘留，還需進一步提高有機物去除率，使有機物更加充分氧化，盡量減少有機物外排。

（3）裝置自動化程度有待進一步完善和提高，如在蓄熱氧化爐進口及出口安裝在線監(jiān)測，實時檢測尾氣當(dāng)中的成分，以便及時調(diào)整工藝參數(shù)等。

5 結(jié)語

蓄熱氧化爐在苯酐生產(chǎn)特別是萘法苯酐生產(chǎn)中的應(yīng)用已經(jīng)逐步推廣開來，特別是近幾年新上苯酐裝置，基本上都采用蓄熱氧化爐來處理尾氣，一些老的裝置也在考慮將尾氣處理由水洗法改為蓄熱氧化法。相信，隨著國家環(huán)保要求越來越嚴(yán)格以及設(shè)備廠家對蓄熱氧化爐的改進與發(fā)展，蓄熱氧化爐在苯酐生產(chǎn)乃至其他行業(yè)產(chǎn)品中的應(yīng)用會更加廣泛，前景一片光明。

［1］簡力等.蓄熱式氧化爐在處理SBS生產(chǎn)廢氣中的應(yīng)用.節(jié)能技術(shù)，2014，（2）：185-189.

［2］吳定淼.蓄熱式氧化爐（RTO）危害因素分析.寧波化工，2014,（3）∶40-43.