萘法苯酐裝置尾氣治理工程示范

姚 寧 , 李俊華 , 苗偉濤 , 王 聰

(河南慶安化工高科技股份有限公司，河南 鄭州 451150)

鄰苯二甲酸酐，簡稱苯酐，是一種重要的有機(jī)化工原料。廣泛用于化工、醫(yī)藥、涂料、農(nóng)業(yè)、電子、精細(xì)化工等領(lǐng)域，主要用于制造塑料增塑劑、醇酸樹脂、不飽和樹脂、染料及某些醫(yī)藥和農(nóng)藥[1]。苯酐生產(chǎn)工藝分為工業(yè)萘法和鄰二甲苯法。近年由于鄰二甲苯與工業(yè)萘有較大的價(jià)格差價(jià)，使得工業(yè)萘法制苯酐的競爭力大大提升，尤其是以固定床工業(yè)萘法制苯酐占主導(dǎo)地位。萘法制苯酐尾氣成分復(fù)雜，含有少量苯酐、順酐、萘醌和微量未轉(zhuǎn)化的萘等有機(jī)化合物和CO，如直接排放將對環(huán)境造成嚴(yán)重破壞[2]。在新標(biāo)準(zhǔn)的要求下，急需治理達(dá)標(biāo)排放，萘法制苯酐尾氣處理也越來越受到重視[3]。我公司與天津市華邦科技發(fā)展有限公司簽訂技術(shù)協(xié)議，針對工業(yè)萘法制苯酐，建設(shè)一套苯酐尾氣催化氧化處理裝置。能除去有害有味的物質(zhì)，使排放尾氣達(dá)到大氣排放標(biāo)準(zhǔn)。

1 苯酐尾氣治理工藝介紹

苯酐尾氣治理工藝主要采用洗滌吸收法、蓄熱焚燒法和催化氧化法三種方法，本文采用催化氧化法。

20世紀(jì)40年代末國外已出現(xiàn)催化氧化法處理有機(jī)廢氣，一經(jīng)投入使用便受到企業(yè)的好評。隨著催化氧化技術(shù)的持續(xù)研究及發(fā)展，系統(tǒng)中使用的催化劑已從處理單組分發(fā)展到同時(shí)處理多組分，涵蓋不同行業(yè)的有機(jī)物[4]。隨著國內(nèi)環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)要求的不斷提升，有機(jī)尾氣處理領(lǐng)域的競爭日趨激烈，使苯酐尾氣催化氧化技術(shù)產(chǎn)生了新的生機(jī)[5]。

催化氧化法治理萘法苯酐尾氣，系統(tǒng)運(yùn)作正常時(shí)不需要消耗任何燃料[6]。尾氣進(jìn)入預(yù)熱器，經(jīng)換熱器換熱后進(jìn)入催化氧化反應(yīng)器，凈化后的尾氣經(jīng)換熱器降溫后進(jìn)行達(dá)標(biāo)排放。催化氧化工藝流程簡圖如圖1所示。催化氧化法具有蓄熱焚燒法的優(yōu)點(diǎn)外，還具有系統(tǒng)無須頻繁切換操作、穩(wěn)定性高、降低尾氣反應(yīng)溫度等。缺點(diǎn)是工藝安全措施低、催化劑成本高?？傊?，從環(huán)保優(yōu)勢看，現(xiàn)階段催化氧化成為成熟可靠的尾氣處理技術(shù)。

圖1 催化氧化工藝流程簡圖

2 工業(yè)萘法苯酐尾氣催化氧化技術(shù)方案

2.1 設(shè)計(jì)工況

表1 設(shè)計(jì)要求

表2 催化劑技術(shù)要求

2.2 工藝流程

工藝主流程圖見圖2。

圖2 萘法苯酐尾氣催化處理主流程圖

熱熔箱出來的75～80 ℃苯酐尾氣首先進(jìn)入尾氣預(yù)熱器，該預(yù)熱器在低負(fù)荷時(shí)通過0.6 MPa低壓蒸汽對尾氣進(jìn)行預(yù)熱。負(fù)荷達(dá)到65 g/Nm3后僅需通入0.2 t/h蒸汽對尾氣系統(tǒng)進(jìn)行保溫，然后經(jīng)熱交換器與催化處理后的高溫尾氣進(jìn)行熱交換，溫度提升至300 ℃進(jìn)入反應(yīng)器，在催化劑的作用下，苯酐尾氣中的有機(jī)物進(jìn)行充分反應(yīng)，轉(zhuǎn)化為CO2和H2O等物質(zhì)，反應(yīng)器出口溫度上升到420 ℃左右，此高溫氣體經(jīng)熱交換器與預(yù)熱后的尾氣進(jìn)行熱交換，降溫至220 ℃后經(jīng)四通到氣體分布器進(jìn)入尾氣洗滌塔進(jìn)行排放。

裝置在開車時(shí)，為保證反應(yīng)器進(jìn)口溫度達(dá)到反應(yīng)要求，需啟用電加熱器和預(yù)熱器。剛開車時(shí)，電加熱器用來加熱開工風(fēng)機(jī)送入反應(yīng)器的空氣，加熱后的空氣進(jìn)入催化氧化反應(yīng)器來提高催化劑溫度，當(dāng)進(jìn)口溫度超過300 ℃逐步加大尾氣量，關(guān)空氣。當(dāng)尾氣進(jìn)入系統(tǒng)時(shí)，投用預(yù)熱器，使用0.6 MPa飽和蒸汽對尾氣進(jìn)行加熱。通過預(yù)熱器和電加熱器的加熱，保持催化劑床層進(jìn)口氣體溫度在所需的溫度范圍內(nèi)。當(dāng)進(jìn)料濃度達(dá)到一定值，滿足熱量需求后，可停用尾氣預(yù)熱器和電加熱器。

萘法苯酐尾氣催化氧化處理系統(tǒng)，采用特殊設(shè)計(jì)的四通道氣體分布器，操作時(shí)不會造成苯酐氧化系統(tǒng)壓力和風(fēng)量的波動，能夠確保氧化裝置的安全生產(chǎn)，避免氧化裝置停車；在氧化裝置正常穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)下，尾氣全部進(jìn)催化氧化裝置；滿足苯酐裝置各種生產(chǎn)負(fù)荷要求，能夠完全處理生產(chǎn)過程中的尾氣，并將尾氣中98%以上的VOC轉(zhuǎn)化為CO2和H2O。

2.3 苯酐尾氣催化氧化處理后排放濃度

處理后尾氣指標(biāo)見表3。

表3 處理后尾氣指標(biāo)

3 結(jié)束語

苯酐尾氣催化氧化處理裝置具有凈化率高、穩(wěn)定性高、無二次污染和自動化程度高等特點(diǎn)。從清潔生產(chǎn)、綠色環(huán)保和資源回收利用出發(fā)，催化氧化處理技術(shù)借助其優(yōu)越的處理效果將是萘法苯酐尾氣處理技術(shù)的發(fā)展趨勢。該技術(shù)的推廣應(yīng)用具有重大的經(jīng)濟(jì)效益、社會效益和環(huán)境效益，必將具有廣闊的應(yīng)用前景和市場競爭力。