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蓄热催化氧化技术在处理丁苯橡胶尾气中的应用

北极星VOCs在线  来源:《化工科技》  作者:陈义良 李汶冬等  2017/7/13 15:14:19  我要投稿  

北极星VOCs在线讯:摘要:中国石油吉林石化公司有机合成厂是专业生产丁苯橡胶的企业,因装置建设年代较早,后处理单元的废气一直没有处理设施,而是通过排气管直接排往大气.为降低丁苯橡胶装置对大气的污染程度,完成公司节能减排目标,装置采用北京中电联环保工程有限公司提供的成套专有技术:蓄热催化氧化技术处理橡胶废气,使废气中的有机物在氧化室氧化分解成CO2和H2O,反应后废气通过烟囱达标排放,利用燃料气燃烧提供热量的方式进行开工预热和系统补热.该技术减少燃料消耗,采用新型催化剂,避免催化剂失活现象发生,反应器在点火、运行、停车过程中安全可靠,环保效果明显,苯乙烯排放量下降97%以上.

中国石油吉林石化公司有机合成厂是专业生产丁苯橡胶的企业,1982年建成投产,因装置建设年代较早,后处理单元的废气一直没有处理设施,而是通过排气管直接排往大气。后处理单元分为湿区和干区。湿区产生废气的主要部位有:凝聚槽、脱水机、喂料机、排水口和输送胶料的皮带,60℃的物料由于温度较高及各槽搅拌器搅拌作用下会自然逸出产生含有极微量苯乙烯及杂质的废气,其中绝大部分成分为水蒸气。目前在厂房内是无组织排放,由于废气呈酸性,因此这部分废气对厂房内的钢结构有腐蚀,影响其耐用性,需将这部分气体收集在一起统一排放,变无组织排放为有组织排放。干区主要是干燥箱产生的废气含有苯乙烯,质量浓度最大为520mg/m3,最小为260mg/m3。目前是通过排风机,在没有经过处理情况下直接进入大气,造成大气环境污染。根据我国《大气污染物综合排放标准》中非甲烷总烃最高允许排放浓度应小于120mg/m3。

丁苯橡胶装置后处理单元废气,无论是凝聚废气还是干燥废气,产生废气部位多、分散,尾气中含苯乙烯,属于国家环保法规限排的挥发性有机物,而且该废气具有较强的刺激性,毒性也很大。分散到生产现场的尾气,影响操作人员的身体健康。因此,在这种情况下,无论从企业的生存和发展,还是社会效益方面,都应该对后处理废气集中治理,使废气达标排放。丁苯橡胶装置技术人员经多方筛选、评价,最终选定使用北京中电联环保工程有限公司提供的成套专有技术:蓄热催化氧化技术处理橡胶废气。

1尾气处理系统工艺流程与原理

1.1工艺流程

尾气先经过滤器除胶预处理,再通过主风机增压,进入旋转翼型蓄热催化反应器(RCO),把有机废气加热到300℃以上进行氧化反应,使废气中的有机物(VOCs)在氧化室氧化分解成CO2和H2O,反应后废气通过烟囱达标排放。利用燃料气燃烧提供热量的方式进行开工预热和系统补热,燃料气的消耗量随废气组分中的VOCs值波动而变化,具体流程详见图1。

1.2工艺原理

催化反应器本体是废气通过安装催化剂的区域产生反应的空间。在反应器内,废气在通过催化剂层时,废气中VOCs在催化剂的作用下通过催化氧化燃烧生成CO2和H2O,从而达到环保要求的排放条件。

废气先经过预处理装置预先去除掉固体颗粒和粘性低聚物后[3],进入反应器经过蓄热陶瓷预热,在反应室内的催化床中进行氧化反应,将有机物转化为H2O和CO2、从而达到去除废气中有机物的目的,同时反应放出反应热,用蓄热陶瓷回收其中的热量。

催化氧化反应方程式:

CxHy+(x+1/4y)O2→xCO2+y/2H2O+Q

蓄热室和催化床层由12个区室组成,中间部分填充蜂窝式陶瓷结构蓄热块,达到超过95%的热回收效率,见图2。

装置废气通过放热的蓄热室吸热,于燃烧室内完成催化氧化后再经过蓄热室放热加热蓄热体。此外,1区室进行吹除与1区室停滞。吹除室为进气与排气蓄热区室切换间的中间区室,将进气时残留于蓄热室内未反应尾气再抽回至反应器入口,停滞区室则为待命状态。反应器为单槽垂直矩形结构,整个进排气室间的切换是以位于反应器下部的单一旋转翼连续式进行,以0.2~0.5r/min的速度缓慢转动即可实现进口和出口气流的有效分离和分布。旋转阀由定子与动件构成,为钢结构,中间有轴承结构,让大型旋转阀结构能够平滑转动,对上游工艺生产不会产生任何不良影响。采用独特的机械机构和特氟龙密封材料,在操作条件下无任何泄漏发生。旋转阀降低了传统分床废气治理装置蓄热室进出口阀门动件的数量、压力波动与切换时产生的运转噪音,同时避免了阀门的机械故障对端烘干箱的冲击,见图3。

经过废气治理装置处理后的尾气排烟温度低于85℃,非甲烷总烃最高排放浓度小于100mg/m3。

延伸阅读:

合成橡胶生产中废气的催化氧化处理技术

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