蓄热式热氧化器在顺酐行业中的应用.pdf

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1、772化工机械2010矩蓄热式热氧化器在顺酐行业中的应用马晓驰’(天华化工机械及自动化研究设计院)陆勇兵孙斌毛国强(常州亚邦化学公司)谢永恒马小礼(天华化工机械及自动化研究设计院)摘要介绍了蓄热式热氧化器及其在顺酐尾气处理方面的成功应用，并从环保、节能方面进行了阐述，提出了推广应用的建议。关键词蓄热式热氧化器顺酐尾气处理节能环保中图分类号TQ052．6文献标识码B文章编号0254-6094(2010)06-0772-02顺丁烯二酸酐简称顺酐，是重要的基础有机化工原料之一，主要用于塑料、涂料、合成树脂、造纸、农药和医

2、药等行业。目前国内的顺酐生产工艺主要是苯氧化法和正丁烷法。其中以焦化苯为原料的苯氧化法占主导地位。苯氧化法是在催化剂存在下苯蒸气和空气(或氧气)发生气相氧化反应生成顺酐。由于苯不能100％转化为产品，经吸收塔吸收后，仍然还有余苯、CO及少量的顺酐等可挥发性有机物(VolatileOrganicCom—pounds，简称VOC)从吸收塔顶排至大气。目前国内顺酐厂家对吸收塔顶尾气普遍采取的办法是高空排放，并未达到国家排放标准的要求，因此必须进行处理。蓄热式热氧化器(RegenerativeThermalOxidizer

3、，简称RTO)是处理中低浓度VOC应用较广的一种新型的节能环保装置。天华化工机械及自动化研究设计院兰州瑞玛公司针对常州亚邦化学公司30kt／a顺酐装置尾气设计的首套RTO系统已经成功投入运行，同时实现了余热回收利用和尾气达标排放的要求，节能减排效果十分明显。1蓄热式热氧化器蓄热式热氧化器的工作原理是将废气加热到760℃以上，废气中的VOC在高温下发生氧化反应，使其变成无害的CO：和H：O。这种氧化反应很像化学上的燃烧过程，只不过由于VOC的浓度低，反应中不会产生可见的火焰。其结构的新颖性在于将传统的气体焚烧炉与一套

4、蓄热式陶瓷床换热器制作成一体。蓄热式陶瓷床换热器的热回收率可达到95％以上，通常在处理中低浓度有机废气时使用很少的燃料(甚至不使用燃料)，当有机废气的浓度在0．045％以上还可以进行余热回收。最常见的蓄热式热氧化器由两个或多个陶瓷填充床，通过阀门的切换来改变气流的方向，从而达到预热VOC废气的目的。图l是典型的两床式RTO工作原理示意图。废气图I两床式RTO工作原理示意图两床式RTO主体结构由燃烧室、两个陶瓷填料蓄热床和两个切换阀组成。当VOC废气由引风机送入填料床1后，该床放热，VOC废气被加热，在燃烧室氧化燃烧

5、，气体通过填料床2，该床吸热，燃烧后的洁净气被冷却，通过切换阀后排放；在达到规定的切换时间后，阀切换，VOC废气从填料床2进入，填料床2放热，VOC废气被氧化燃烧，气体通过填料床1，该床吸热，燃烧后的·马晓驰，1968年9月生，教授级高级工程师。甘肃省兰州市，730060。第37卷第6期化工机械773洁净气被冷却，通过切换阀后排放。如此周期性切换，就可连续处理VOC废气。2RTO在顺酐行业中的应用兰州瑞玛公司从1998年开始研究蓄热式热氧化器技术。其核心技术之一的陶瓷传热填料，大部分出口，已销往美国、欧洲、日本、韩

6、国及台湾等二十几个国家和地区。其中MLM陶瓷传热填料获美国发明专利、中国实用新型专利、国家重点新产品、国家石油化工局科技进步三等奖。自主知识产权的蓄热式氧化器2000年获科技部中小型创新基金项目、2002年国家重点环境保护实用技术、2002年国家火炬计划项目、2002年国家重点新产品，并于2002年获得国家实用新型专利授权(ZL01208840．4)。已经有20套的RTO成功应用于化工、涂布及石油化工等行业，2009年为常州亚邦化学公司30kt／a顺酐装置尾气设计的首套RTO系统已经安全平稳运行半年多(图2)，另外

7、还有4套正在安装调试阶段。图2处理量70000m3／h(N)的RTO装置2．1工艺简述为了提高尾气的去除率，RTO装置设计为3床式，废气VOC去除率高达99．9％。吸收塔尾气通过切换阀组的周期切换进入RTO蓄热床预热后在燃烧室进行高温氧化，多余的热量经由燃烧室设置的旁路管线进入余热锅炉系统进行余热回收。处理后的尾气量为70000m3／h(N)，其成分见表l，尾气由35m高的烟囱高空排放。表1顺酐吸收塔尾气组成(wt)％2．2消耗指标装置冷启动时燃料消耗(柴油)460kg；正常运行时电耗25kW，燃料消耗(柴油)为0

8、。锅炉给水量6．9t／h，耗气量(0．4—0．6MPa)1Nm3／rain。2．3节能环保效果由于RTO的热回收率高达95％，废气中的VOC氧化放出的热量除了维持RTO的正常运行外，尚有大量的余热可以利用，根据工厂的需要，设计了一套余热锅炉用来回收热量，副产饱和蒸汽(1．7MPa)6．5t／h。吸收塔后加设RTO装置主要目的是消除尾气中的污染物，净化空气、保