丙烯腈裝置吸收塔尾氣催化氧化處理的工業(yè)化應(yīng)用

毛德君（大慶石化公司生產(chǎn)運(yùn)行處 黑龍江大慶 163714）

前言

石油化工企業(yè)丙烯腈裝置采用丙烯、氨氧化法生產(chǎn)丙烯腈，原料丙烯、氨、空氣在催化劑的作用下發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)氣體經(jīng)冷卻進(jìn)入急冷塔除去未反應(yīng)的氨和雜質(zhì)后進(jìn)入吸收塔，未被吸收的氣體經(jīng)吸收塔頂高空排放，排放氣體中非甲烷總烴和丙烯腈含量超標(biāo)。2012年新建一套采用上海東化環(huán)境有限公司的催化氧化法處理吸收塔放空尾氣裝置，裝置開車后系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，同時實(shí)現(xiàn)了達(dá)標(biāo)排放。

一、催化氧化反應(yīng)機(jī)理

丙烯腈裝置正常生產(chǎn)時需在吸收塔頂排放一股氣體，稱為吸收塔尾氣（A OG），該尾氣中主要成分為氮?dú)?、水蒸氣、二氧化碳，同時含有一定量的一氧化碳、氮氧化物、丙烯腈、氫氰酸、丙烯及丙烷等有害物質(zhì)，直接排人大氣將對環(huán)境造成污染。利用催化氧化法在Süd-C h e mi eI n c貴金屬鉑、鈀金屬蜂窩催化劑的作用下，在200～600℃的條件下催化氧化丙烯腈尾氣中的揮發(fā)性有機(jī)物，形成對環(huán)境無害的二氧化碳和水，催化氧化反應(yīng)如下：

丙烯腈尾氣中氮氧化物的處理采用Süd-C h e mi eI n c的V/T i陶瓷蜂窩催化劑在310～400℃的條件下，利用補(bǔ)加氨將丙烯腈尾氣中的氮氧化物還原成為對環(huán)境無害的氮?dú)夂退?，催化還原反應(yīng)如下：

(2 x+4)/3 NH3+NOx+O2=[(x+2)/3+1/2]N2+(x+2)H2O

二、催化氧化工藝流程

本系統(tǒng)采用催化氧化技術(shù)（C O）和選擇性催化還原技術(shù)（SC R）處理丙烯腈裝置吸收塔塔頂排出的丙烯腈尾氣。吸收塔頂部排出的丙烯腈尾氣首先經(jīng)分離罐分離游離水，游離水經(jīng)廢水泵P2102送至P110 A泵入口，尾氣通過增壓風(fēng)機(jī)C-2101增壓后進(jìn)入本系統(tǒng)，然后與空氣鼓風(fēng)機(jī)C-2102補(bǔ)充燃燒所需的空氣以及循環(huán)風(fēng)機(jī)C-2103循環(huán)回來的高溫循環(huán)氣體混合，經(jīng)尾氣換熱器E-2101加熱后混合，經(jīng)電加熱器E-2102進(jìn)一步混合后進(jìn)入C O反應(yīng)器R-2101，在C O反應(yīng)器R-2101中進(jìn)行催化氧化反應(yīng)，將有害的揮發(fā)性有機(jī)物轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水。從C O反應(yīng)器R-2101出來的凈化氣體進(jìn)入蒸汽過熱器E-2103、余熱鍋爐B-2101回收部分熱量后進(jìn)入SC R反應(yīng)器R-2102，尾氣中的NOx在SC R催化劑作用下與補(bǔ)加的氨進(jìn)行選擇性催化還原反應(yīng)，將尾氣中的NOx還原成N2和水，然后凈化尾氣經(jīng)尾氣換熱器E-2101回收熱量后排入煙囪。在整個反應(yīng)過程中產(chǎn)生4～10噸/小時，4.2 M Pa(G)、430℃的過熱蒸汽。

三、裝置運(yùn)行情況及問題處理措施

2 012年10月A OG C裝置開工，主要有以下問題：（1）增壓風(fēng)機(jī)震動超標(biāo)，處理措施：對風(fēng)機(jī)入口管線進(jìn)行固定；（2）系統(tǒng)用風(fēng)量有時低于循環(huán)風(fēng)機(jī)的最小流量，造成風(fēng)機(jī)喘振，處理措施：在循環(huán)風(fēng)機(jī)出入口之間增加一條跨線，保證風(fēng)量在風(fēng)機(jī)的最小流量之上。經(jīng)過改造后，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，產(chǎn)生的4.0兆帕蒸汽并入大慶石化公司4.0兆帕蒸汽管網(wǎng)，降低了裝置能耗。一段時間后，對處理后的排放尾氣進(jìn)行分析數(shù)據(jù)如下：

表1 AOGC系統(tǒng)運(yùn)行主要參數(shù)

表2 AOGC系統(tǒng)排放檢測數(shù)據(jù)

從上表可以看出吸收塔放空尾氣經(jīng)過A OG C系統(tǒng)處理后，完全達(dá)到了國家排放標(biāo)準(zhǔn)。

結(jié)論

1.丙烯腈尾氣處理系統(tǒng)(A OG C)運(yùn)行正常，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。催化氧化反應(yīng)器和催化還原反應(yīng)器運(yùn)行穩(wěn)定，貴金屬催化劑和陶瓷蜂窩催化劑催化性能良好，催化反應(yīng)迅速。

2.系統(tǒng)運(yùn)行過程中對丙烯腈尾氣處理系統(tǒng)(A OG C)裝置凈化尾氣中污染物指標(biāo)進(jìn)行測定，經(jīng)吸收塔尾氣處理系統(tǒng)(A OG C)處理后的丙烯腈尾氣中非甲烷總烴、丙烯腈、氮氧化物、氰化氫、均能達(dá)到國家規(guī)定環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)，A OG C系統(tǒng)排放煙囪不冒黃煙。

[1]丙烯腈裝置吸收塔尾氣催化氧化處理系統(tǒng)操作規(guī)程.