本发明专利技术公开了一种丙烯腈吸收塔尾气的净化设备，包括：一将丙烯腈吸收塔尾气分离的气液分离器，一将新鲜空气与尾气混合的空气过滤器和补氧风机；一将尾气和空气的混合气体进行热交换的换热器；换热器与催化反应器循环连通，催化氧化反应后的混合气体经过换热器自脱硝反应器顶端通入；脱硝反应器的底端与回收热量的废热锅炉连通；废热锅炉的排气口设置有排出已净化尾气的烟囱。通过本发明专利技术技术方案具有以下有益效果：采用催化氧化系统结合选择性催化还原脱硝系统，以及催化氧化反应器段间取热和降低过剩氧量或分段燃烧技术等措施，确保操作稳定安全，使处理后的尾气中有机物及氮氧化物，均符合国家排放标准。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种丙烯腈吸收塔尾气的净化设备和处理工艺，具体为在石油化工领域中生产纤维、橡胶和塑料所涉及的重要化工原料丙烯腈尾气的净化处理方法。
技术介绍
丙烯腈生产过程中的主要尾气是吸收塔排放的尾气，除含有丙烯、丙烷、一氧化碳外，还含有少量丙烯腈等有害组分。目前国内一些企业仍处于自然排放状态；对环境造成一定的污染。随着人们环保意识的增强和环保法规的日趋严格，丙烯腈尾气的治理成为生产企业难以回避的挑战。目前，尾气的净化处理主要有两种方法高温焚烧法和催化氧化法。高温焚烧法采用的是直接燃烧，将丙烯腈吸收塔尾气、燃料和空气(或富氧空气)在焚烧炉内通过火焰燃烧，将尾气中的丙烯腈、氰氢酸等烃类以及一氧化碳等有害物质转化成氮氧化物、二氧化碳和水。高温焚烧技术主要有美国PCC技术和日本BHK技术，在国内的丙烯腈装置中也有应用，但因涉及国外专利技术转让，投资大；生产时需要燃料，操作费用高；占地面积也较大。 同时由于采用的是高温直接燃烧，易使空气中的氮气发生高温氧化产生二次污染物N0X。催化氧化法是指在较低的温度下(350-600°C )，通过催化反应，在催化剂的作用下，将尾气中的有机物氧化分解。催化氧化是典型的气-固相催化反应，其实质是活性氧参与深度氧化作用。借助催化剂使有机物在较低的温度条件下，发生无焰燃烧，同时放出大量热能。催化燃烧最大的特点就是无火焰，起燃温度低(150-40(TC)，可以大大抑制空气中氮气和尾气中的含氮化合物在高温下形成N0X。由于催化燃烧的低温无(或较低)污染性，以及相对于高温焚烧技术投资相对较低，近年来，在石油化工领域有机尾气的处理中已逐步得到了较多的运用。但在实际应用中发现，采用催化氧化法处理丙烯腈吸收塔尾气时，NOx的含量出现超标，尤其是当尾气中丙烯腈、氰氢酸含量较高或者已含有较高的氮氧化物时。催化氧化法结合选择性催化还原(SCR)法可以有效地解决这一问题，可以保证处理后尾气中NOx的排放满足《大气污染物综合排放标准》(GB16^7-1996)的要求。在实际生产中，尾气中有机物含量波动较大。当有机物含量较高时导致两方面的问题，一是燃烧热值较大，床层升温高，存在催化剂被烧结的危险，不能保持催化剂稳定的比表面积和活性；二是床层温度高，尾气中含氮有机物(丙烯腈、HCN)在过氧环境下发生催化氧化反应时，会产生过量的N0X。降低床层温度的低温燃烧技术对降低NOx的排放非常有利。但低温燃烧技术同时导致队0排放量增加。近年来，燃烧过程中氧化亚氮队0的排放问题得到了较大的重视，这是由于队0对大气环境的破坏作用为人们所日益了解。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了提供一种丙烯腈装置吸收塔尾气的净化设备和处理工艺，以解决现有技术的上述问题。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现。一种丙烯腈吸收塔尾气的净化设备，包括一将丙烯腈吸收塔尾气分离的气液分离器，一将新鲜空气与尾气混合的空气过滤器和补氧风机；一将尾气和空气的混合气体进行热交换的换热器；换热器与催化反应器循环连通，催化氧化反应后的混合气体经过换热器自脱硝(SCR)反应器顶端通入；脱硝(SCR) 反应器的底端与回收热量的废热锅炉连通；废热锅炉的排气口设置有排出已净化尾气的烟囱。为了操作和控制方便，所述的催化反应器分成两段，外置的换热器移出前段催化反应器的反应热使进入后段催化反应器的尾气出口温度降至150°C -300°c。从后段催化反应器出来的处理的尾气经换热后，进入选择性催化还原法(SCR)脱硝反应器，尾气中的NOx 与空气和NH3混合后通过脱销反应器，在通过催化剂层时，尾气中的NOx在催化剂的作用下与NH3反应生成N2与H2O,从而达到进一步除去尾气中NOx的目的。催化反应器分成两段，其中，最高温度位于催化反应器单位长度的0. 75处，等比例分配反应器可满足设计要求。所述的催化反应器入口温度为150_180°C，出口温度为150-300°C。所述的空气的加入量为保持反应排放气中氧气过剩0. 1-3. 0%。所述的脱硝催化剂的有效组分包括但不限于TiO2，MoO3, WO3,和V2O5，其中二氧化钛为载体，V2O5是催化剂的最具活性成分，MoO3有很强的抗砷中毒性能。并已开发出不同形状的催化剂。丙烯腈吸收塔尾气的处理工艺，具体步骤为1)来自吸收塔的尾气经气液分离器后，首先通过换热器进行预热，温升至180°C，在流向催化反应器过程中利用补氧风机向其中补充新鲜空气，入口温度降低至150°C后进入催化反应器进行催化氧化反应，VOCs和CO 分别与氧气反应生成Ν0χ、Η20和(X)2 ；2)在催化反应器中部安装外置的换热器以降低尾气温度和床层温度；幻从催化反应器出来的处理的尾气经换热后，进入选择性催化还原法脱硝系统，尾气中的NOx与空气和NH3混合后通过脱硝反应器，在通过催化剂层时，尾气中的NOx 在催化剂的作用下与NH3反应生成N2与H2O ；4)催化反应器排出的高温尾气进入废热锅炉回收热量，发生饱和蒸汽；并通过烟 9排至大气。所述的催化氧化系统，将尾气中的有机物(VOCs)和一氧化碳在催化剂作用下转化为二氧化碳、水、和氮氧化物，同时放出反应热。由于催化剂(催化剂的使用为本领域常规催化剂)的使用降低反应活化能，使反应温度由直接热氧化的700 800°C以上降低至 150 300°C，极大的节约了运行和设备成本。VOCs+ O2 fi^lj > NQx+CQ2 +H2O+ ρ所述的选择性催化还原法(SCR)脱硝系统，还原剂为氨蒸汽。在SCR反应器内，尾气与NH3的混合物在通过催化剂层时，尾气中的NOx在催化剂的作用下与NH3反应生成N2与 H2O,从而达到除去尾气中NOx的目的。本方案中采用的脱硝还原剂为纯度为99. 6%的氨气， 有效成份为NH3,脱硝的基本反应方程式如下NO + NO2 + 2NH3 麵iJ >2N2 + 3H20本专利技术在传统催化氧化法的基础上，采取反应器段间取热式技术措施。所述的反应器段间取热式技术，丙烯腈尾气和空气混合物进入反应器后，由于受到周围高温尾气的对流和辐射加热，混合物气流温度很快上升，当达到着火温度时，燃料开始在催化剂载体上燃烧，这时，温度急剧上升到近于绝热温度水平。同样，由于尾气中可燃物的逐渐消耗以及尾气周围介质间的对流和辐射换热，尾气温度逐渐降低，直到与周围介质的温度相同，即尾气边冷却边流过整个反应器。由此可见，反应器内的床层温度分布实际上是不均勻的。通常离反应器出口的一定距离处的温度最高，在其前后的温度都较低。显然，在高温区对NOx的生成量有较大影响，温度越高，NOx生成量越多，而且床层升温高，存在催化剂被烧结的危险，不能保持催化剂稳定的比表面积和活性。因此在催化反应器内，为了抑制NOx的生成，除了降低反应器床层的平均温度外，还必须设法使床层的温度分布均勻化，避免局部高温。为进一步降低在催化反应器过程中的氮氧化物(NOx和队0)，所述的燃料分级燃烧技术，供给催化反应器的空气分成两路，即在催化反应器的第一阶段采用低氧燃烧(空气量略低于理论空气量)，在第二阶段采用过剩空气使尾气中的可燃物燃尽。当丙烯腈尾气中有机物含量较低时，补充燃气以保证催化反应的进行。通过本专利技术技术方案具有以下有益效果采用催化氧化系统结本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种丙烯腈吸收塔尾气的净化设备，其特征在于：包括：一将丙烯腈吸收塔尾气分离的气液分离器，一将新鲜空气与尾气混合的空气过滤器和补氧风机；一将尾气和空气的混合气体进行热交换的换热器；换热器与催化反应器循环连通，催化氧化反应后的混合气体经过换热器自脱硝反应器顶端通入；脱硝反应器的底端与回收热量的废热锅炉连通；废热锅炉的排气口设置有排出已净化尾气的烟囱。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：郭亚军，李平，朗万中，郭亚平，王海瑾，
申请(专利权)人：上海师范大学，
类型：发明
国别省市：31
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