到了99%以上;在550℃左右时,催化剂对正丁烷的转化率达到了98%以上。
2.2.3
污染物波动浓度范围
根据设计院提供的尾气组成,顺酐尾气中的污染物浓度波动范围为正丁烷在尾气中最小流量为517kg/h,最大流量为542kg/h,一氧化碳、醋酸和丙烯酸的流量保持稳定。尾气中的有机物折合非甲烷总烃的浓度波动范围为:5414.8~5477.1 mg/m3。
2.2.4
达标可行性分析
化工尾气催化燃烧处理系统正常运行状态时,反应器出口温度控制在580~615℃之间,根据催化剂的转化率曲线图,在550℃时金属蜂窝贵金属催化剂对正丁烷、醋酸和丙烯酸的转化率都达到了98%以上,此时,反应器出口净化尾气的非甲烷总烃的浓度在108.3~109.5 mg/m3之间(低于国家规定的标准值120 mg/m3)。而由于反应器的实际运行温度还要高于550℃,催化剂对有机物的实际转化率要高于98%,因此实际的转化效果还要比上述指标更好。因此,经过催化氧化处理系统的处理,顺酐净化尾气完全能满足GB 16297-1997 《大气污染物综合排放标准》的排放要求。
2.3 工艺流程说明
从顺酐装置洗涤塔来的顺酐尾气进入化工尾气催化燃烧处理系统界区后,先经尾气洗涤塔洗涤后进入气液分离器进行气液分离。从气液分离器底部出来的液体返回尾气洗涤塔底部,顶部出来的顺酐尾气首先与循环鼓风机出口的循环尾气混合,进入尾气换热器,再经电加热器进入反应器,进行催化氧化反应,将顺酐尾气中的正丁烷、乙酸和丙烯酸等对环境有害的有机物和一氧化碳转化为对环境无害的二氧化碳和水;从反应器出来的高温净化尾气经蒸汽过热器和余热锅炉并经尾气换热器将冷侧顺酐尾气加热到反应器的入口温度后最终入烟囱。
尾气洗涤塔的洗涤分两层进行,从管网来的新鲜工艺水进入塔顶循环液,经溢流后流入塔的下层填料,经塔底循环泵进行循环。塔底循环泵出口设置一条管线将洗涤废水送出,进入顺酐装置废水罐。(详见顺酐尾气催化燃烧处理系统工艺流程图(PID))
在整个反应过程中当尾气中正丁烷量为526.0kg/h时,需保证将30 t/h 4.0MPa(G)的饱和蒸汽过热到435℃以上,并产生3.7t/h、 4.1MPa(G)的饱和蒸汽。
3
2.4 工艺特点
采用Süd-Chemie Inc.(SCI)大规模工业应用的PRO*VOC型金属蜂窝贵金属催化剂(22.25″×23.25″×3.5″),具有寿命长(3~5年)、阻力小和适应范围广的特点。可保证在符合设计工况规定的进气条件下,催化反应器出口排放的净化尾气中挥发性有机物的浓度达到排放要求。
2.5 操作变量分析
影响顺酐尾气催化燃烧处理系统的主要操作变量有顺酐尾气组成、循环尾气量、催化反应器入口温度、催化反应器出口温度和催化反应器压降。
2.5.1 顺酐尾气组成
顺酐尾气催化氧化反应属于强放热反应,尾气中有机物的含量对反应放热量起着非常重要的作用。尾气中乙酸、丙烯酸、丁烷和一氧化碳的含量高,反应放热量就大,系统的绝热温升就高;尾气中乙酸、丙烯酸、丁烷和一氧化碳的含量低,反应放热量就少,系统的绝热温升就低。在顺酐装置生产不正常时,尾气中丁烷的含量波动较大,会严重影响到尾气处理系统的运行,甚至导致催化剂的烧毁。因此,在顺酐装置生产不正常时,严禁将顺酐尾气引入尾气处理系统,应从尾气处理系统的旁路直接排入烟囱。只有在尾气组成稳定且尾气中的有机物含量在规定范围内时才能将尾气引入顺酐尾气催化燃烧处理系统。
2.5.2 循环尾气量
顺酐尾气经过催化反应器的绝热温升有300~350℃,而正常操作时需要控制系统的绝热温升在250~300℃,因此需要向尾气处理系统中加入稀释气体以降低系统的绝热温升。顺酐尾气催化燃烧处理系统采用循环经过处理后的净化尾气来稀释进料顺酐尾气,控制系统的绝热温升在250~300℃。系统稳定时控制催化反应器的入口温度在300~330℃之间,催化反应器的出口温度稳定在580~615℃之间。
2.5.3 催化反应器入口温度
催化反应器的入口温度是控制顺酐尾气催化燃烧处理系统最重要的操作参数之一。正常操作工况下,催化反应器的入口温度温度控制在300~330℃之间,低于正常操作温度,催化剂的活性低,无法完全转化尾气中的有机物;高于正常操作温度,系统容易形成飞温,甚至会烧毁催化剂床层。
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催化反应器入口温度的控制通过调节电加热器入口旁路调节阀TV-1612/2612的开度来实现。正常工况下TV-1612/2612处于全关状态,当催化反应器入口温度超过操作范围时,打开TV-1612/2612以控制催化反应器入口温度在正常的操作范围内。
2.5.4
催化反应器出口温度
催化反应器的出口温度是顺酐尾气催化燃烧处理系统的另一个最重要的操作参数。正常操作工况下,催化反应器的出口温度控制在580~615℃。催化反应器的出口温度与催化反应器的入口温度、顺酐尾气的组成和循环尾气量有关。正常操作过程中应保持催化反应器入口温度不变,催化反应器出口温度低于正常操作温度,无法完全转化尾气中的有机物,应提高催化反应器的入口温度;但同时,反应器的出口温度也不能太高,如果催化反应器的出口温度高于最高操作温度,就会缩短催化剂寿命甚至烧毁催化剂。
2.5.5
催化反应器压降
在正常操作工况下,顺酐尾气经过催化反应器床层的压降很小,约为6.0kpa。催化反应器催化剂床层的压降增大,意味着催化剂被堵塞,此时应对催化剂进行清洗或更换。
3
3.1
3.1.1
系统操作
开车准备
管道和设备洁净检查
以下污染物会使催化剂中毒或堵塞,并缩短催化剂的寿命:铅、汞、砷、锑、锌、铜、锡、铁、镍、铬、硫、硅、磷等元素。因此在本系统开车前一定要清理干净顺酐尾气催化燃烧处理系统管道和设备中的上述物质和灰尘及杂物,这一点对新开工的设备和管道系统非常重要,以确保催化剂不被污染和堵塞。
3.1.2 DCS、阀门和仪表检查
开工前应仔细检查DCS显示、控制、报警和联锁是否工作正常;仔细检查顺酐尾气催化燃烧处理系统各阀门的调节、启闭和联锁是否工作正常,确认阀门XV-1619/2619、TV-1612/2612、TV-1620/2620、TV-1621/2621、TV-1622/2622都处于关闭状态,阀门XV-1618/2618、HV-1601/2601处于全开状态;仔细检查尾气处理系统所有的仪表(包括流量计、温度计、压力表等)是否工作正常。
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3.1.3 设备检查
开工前应仔细检查尾气洗涤塔、塔顶循环泵、塔底循环泵、空气过滤器、空气鼓风机、循环鼓风机、电加热器、尾气换热器、蒸汽过热器、催化反应器和余热锅炉是否正常工作。
3.2
3.2.1
开车程序
尾气处理系统预热
3.2.1.1 在主装置开车之前,首先要对化工尾气催化燃烧处理系统进行预热。
3.2.1.2 启动空气鼓风机(启动之前确认风机轴承箱冷却水系统已经投用),通过调节入口
阀门TV-1620/2620的开度来调节空气流量FICA-2605为6000~8000Nm3/h。
3.2.1.3 启动电加热器,通过调节电加热器的输出功率循环加热空气来控制电加热器的出口
温度TIC-1610/2610为220℃。
3.2.1.4 当反应器出口温度达到80℃左右时,逐渐向蒸汽过热器导入少量饱和蒸汽,同时,
打开蒸汽过热器管程的排凝阀门,最终系统预热到220℃左右,保持稳定。
3.2.1.5 关闭塔顶循环泵P-1602A/2602A和P-1602B/2602B的出口截止阀,将新鲜工艺水(流
量维持在1.5m3/h左右)注入尾气洗涤塔,并通过塔顶溢流液口溢流到塔底。通过塔底就地液位计观察到塔底液位达到50%的时候(大约需要8小时),开启P-1601A/2601A塔底循环泵,进行塔底循环。同时开启P-1602A/2602A塔顶循环泵,进行塔顶循环。
3.2.1.6 通过调节循环泵P-1601A/2601A和P-1602A/2602A的出口截止阀,分别调节塔底循
环流量FI-1602/2602为50m3/h和塔顶循环流量FI-1603/2603为45m3/h。
3.2.1.7 打开塔底液位控制阀LV-1601/2601的前后闸阀,在DCS设定LV-2601的控制指标
为50%,通过阀门LV-1601/2601自动控制塔底液位LICA-1601/2601保持在50%。
3.2.1.8 打开余热锅炉汽包放空阀门,关闭所有锅炉的连排及定排阀门,打开余热锅炉给水
阀门LV-1606/2606(蒸汽调节阀PV-1610/2610保持关闭),向余热锅炉注入锅炉给水,直至汽包液位(通过LIA-1603/2603和LICA-1606/2606观察并通过就地液位计确认)达到50%。
3.2.1.9 主装置空气进风后,打开尾气进口阀TV-1619/2619,关闭系统旁路调节阀
TV-1618/2618,将空气导入尾气洗涤系统,并经气液分离器分离游离水后通过调节阀XV-1619/2619进入系统。
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3.2.2 尾气投料
3.2.2.1 随着主装置正丁烷的逐渐投料,进入化工尾气催化燃烧处理的空气中有机物浓度开
始上升,仔细观察反应器的入口温度和出口温度的变化情况,如果反应器出口温度逐渐上升并开始大于入口温度,则表明尾气中的有机物已经在催化剂的表面发生了氧化反应。此时,应注意控制主装置正丁烷投料的速率,保证反应器出口温度平稳上升。
3.2.2.2 反应器温度上升的同时,观察蒸汽过热器饱和蒸汽管线和过热蒸汽管线的温度变
化,逐渐向蒸汽过热器导入部分饱和蒸汽。控制蒸汽过热器烟道出口温度在300℃左右,准备锅炉升压。
3.2.2.3 锅炉升压之前,详细检查锅炉所有接管上阀门和仪表的状态。现场关闭汽包顶部放
空阀门,由于在低压时,远传液位显示比实际的低,现场仔细观察就地液位并与DCS通讯保证液位处于正常范围(压力上升后,远传液位计读数逐渐准确)。维持连排打开小的开度排污。
3.2.2.4 锅炉升压的过程冲,主装置正丁烷投料速率要保持缓慢且稳定。
3.2.2.5 当余热锅炉压力升至0.1MPa时冲洗液位计,在冲洗过程中应注意冲洗前后的液位
变化和炉水的清晰度,冲洗操作应谨慎小心并注意安全。当余热锅炉压力升至1.0MPa时,热紧管线及仪表接管法兰的螺栓打开锅炉各定排阀门,排污一次。
3.2.2.6 当汽压升至2.0 MPa时,开蒸汽主汽阀门,进行主蒸汽暖管。并再打开锅炉各定排
阀门,排污一次,排污时间不超过30s。并对液位计再次冲洗。
3.2.2.7 当汽压升至3.0 MPa时,再打开锅炉各定排阀门,排污一次,排污时间不超过30s。 3.2.2.8 当汽压升至4.2MPa时,打开蒸汽主汽阀门,将蒸汽送到管网,并根据运行情况将
余热锅炉给水控制和主汽阀门控制投自动。
3.2.2.9 当反应器R-2601出口温度TIC-1620/2620达到550℃时(当反应器入口温度大于
220℃时,在反应器出口温度持续升高的过程中,可手动逐渐关闭电加热器),启动循环鼓风机,通过手动调节入口阀门TV-1621/2621的开度来调节循环尾气流量FI-1606/2606为8000Nm3/h。
3.2.2.10 开启循环鼓风机的时候,反应器出口温度会有下降,此时现场手动关闭空气鼓风机,
同时关闭空气鼓风机的进出口阀门。
3.2.2.11 通过调节阀门TV-1621/2621的开度来控制反应器出口温度在580℃左右。
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