季新躍 ， 李迎春 ， 朱炳梅

(1.無錫市恒禾工程咨詢設(shè)計(jì)有限公司 ， 江蘇 無錫 214031 ； 2.平頂山市神馬萬里化工股份有限公司 ， 河南 平頂山 467000 )

?問題與建議?

環(huán)己醇生產(chǎn)中的尾氣處理工藝設(shè)計(jì)

季新躍1， 李迎春2， 朱炳梅1

(1.無錫市恒禾工程咨詢設(shè)計(jì)有限公司 ， 江蘇 無錫 214031 ； 2.平頂山市神馬萬里化工股份有限公司 ， 河南 平頂山 467000 )

針對環(huán)己醇裝置各工序排放尾氣中所含物質(zhì)的特性，采用冷凝回收+吸附濃縮+催化焚燒的處理工藝設(shè)計(jì)方案。在尾氣污染物濃度為865 mg/m3時(shí)，最大處理量為1 000 m3/h，苯、環(huán)己烷、環(huán)己烯的回收率≥70%，總凈化率≥90%，每年可以回收物料量為60 t，尾氣達(dá)到無害化排放，不產(chǎn)生二次污染。

環(huán)己醇 ； 尾氣 ； 冷凝回收 ； 吸附濃縮 ； 催化焚燒

0 前言

平頂山市神馬萬里化工股份有限公司成立于2008年，主要從事精苯加氫、環(huán)己醇、環(huán)己烷、環(huán)己烯生產(chǎn)。公司的環(huán)己醇裝置是河南神馬尼龍化工公司成套引進(jìn)國外技術(shù)和設(shè)備的核心裝置之一，由于當(dāng)時(shí)的客觀因素，設(shè)計(jì)中并沒有尾氣處理系統(tǒng)，現(xiàn)實(shí)狀況是將各工段產(chǎn)生的尾氣分兩路進(jìn)行處理：一是通過火炬系統(tǒng)放空燃燒，目前國家環(huán)保部門對火炬燃燒排放嚴(yán)令禁止；二是經(jīng)冷凝后放空，這造成了大量污染物排向大氣，使廠區(qū)和周邊環(huán)境氣味較大，嚴(yán)重影響空氣質(zhì)量。

1 環(huán)己醇生產(chǎn)工藝簡介

環(huán)己醇生產(chǎn)工藝采用苯部分加氫制備環(huán)己烯，經(jīng)萃取、精餾、精制后的環(huán)己烯通過水合反應(yīng)生產(chǎn)環(huán)己醇，裝置年工作時(shí)間8 000 h，年生產(chǎn)能力為5萬t。

生產(chǎn)工藝過程由以下工序構(gòu)成：①加氫工序。以苯和H2為原料，經(jīng)過部分加氫反應(yīng)生成環(huán)己烯和環(huán)己烷。②萃取精餾工序。環(huán)己烯通過萃取、精餾進(jìn)行提純。③水合工序。環(huán)己烯經(jīng)水合反應(yīng)生成環(huán)己醇。④環(huán)己烷精制工序。環(huán)己烷精制后作為成品。⑤加氫催化劑再生工序。恢復(fù)加氫催化劑的活性。⑥水合催化劑再生工序。恢復(fù)水合催化劑的活性。⑦尾氣、廢水工序。對裝置內(nèi)部產(chǎn)生的尾氣和廢水進(jìn)行處理。⑧公用工程工序。對裝置使用的公用工程進(jìn)行管理。

2 主要污染物概況

2.1 各工序產(chǎn)生的尾氣量及組分情況

尾氣中所含污染物種類及數(shù)量見表1。

表1 尾氣中所含污染物的種類及數(shù)量

2.2 廢氣中所含主要污染物特性

苯，80.1 ℃，無色透明液體，相對密度0.878 7，有強(qiáng)烈的芳香氣味，易燃，有毒；環(huán)己烯，83.19 ℃，有刺激性氣味的無色液體，易燃，密度0.809 8，與氧

化劑能發(fā)生強(qiáng)烈反應(yīng)；環(huán)己烷，81 ℃，有刺激性氣味的揮發(fā)性液體，相對密度0.779，是非極性溶劑，熔點(diǎn)6.5 ℃；環(huán)己醇，161 ℃，無色晶體或液體，相對密度為0.962 4，熔點(diǎn)為25.5 ℃，有強(qiáng)烈的芳香氣味，易燃，有毒。

3 處理工藝方案設(shè)計(jì)

廢氣處理工藝選擇直接關(guān)系到尾氣處理能否達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)尾氣流量、凈化程度、回收率、設(shè)備規(guī)格和運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性等進(jìn)行綜合評價(jià)，并結(jié)合實(shí)際工況和工藝設(shè)備的配伍情況，選擇了冷凝回收+吸附濃縮+催化燃燒的處理工藝。

3.1 處理方案設(shè)計(jì)原則

各工序尾氣為連續(xù)或分散間歇性排放，設(shè)計(jì)最大處理量為1 000 m3/h，尾氣最大污染物濃度為865 mg/m3，符合凈化裝置的處理濃度要求(<1 000 mg/m3)。國際相對應(yīng)的設(shè)計(jì)指標(biāo)見表2。

尾氣處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求：工藝操作簡單，運(yùn)行平穩(wěn)，安全可靠，符合裝備、電機(jī)類設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。工藝設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)合理，運(yùn)行費(fèi)用低。

表2 國標(biāo)相對應(yīng)的設(shè)計(jì)指標(biāo)

3.2 技術(shù)原理

用冷凝法從尾氣中分離有害物質(zhì)，是一個(gè)尾氣流體與冷卻水之間的熱交換過程，鑒于尾氣中含有60%～90%的水蒸氣，溫度接近100 ℃，采用冷凝法從尾氣中分離有害物質(zhì)和水，經(jīng)對流列管式冷凝器冷卻，可使尾氣體積減少95%以上，少部分不凝尾氣則排出用活性炭吸附處理，降低了后續(xù)處理裝置的負(fù)荷，尾氣中被冷凝下來的微量有機(jī)物和凝水集中收集后送本企業(yè)污水處理站。

活性炭吸附含有機(jī)物尾氣是一種有效的工業(yè)處理手段，其蜂窩狀結(jié)構(gòu)使其具有性能穩(wěn)定、抗腐蝕和耐高速氣流沖擊的優(yōu)點(diǎn)，活性炭吸附飽和后，經(jīng)熱空氣脫附再生后可重復(fù)使用，其凈化效率高達(dá)90%。通過控制脫附過程流量可將尾氣有機(jī)物濃縮10倍。

脫附氣流經(jīng)過催化焚燒裝置內(nèi)的電加熱裝置時(shí)，加熱到催化焚燒反應(yīng)的起始溫度，經(jīng)過催化劑床層焚燒反應(yīng)后，過程凈化效率可達(dá)99%以上，焚燒后的尾氣直接排放。

整套尾氣處理系統(tǒng)的冷凝、吸附和脫附、催化燃焚燒過程由PLC實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。

3.3 工藝流程

吸附裝置工藝流程圖見圖1。

圖1 吸附裝置工藝流程圖

3.4 工藝流程簡介

出除塵器后的尾氣，經(jīng)列管冷凝器冷凝后，分離出尾氣中的部分有機(jī)物和冷凝水，冷凝液送污水處理站，尾氣送活性炭吸附裝置。在引風(fēng)機(jī)作用下尾氣經(jīng)管道進(jìn)入活性炭吸附裝置，裝置內(nèi)放置有蜂窩狀活性炭的吸附床，與蜂窩狀活性炭充分接觸進(jìn)行氣體凈化，為消除水蒸氣的影響，在活性炭吸附床前端加裝干式吸附箱除水?；钚蕴课酱策_(dá)到吸附飽和后，開啟脫附再生系統(tǒng)。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)有三個(gè)吸附床，二吸一脫，以保證處理凈化系統(tǒng)的連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。脫附出來的氣體送催化焚燒裝置，反應(yīng)后生成二氧化碳和水，經(jīng)排氣筒高空排放。

3.5 主要設(shè)備(見表3)

表3 尾氣凈化裝置主要設(shè)備一覽表

4 經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益分析

建設(shè)尾氣凈化處理工程是生產(chǎn)企業(yè)歷行節(jié)能減排，提升企業(yè)競爭力，改善生產(chǎn)條件和周邊環(huán)境的重要舉措。尾氣處理設(shè)施的投資效益具有以下特點(diǎn)：①間接性。尾氣處理設(shè)施運(yùn)行，能保障企業(yè)生產(chǎn)裝置的正常運(yùn)行和達(dá)標(biāo)排放。②隱蔽性。尾氣處理設(shè)施投資的主要效果是保證生產(chǎn)，改善環(huán)境和操作條件，減少尾氣污染，具有人們不容易覺察到的“無形”補(bǔ)償效益。③分散性。尾氣污染的危害涉及社會(huì)的諸多方面，包括生產(chǎn)、生活、人體健康等，因此，廢氣治理設(shè)施投資效益基本上體現(xiàn)的是間接的綜合社會(huì)效益。④“生命工程”。節(jié)能減排是現(xiàn)代化企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要組成部分，是一個(gè)企業(yè)的生命工程，是企業(yè)現(xiàn)代化及文明程度高低的標(biāo)志，有著及其重要的作用。

5 技術(shù)評價(jià)

①采用冷凝回收+吸附濃縮+催化焚燒的處理工藝設(shè)計(jì)，整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了冷凝、吸附、脫附、催化等全過程的綜合平衡，與單獨(dú)采用某種尾氣凈化方法相比，處理效果好、能耗低、不產(chǎn)生二次污染，設(shè)備投資合理及運(yùn)行費(fèi)用低。②使用特殊成型的蜂窩狀活性炭作為吸附材料，較條形活性炭纖維相對密度小、比表面積大，具有使用壽命長、吸附系統(tǒng)運(yùn)行阻力低、凈化效率高、脫附氣體濃度高等優(yōu)點(diǎn)。③活性炭吸附床的吸附效率高、適用范圍廣、運(yùn)行成本低、能夠吸附處理多種有機(jī)物混合尾氣。④用金屬鈀、鉑負(fù)載催化劑，其催化燃燒效率達(dá)99%，催化劑使用壽命長，有機(jī)物熱分解溫度低，脫附預(yù)熱時(shí)間短、能耗低。⑤采用PLC微機(jī)集中控制系統(tǒng)，設(shè)備運(yùn)行、操作過程實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化，運(yùn)行過程安全穩(wěn)定。⑥整套裝置應(yīng)用模塊采用隔爆處理，無安全隱患，防火、防爆、防腐性能好，設(shè)備性能指標(biāo)優(yōu)良，安裝及維護(hù)方便。

2015-05-21

季新躍(1959-)，男，高級工程師，從事工程設(shè)計(jì)與咨詢工作，電話：1592785856；聯(lián)系人：朱炳梅(1962-)，女，高級工程師，從事化工設(shè)計(jì)管理工作，電話：13861710839。

TQ223.16

B

1003-3467(2015)09-0050-03