丙烯腈装置废水焚烧炉设计要点.pdf

工业炉
石油化工设备技术,2012,33(4)39
Petro-chemical Equipment Technology
丙烯腈裝置废水焚烧炉设计要点
丁天オ
(中国石化集团宁波工程有限公司,浙江宁波315000
摘要:丙媂腈装置废水焚娆炉是丙烯睛装置的关键设备,处理来自丙烯庸装置的废水,使之达到环保
的排放要求,问时回收废热,以某丙烯腈项目废水焚娆炉为例,介绍和分析了丙烯腈废水焚烧炉的工艺方案
选择、耐火材料选择和N()x控制。
关鍵词:丙烯腈废水焚烧炉耐火材料N(Ox控制
丙烯腈生产工艺采用内烯一氨氧化法,经反《危险废物焚烧污染控制标准》的要求
应、吸收、精制等过程获得丙烯腈产品,同时副
具体指标见表1
产乙腈、氰化钠、硫酸铵等副产品。在生产过程
表1污染控制指标
mg/Nms
中,产生大量含有丙烯腈、乙腈、氢氰酸、硫铵、废
污染物
保证指标
催化剂及聚合物等剧毒物质的废水,为了减少?
烟气黑度
格林曼Ⅰ级
环境的污染,通常采用焚烧即高温氧化技术,将有
烟尘
害物质转变为无害特质排入大气。由于排烟温度
氧化碳
80
高,需要回收高温烟气热量副产过热蒸汽。
二氧化碗
200
废水处理量
氮氧物(二氧化氯
500
某丙烯腈扩建项目是将现有80kt/a丙烯腈
生产装置(简称第1套丙烯腈装置)扩建到
工艺数据如下:
210kt/a。主要内容为新建1套130kt/a丙烯腈
燃烧温度≥1100C
装置(简称第2套丙烯腈装置),拆除现有的乙腈
停留时间≥2.0s
装置,新建1套0.620kt/a乙腈回收装置(处理
燃烧效率≥9.9%;
两套丙烯腈装置的粗乙腈),新建1套20kt/a硫
焚毁去除率≥99.99%。
铵回收装置。
3工艺方案
(1)正常工况处理量
丙烯腈裝置废水焚烧炉煚达到如下目标
正常工况下需处理的废水为7股,物料由丙
(1)将废液中的有毒成分分解成无毒成分,
烯脂、乙腈、氯氯酸、硫胺、内烯醛、碳酸钠、水、氢实现无害化;
氧化钠、催化剂以及重组分聚合物等组成,其最小
(2)将烟气中NOx、CO等污染物的含量控
处理量为578.3kg/h:正常处理量为18734制在最低水平,达到排放标准,避免二次污染;
kg/h;最大处理量为20607kg/h。
(3)回收高温烟气中的热能,降低能耗
(2)非正常工况处理量
达到以上目标的关键是必须有足够高的温
非正常工况下,还需要处理3股废液,其由丙度、足够的停留时间来热氧化有害物质达到排放
烯腩、乙腈、氢氯酸、水组成,处理量为4589.5要求,并控制NOx生成、脱碗除尘、最少的然料
kg/h
用量以及最大化回收热量等。
2环保排放要求
收稿日期:2012-03-05。
丙烯装置废水焚烧炉执行环保标准GB
作者简介:丁天才,2001年毕业于南昌大学化工机械与设备
8484,即经过焚烧炉焚烧后的烟气通过烟囱排入
专业,学士学位,从事工业炉设计工作,主任工程师
大气的污染物应满足中国标准GB18484-2001
Email:dingtcsnec(@sinopec.com
?40
石油化工设备技术
2012年
3.1NOx控制
一般把它作为燃烧控制技术抑制NOx生成的社
NOx的产生来自空气及废液中的氮基物经充备用手段,不单独运用此方法
过高温氧化而来,据文献[]叙述NOx根据来源
燃烧过程控制法
不同,划分为“热力型”、“快速型”和“燃料型”
通过燃烧控制技术来抑制NOx的生成
三种
般分为
热力型NOx
(1)空气分级燃烧技术
由空气中氮气在高温下氧化而成。在燃烧区
把助燃空气分为一次风和二次风,减少燃料
域温度低于1300C时,NOx的生成量很小,但燃烧区域的空气量(一次风),以降低燃料型NOx
燃烧区域温度高于1300C以上,则NOx生成量的生成。
明显剧增
(2)燃料分级燃烧技术
快速型NOx:
在炉膛内设置燃料贫氧区,将NOx还原为N2
主要是指燃料中的碳氢化合物在燃料浓度较
3)烟气再循环技术
高区域燃烧时所产生的烃与燃烧空气中的N2分
将尾部的低温烟气直接送入炉膛或与一次
子发生反应,形成CN、HCN,继续氧化而生成NOx。风、二次风混合后送入炉内,不但降低燃烧区域的
燃料型NOx
温度,而且降低燃烧区域的氧浓度,最终降低
燃料中的N通常以原子状态与各种碳氢化NOx的生成量
合物相结合,形成环状或链状化合物,与空气中的
燃烧过程控制法是根据NOx的生成机理,
氮相比,其结合键内能量较小,在燃烧时容易分解应用过程采取措施来抑制NOx的生成,NOx生
出来,经氧化生成NOx。
成的影响因素有燃烧区域温度、燃烧空气温度、过
根据NOx的产生的机理,目前对于烟气排剩空气系数、燃料中的含氢比以及燃料中的氮基
放中的NOx控制,一般有两种方法。
比等因素。
烟气脱硝法,将烟气中的NOx采用氨进行
过剩空气系数影响燃烧时NOx的生成量
还原,变为N2,有SNCR(选择性无触媒还原反如图1所示,燃烧器的过剩空气系数增大其生
应)和SCR(选择性触媒还原反应)两种方法
成的NOx量也增大,一般选择烟气中氧含量为
用SCR烟气脱硝法,其实质是选择性触媒还5%左右,烟气中氧含量值到7%~8%时其NOx
原反应,加注氨水或氨气作为还原剂,在催化剂的增加量接近60%~70%
作用下把NOx还原为N2,反应的温度窗为200
400C。
般选择350C左右的烟气进入SCR脱硝
反应器,其脱硝率可达90%。由于其操作温度窗
比较低,需要经过废热锅炉后才能进入SCR进行
01.002.003.004.005.006.007.008.009.00
脱销还原,而丙烯腈装置废液中含有大量的钠盐
燃烧产物的氧含量,%
以及催化剂等,烟气中易形威嫆融状态的钠盐,造
图1过剩氧含量与NOx生成量的关系
成废热锅炉的积灰很难处理,影响废热锅炉的运
行稳定及安全。并且运行SCR增加一次投资以
般燃烧条件下,液体燃料中的氮基比与
及运行成本,故在丙烯腈装置废水废液焚烧炉中
NOx生成量成正比关系,见图2】。
不采用此技术。
3.00
采用SNCR法是在焚烧炉后部即烟气出口
2.50
处加注氨或氨水,不需要催化剂,其温度窗为870
22,.00
と1.50
1040℃,其脱销率为40%~60%,此方法也是
利用氨水作为还原剂。
00.100.200.300.400.500.60
但温度低于870C,则无任何反应,所以对于
液体燃烧中含氮量的质量,%
SNCR技术,在炉膛合适的位置喷入氨是关键。
图2燃料中氮基与NOx生成量的关系