一种酚酮尾气的深度治理及余热回收系统

技术领域

本发明涉及一种酚酮尾气的深度治理及余热回收系统，属于酚酮尾气处理技术领域。

背景技术

苯酚丙酮装置以苯以及丙烯作为主要原料，采用美国KBR公司异丙苯法生产苯酚丙酮的工艺技术。苯酚丙酮装置的尾气来主要源于三个氧化器，其中的异丙苯与空气中的氧气反应生产过氧化氢异丙苯(CHP)，其中存在较多的副产物，通过控制反应器的温度来调整CHP浓度与副产物的含量到达最优比例。

目前，苯酚丙酮装置的氧化器由于蓄热式氧化炉(RTO炉)处理的瓶颈，导致苯酚丙酮装置中氧化器的温度及氧含量无法调整到最优状态。

发明内容

至少针对上述现有技术存在的一个问题，本发明提供一种酚酮尾气的深度治理及余热回收系统，利用催化氧化炉(CO炉)中的催化剂将苯酚丙酮装置废气催化氧化，同时与凝水换热后产生低压蒸汽，进一步回收利用余热。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种酚酮尾气的深度治理及余热回收系统，包括废气总管和CO炉，苯酚丙酮装置废气依靠自身的压力直接进入废气总管，空气通过离心鼓风机加压进入废气总管，苯酚丙酮装置废气、空气在废气总管混合形成混合废气，混合废气进入CO炉进行深度处理及余热回收；

所述CO炉包括依次连通的换热器、电加热器以及催化反应器，所述换热器还连通有蒸汽发生器，所述换热器的旁侧设置第一旁路管道和第二旁路管道，所述第一旁路管道连通换热器与催化反应器，所述第二旁路管道连通催化反应器与蒸汽发生器，所述蒸汽发生器还连通有锅炉给水、蒸汽管网、烟囱；

CO炉的具体工作过程：通入空气在CO炉内循环，初始时，利用电加热器加热空气至催化反应器的进口温度，并对蒸汽发生器进行锅炉给水，保持液位平衡，投入苯酚丙酮装置废气，混合废气经换热器、电加热器的温度升高并达到催化反应器的进口温度，进入催化反应器进行催化氧化，当混合废气的温度达到催化反应器的进口温度时，电加热器逐一关闭，持续增加苯酚丙酮装置废气，此时，催化反应器的出口温度不大于600℃，从催化反应器出来高温净化烟气，其部分进入第一旁路管道，剩余部分进入第二旁路管道，第一旁路管道的高温净化烟气进入换热器与混合废气进行热置换，混合气体达到催化反应器的进口温度，低温净化烟气从换热器出来并与第二旁路管道的高温净化烟气汇合进入蒸汽发生器，在蒸汽发生器内高温净化烟气与凝水进行热置换，凝水形成低压饱和蒸汽输送至蒸汽管网，低温净化烟气从蒸汽发生器出来从烟囱排出。

优选地，催化反应器的进口温度控制在280～320℃，催化反应器的出口温度控制在520～580℃。

优选地，当催化反应器的出口温度达到280～320℃且出口温度达到520～580℃时，电加热器处于关闭状态。

优选地，蒸汽发生器的液位范围在-50～50mm，需要注意的是：这个液位并不是始终维持在每个具体的液位值，净化烟气的热量使水蒸发形成饱和蒸汽，液位发生变化，优选0mm。

优选地，所述苯酚丙酮装置废气的氧含量控制在3～4.5％。

优选地，当CO炉正常工作时，催化反应器的进口温度控制在280～320℃、催化反应器的出口温度控制在520～580℃、蒸汽发生器的液位保持在-50～50mm，且烟气的非甲烷总烃(NMHC)小于80mg/m

优选地，低压饱和蒸汽的压力为0.38～0.42MPa。

优选地，当催化反应器的进口温度控制在280～320℃、催化反应器的出口温度控制在520～580℃、蒸汽发生器的液位保持在-50～50mm、烟气的非甲烷总烃(NMHC)小于80mg/m

其中，当苯酚丙酮装置废气的出口阀位大于95％时，还可向废气总管中投入甲醇制氢废气，保证了有足够的尾气稀释甲醇制氢废气；在开车时，尾气量不足时，避免甲醇制氢的尾气进入CO炉，同时确保甲醇制氢的尾气进入前，苯酚丙酮装置尾气全部投用，避免甲醇制氢装置尾气中氢气发生闪爆。

其中，所述多异丙苯塔废气、甲醇制氢废气依靠自身的压力直接进入废气总管，所述中间及化工罐区尾气通过离心鼓风机加压进入废气总管。

本发明的有益效果：

1、本发明采用CO炉中的催化剂将苯酚丙酮装置废气催化氧化，同时与凝水换热后产生低压蒸汽，进一步回收利用余热。

2、本发明的CO炉产生低压蒸汽的量为3～4t/h，使余热得到回收利用。

3、本发明利用CO炉处理苯酚丙酮装置废气，可以提高苯酚丙酮装置废气的含氧量的同时，能够优化苯酚丙酮装置中氧化器内重组分含量，降低焦油单耗，节约能耗；

4、本发明利用CO炉处理苯酚丙酮装置废气，能够解决现有的RTO炉运行瓶颈，由于尾气含氧量高，导致RTO炉处理温度达到1000℃且超过处理上限的问题，提高苯酚丙酮装置的尾气处理负荷，同时还能处理甲醇制氢尾气、多异丙苯塔尾气、中间及化工罐区尾气。

附图说明

图1为本发明的酚酮尾气的深度治理及余热回收系统工艺流程图。

图2为实施例1中的烟囱尾气。

图3为实施例2中的烟囱尾气。

图4为实施例3中的烟囱尾气。

图5为实施例4中的烟囱尾气。

具体实施方式

为了对本发明作出更加清楚完整地说明，下面用具体实施例说明本发明，但并不是对发明的限制。

实施例

本发明的实施例提供的一种酚酮尾气的深度治理及余热回收系统，包括废气总管，废气总管中含有苯酚丙酮装置废气和空气，其中，苯酚丙酮装置废气依靠自身的压力直接进入废气总管，空气通过离心鼓风机加压进入废气总管；

还包括CO炉，废气总管内的混合废气进入CO炉，CO炉内的催化剂对混合废气的有机物进行催化氧化，使混合废气得到净化形成净化烟气，该净化烟气达到排放标准，另外在CO炉内给水，使高温净化烟气的余热与凝水进行热置换，产生低压饱和蒸汽，低压饱和蒸汽至蒸汽管网，降温后的净化烟气进入烟囱排放。

具体地，CO炉包括依次连通的换热器、电加热器、催化反应器，在换热器的旁侧设置第一旁路管道，该第一旁路管道将换热器与催化反应器连通，另外换热器还与蒸汽发生器连通，同时在换热器的旁侧还设置第二旁路管道，该第二旁路管道将蒸汽发生器与催化反应器连通。

工作时，先投入空气在CO炉内形成循环，后利用电加热器加热，加热至激活催化剂活性的温度，也就是催化反应器的进口温度，对催化反应器的进口温度进行设定，设定温度为280～320℃，也就是催化反应器的进口温度为280～320℃，此时，对蒸汽发生器进行锅炉给水，保持液位平衡，并且液位保持在-50～50mm，并投用苯酚丙酮装置废气，进入废气总管内后形成混合废气，依次经换热器、电加热器进行热处理，电加热器加热，混合废气的入口温度达到设定温度280～320℃进入催化反应器，在催化反应器内混合废气的有机物在催化剂作用下与氧气发生反应生成二氧化碳和水，也就得到净化烟气，催化反应产热，催化反应器出口温度上升，逐一停止电加热器工作，并持续增加苯酚丙酮装置尾气，催化反应器的出口温度控制为520～580℃，此时催化反应器出来的净化烟气的温度在520～580℃，属于高温净化烟气，部分高温净化烟气从第一旁路管道进入换热器，并对换热器内的混合废气进行加热，使混合废气的温度达到催化反应器进口温度，该第一旁路管道的高温净化烟气以调节催化反应器的混合废气的进口温度，使该混合废气经电加热器进入催化反应器进行催化氧化反应，高温净化烟气从换热器出去后温度降低形成低温净化烟气，该高温净化烟气在换热器进行了热置换，部分高温净化烟气从第二旁路管道进入蒸汽发生器，低温净化烟气与第二旁路管道的高温净化烟气汇合进入蒸汽发生器，在蒸汽发生器内，利用净化烟气的余热对凝水进行加热，实现净化烟气的余热的热置换，产生低压饱和蒸汽，低压饱和蒸汽的压力为0.38～0.42MPa，这样余热得到回收利用，减少资源浪费，饱和蒸汽输送至蒸汽管网，同时形成低温的净化烟气，净化烟气进入烟囱，净化烟气的非甲烷总烃小于80mg/m

同时，通过CO炉处理的苯酚丙酮装置尾气，氧含量达到3～4.5％，使苯酚丙酮装置中氧化器内重组分含量得到优化，焦油的单耗量也能够从1950kg/h下降至1780～1800kg/h，节约能耗。

另外，在催化反应器的进口温度控制在280～320℃、催化反应器的出口温度控制在520～580℃、蒸汽发生器的液位保持在-50～50mm、烟气的非甲烷总烃(NMHC)小于80mg/m

另外，上述的CO炉运行正常，也可以向废气总管中投入甲醇制氢废气，但是要保证苯酚丙酮装置废气的出口阀位大于95％，使有足够的苯酚丙酮装置尾气稀释甲醇制氢废气，确保甲醇制氢的尾气进入前，苯酚丙酮装置尾气全部投用，防止在开车时、尾气量不足时，甲醇制氢的尾气进入CO炉，避免甲醇制氢装置尾气中氢气发生闪爆。

而且，多异丙苯塔废气、甲醇制氢废气依靠自身的压力直接进入废气总管，中间及化工罐区尾气通过离心鼓风机加压进入废气总管。

还需要注意的时，工作过程中，混合废气的催化反应器的进口温度低于标准值，打开电加热器。

实施例1

一种酚酮尾气的深度治理及余热回收系统，其具体工作流程如下：

CO炉内，按照流量为2000～4000Nm

在本实例中，苯酚丙酮装置废气的氧含量在3.5％，苯酚丙酮装置中氧化器内重组分含量降低，得到优化，使焦油的单耗量下降到1860～1890kg/h。

实施例2

一种酚酮尾气的深度治理及余热回收系统，其具体工作流程如下：

在实施例1的基础上，CO炉运行正常：催化反应器的进口温度为280～320℃、催化反应器的出口温度为520～580℃、蒸汽发生器的液位保持为0mm、烟气的非甲烷总烃(NMHC)小于80mg/m

在本实例中，苯酚丙酮装置废气的氧含量在4％，苯酚丙酮装置中氧化器内重组分含量降低，得到优化，使焦油的单耗量下降到1800～1830kg/h。

实施例3

一种酚酮尾气的深度治理及余热回收系统，其具体工作流程如下：

在实施例2的基础上，CO炉运行正常：催化反应器的进口温度为280～320℃、催化反应器的出口温度为520～580℃、蒸汽发生器的液位保持为0mm、烟气的非甲烷总烃(NMHC)小于80mg/m

在本实例中，苯酚丙酮装置废气的氧含量在4.5％，苯酚丙酮装置中氧化器内重组分含量降低，得到优化，使焦油的单耗量下降到1780～1800kg/h。

实施例4

一种酚酮尾气的深度治理及余热回收系统，其具体工作流程如下：

在实施例2的基础上，CO炉运行正常：催化反应器的进口温度为280～320℃、催化反应器的出口温度为520～580℃、蒸汽发生器的液位保持为0mm、烟气的非甲烷总烃(NMHC)小于80mg/m

在本实例中，苯酚丙酮装置废气的氧含量在4％，苯酚丙酮装置中氧化器内重组分含量降低，得到优化，使焦油的单耗量下降到1800～1830kg/h。

对比例1

苯酚丙酮装置废气的RTO炉处理：苯酚丙酮装置废气进入RTO炉进行处理，苯酚丙酮装置废气的氧含量在2.5％、其余成分：氮气95.8％、异丙苯0.35％、甲醇0.3％、丙酮0.3％、水0.75％，混合废气通过引风机进入RTO炉的蓄热室，温度达到720～760℃，对混合废气的有机物进行燃烧，充分燃烧分解成二氧化碳和水，但由于有机物燃烧，使得蓄热室温度继续升高，温度达到800～850℃，苯酚丙酮装置废气处理量为41～42t/h，烟气排放达标，焦油的单耗量1935kg/h～1950kg/h，焦油的单耗量高。

对比例2

苯酚丙酮装置废气的RTO炉处理：苯酚丙酮装置废气进入RTO炉进行处理，苯酚丙酮装置废气的氧含量在3.5％、其余成分：氮气94.9％、异丙苯0.3％、甲醇0.3％、丙酮0.3％、水0.7％，混合废气通过引风机进入RTO炉的蓄热室，温度达到720～760℃，对混合废气的有机物进行燃烧，充分燃烧分解成二氧化碳和水，但由于有机物燃烧，使得蓄热室温度继续升高，温度达到960～1000℃，苯酚丙酮装置废气处理量为40～41t/h，烟气排放达标，焦油的单耗量1860kg/h～1890kg/h，苯酚丙酮装置废气的氧含量升高，虽然焦油的单耗量降低，但是这种苯酚丙酮高负荷情况下，RTO炉的处理温度超出处理上限，苯酚丙酮装置废气处理负荷也降低。

还要注意的是，现有的RTO炉处理仅能处理苯酚丙酮装置废气，且在苯酚丙酮装置废气处理量不变的情况下RTO炉处理不能处理多异丙苯塔废气、中间及化工罐区尾气、甲醇制氢废气。

本发明的CO炉不仅能够处理苯酚丙酮装置废气，且尾气处理负荷也提高，同时在苯酚丙酮装置废气处理量不变的情况下CO炉正常运行后还能处理多异丙苯塔废气、中间及化工罐区尾气、甲醇制氢废气，本发明的CO炉具有较高的尾气处理负荷。

最后应说明的是，以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域技术人员应当理解，依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。