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CN107321179A - 催化氧化处理hppo装置废气的方法 - Google Patents

催化氧化处理hppo装置废气的方法 Download PDF

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CN107321179A CN201710647787.4A CN201710647787A CN107321179A CN 107321179 A CN107321179 A CN 107321179A CN 201710647787 A CN201710647787 A CN 201710647787A CN 107321179 A CN107321179 A CN 107321179A
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Abstract

本发明涉及一种催化氧化处理HPPO装置废气的方法，主要解决现有技术中废气无法达标排放的问题。本发明通过采用一种催化氧化处理HPPO装置废气的方法，HPPO装置含烃废气进入换热器预热后，分别进入第一加热器、第二加热器加热到催化氧化反应温度，再分别进入第一催化氧化反应器、第二催化氧化反应器发生氧化反应，生成H2O和CO2，第一催化氧化反应器、第二催化氧化反应器的出口气体混合后进入所述换热器与HPPO装置含烃废气换热，换热后的净化废气中非甲烷总烃浓度降至120mg/m3以下，高空排放的技术方案较好地解决了上述问题，可用于HPPO装置废气处理中。

Description

催化氧化处理HPPO装置废气的方法
技术领域
本发明涉及一种催化氧化处理HPPO装置废气的方法。
背景技术
环氧丙烷是一种广泛应用的基础化工原料，近年来需求持续增长。双氧水法(简称HPPO法)制环氧丙烷与现今我国普遍采用的氯醇法制环氧丙烷相比，具有生产工艺简单、污染少、能耗低的特点。HPPO法制环氧丙烷装置产生的尾气主要来源于HPPO装置工艺废气、真空系统尾气、污水处理场废气等连续排放源以及储罐排放气等间歇排放源。尾气中的富烃组分主要为丙烯、甲醇、环氧丙烷等烃类；这些废气烃类含量高，现有的HPPO装置采用烟囱高点直接排放将对周围环境造成严重污染。一些采用热氧化法，如：热力焚烧或蓄热式热氧化进行无害化处理工艺，需消耗大量燃料，导致运行成本很高；而且由于部分尾气为间歇排放，尾气成分波动，因此对尾气处理工艺的操作弹性要求也很高。
HPPO装置生产过程中所产生废气主要来自以下几个部分：①双氧水环氧化丙烯制环氧丙烷HPPO装置工艺废气，②各种储罐排放废气，③真空系统排放废气，④污水处理场排放废气。这些废气包含大量丙烯、甲醇、环氧丙烷、硫化物等挥发性有机污染物VOC。需要经过无害化处理，满足国家标准《大气污染物综合排放标准》(GB16297-1996)的规定要求，非甲烷总烃浓度降至120mg/m3以下，才能排放至大气环境中。
CN 200310104990.5公开的废气处理方法步骤为：废气经过适当预处理后，由风机增压，经过换热器、电加热器升温，然后进入催化燃烧反应器，反应器出口气进入换热器与废气换热，换热后的废气进一步发生蒸汽或者生产热水。CN 200310104990.5对换热器和加热器采用并联旁路管线的方法调整流量，保持反应器进口温度稳定，但是加热器发生故障需要停用检修或催化燃烧反应器催化剂需要再生，就无法处理HPPO装置排放的含烃废气，存在废气处理系统无安全冗余，含烃废气直接排放，污染环境等问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有技术中废气无法达标排放的问题，提供一种新的催化氧化处理HPPO装置废气的方法。该方法具有废气能够连续稳定达标排放的优点。
为解决上述问题，本发明采用的技术方案如下：一种催化氧化处理HPPO装置废气的方法，HPPO装置含烃废气进入换热器预热后，分别进入第一加热器、第二加热器，在相应的加热器内含烃废气预热到催化氧化反应温度，再分别进入第一催化氧化反应器、第二催化氧化反应器，在催化剂的作用下，含烃废气中的有机污染物与氧气发生氧化反应，生成H2O和CO2，第一催化氧化反应器、第二催化氧化反应器的出口气体混合后进入所述换热器与HPPO装置含烃废气换热，换热后的净化废气中非甲烷总烃浓度降至120mg/m3以下，高空排放；其中，第一加热器-第一催化氧化反应器单元设备与第二加热器-第二催化氧化反应器单元设备并联操作。
上述技术方案中，优选地，采用安全冗余的两套加热器-催化氧化反应器单元设备并联流程，在正常操作工况时，两套加热器-催化氧化反应器单元设备均投入运行使用，每套单元设备各以50％负荷运转；在加热器发生故障需要停用检修时，该套单元设备停止运行，另一套单元设备运行负荷提高到100％；在催化氧化反应器催化剂需要再生时，该套单元设备停止运行，另一套单元设备运行负荷提高到100％；从而保证在正常工况、加热器停用工况、催化剂再生工况条件下，废气处理系统均能够连续稳定运行。
上述技术方案中，优选地，换热器操作温度为0～500℃；第一、第二加热器操作温度为150～600℃；第一、第二催化氧化反应器操作温度为150～600℃，操作压力为35～85KPa。
上述技术方案中，优选地，催化氧化反应器中采用的催化剂选自包括铂、钯任意一种或铂钯二种组合的贵金属蜂窝催化剂。
上述技术方案中，优选地，HPPO装置含烃废气中烃体积含量为2000～3000mg/m3。
上述技术方案中，更优选地，换热器操作温度为20～400℃；第一、第二加热器操作温度为200～500℃；第一、第二催化氧化反应器操作温度为300～500℃，操作压力为40～80KPa。
上述技术方案中，最优选地，换热器操作温度为30～350℃；第一、第二加热器操作温度为350～450℃；第一、第二催化氧化反应器操作温度为350～450℃，操作压力为45～75KPa。。
本发明涉及一种催化氧化处理HPPO法废气的工艺流程，采用安全冗余的2套加热器-催化氧化反应器单元设备并联流程，在正常操作工况，加热器发生故障停用检修工况或催化燃烧反应器催化剂再生工况时，废气处理系统均能够连续稳定操作运行，VOC去除率在95.0％以上，处理后净化废气中的非甲烷总烃浓度降至120mg/m3以下，取得了较好的技术效果。
附图说明
图1为本发明所述方法的流程示意图。
图1中，1为换热器；2为第一加热器；3为第一催化氧化反应器；4为第二加热器；5为第二催化氧化反应器；6为尾气排放筒；7为HPPO装置含烃废气管线；8为换热器出口管线；9为含烃废气进入第一加热器管线；10为含烃废气进入第二加热器管线；11为含烃废气进入第一催化氧化反应器管线；12为含烃废气进入第二催化氧化反应器；13为第一催化氧化反应器出口管线；14为第二催化氧化反应器出口管线；15为净化废气到换热器入口管线；16为净化废气到排气筒入口管线。
下面通过实施例对本发明作进一步的阐述，但不仅限于本实施例。
具体实施方式
【实施例1】
本发明涉及一种催化氧化处理HPPO装置废气的方法，如图1所示，本发明所述的HPPO装置废气主要含有丙烯、甲醇、环氧丙烷、硫化物等挥发性有机污染物VOC，本发明充分考虑废气处理系统的安全冗余，设置2套并联加热器-催化氧化反应器单元设备。①在正常操作工况时，2套加热器-催化氧化反应器单元设备均投入运行使用，每套单元设备各以50％负荷运转；②在加热器发生故障需要停用检修时，该套单元设备停止运行，另1套单元设备运行负荷提高到100％；③在催化氧化反应器催化剂需要再生时，该套单元设备停止运行，另1套单元设备运行负荷提高到100％；从而实现废气处理系统连续稳定操作运行，HPPO装置生产过程中产生的含烃废气始终能够进行无害化处理，经过处理的废气可直接通过排气筒排放到大气中，有效地降低现场异味，保证排放至环境的废气满足《大气污染物综合排放标准》(GB16297-1996)国家标准。
本发明的技术方案包括如下步骤：混合后的含烃废气进入换热器，与第一和第二催化氧化反应器并联出口的高温净化废气进行热交换，含烃废气预热到一定的温度后，分别进入第一和第二加热器。在加热器内含烃废气预热到催化氧化反应温度，再进入第一和第二催化氧化反应器。其中第一加热器-第一催化氧化反应器单元设备与第二加热器-第二催化氧化反应器单元设备并联操作。催化剂为100％铂贵金属蜂窝催化剂。在催化剂的作用下，含烃废气中的有机污染物VOC与氧气发生氧化反应，生成H2O和CO2，并释放出大量的反应热。2台催化氧化反应器出口并联后的高温净化废气携带大量的热量进入换热器对含烃废气进行加热以回收热量。
以生产规模1万吨/年的HPPO中试装置为例，待处理的HPPO装置含烃废气工艺条件，见表1。
表1
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6
生产规模(万吨/年) 1 10 30 40 20 20
废气入口流量(m3/h) 1151.2 7022.5 17207.4 18489.6 9244.8 14045.0
入口操作表压(kPa) 82 70 62 50 40 90
入口操作温度(℃) 25 25 25 25 25 25
VOC入口含量(mg/m3) 2230 2440 2560 2530 2400 2760
采用本发明的催化氧化处理HPPO装置废气的方法，换热器操作温度为320℃，加热器操作温度为520℃，催化氧化反应器操作温度为520℃，操作压力为77KPa。由此，通过催化氧化反应处理含烃废气中的有机污染物VOC，VOC去除率在95.2％以上，处理后的净化废气中非甲烷总烃浓度降至107mg/m3以下，可通过排气筒高空直接排放。
【实施例2】
按照实施例1所述的条件和步骤，生产规模改为10万吨/年的HPPO工业生产装置，待处理的HPPO装置含烃废气工艺条件，见表1。
采用本发明的催化氧化处理HPPO装置废气的方法，换热器操作温度为280℃，加热器操作温度为310℃，催化氧化反应器操作温度为310℃，操作压力为65KPa，催化剂为100％钯贵金属蜂窝催化剂。由此，通过催化氧化反应处理含烃废气中的有机污染物VOC，VOC去除率在96.3％以上，处理后的净化废气中非甲烷总烃浓度降至90mg/m3以下，可通过排气筒高空直接排放。
【实施例3】
按照实施例1所述的条件和步骤，生产规模改为30万吨/年的HPPO工业生产装置，待处理的HPPO装置含烃废气工艺条件，见表1。
采用本发明的催化氧化处理HPPO装置废气的方法，换热器操作温度为210℃，加热器操作温度为295℃，催化氧化反应器操作温度为295℃，操作压力为57KPa，催化剂为70％铂和30％钯贵金属蜂窝催化剂。由此，通过催化氧化反应处理含烃废气中的有机污染物VOC，VOC去除率在96.6％以上，处理后的净化废气中非甲烷总烃浓度降至87mg/m3以下，可通过排气筒高空直接排放。
【实施例4】
按照实施例1所述的条件和步骤，生产规模改为40万吨/年的HPPO工业生产装置，待处理的HPPO装置含烃废气工艺条件，见表1。
采用本发明的催化氧化处理HPPO装置废气的方法，换热器操作温度为190℃，加热器操作温度为290℃，催化氧化反应器操作温度为290℃，操作压力为45KPa，催化剂为66％铂和34％钯贵金属蜂窝催化剂。由此，通过催化氧化反应处理含烃废气中的有机污染物VOC，VOC去除率在96.6％以上，处理后的净化废气中非甲烷总烃浓度降至86mg/m3以下，可通过排气筒高空直接排放。
【实施例5】
按照实施例1所述的条件和步骤，生产规模改为20万吨/年的HPPO工业生产装置，待处理的HPPO装置含烃废气工艺条件，见表1。
采用本发明的催化氧化处理HPPO装置废气的方法，换热器操作温度为0℃，加热器操作温度为150℃，催化氧化反应器操作温度为150℃，操作压力为35KPa，催化剂为45％铂和55％钯贵金属蜂窝催化剂。由此，通过催化氧化反应处理含烃废气中的有机污染物VOC，VOC去除率在95.0％以上，处理后的净化废气中非甲烷总烃浓度降至120mg/m3以下，可通过排气筒高空直接排放。
【实施例6】
按照实施例1所述的条件和步骤，生产规模改为20万吨/年的HPPO工业生产装置，待处理的HPPO装置含烃废气工艺条件，见表1。
采用本发明的催化氧化处理HPPO装置废气的方法，换热器操作温度为500℃，加热器操作温度为600℃，催化氧化反应器操作温度为600℃，操作压力为85KPa，催化剂为21％铂和79％钯贵金属蜂窝催化剂。由此，通过催化氧化反应处理含烃废气中的有机污染物VOC，VOC去除率在97.1％以上，处理后的净化废气中非甲烷总烃浓度降至80mg/m3以下，可通过排气筒高空直接排放。

Claims (7)

1.一种催化氧化处理HPPO装置废气的方法，HPPO装置含烃废气进入换热器预热后，分别进入第一加热器、第二加热器，在相应的加热器内含烃废气预热到催化氧化反应温度，再分别进入第一催化氧化反应器、第二催化氧化反应器，在催化剂的作用下，含烃废气中的有机污染物与氧气发生氧化反应，生成H2O和CO2，第一催化氧化反应器、第二催化氧化反应器的出口气体混合后进入所述换热器与HPPO装置含烃废气换热，换热后的净化废气中非甲烷总烃浓度降至120mg/m3以下，高空排放；其中，第一加热器-第一催化氧化反应器单元设备与第二加热器-第二催化氧化反应器单元设备并联操作。
2.根据权利要求1所述催化氧化处理HPPO装置废气的方法，其特征在于采用安全冗余的两套加热器-催化氧化反应器单元设备并联流程，在正常操作工况时，两套加热器-催化氧化反应器单元设备均投入运行使用，每套单元设备各以50％负荷运转；在加热器发生故障需要停用检修时，该套单元设备停止运行，另一套单元设备运行负荷提高到100％；在催化氧化反应器催化剂需要再生时，该套单元设备停止运行，另一套单元设备运行负荷提高到100％；从而保证在正常工况、加热器停用工况、催化剂再生工况条件下，废气处理系统均能够连续稳定运行。
3.根据权利要求1所述催化氧化处理HPPO装置废气的方法，其特征在于换热器操作温度为0～500℃；第一、第二加热器操作温度为150～600℃；第一、第二催化氧化反应器操作温度为150～600℃，操作压力为35～85KPa。
4.根据权利要求1所述催化氧化处理HPPO装置废气的方法，其特征在于催化氧化反应器中采用的催化剂选自包括铂、钯任意一种或铂钯二种组合的贵金属蜂窝催化剂。
5.根据权利要求1所述催化氧化处理HPPO装置废气的方法，其特征在于HPPO装置含烃废气中烃含量为2000～3000mg/m3。
6.根据权利要求3所述催化氧化处理HPPO装置废气的方法，其特征在于换热器操作温度为20～400℃；第一、第二加热器操作温度为200～500℃；第一、第二催化氧化反应器操作温度为300～500℃，操作压力为40～80KPa。
7.根据权利要求6所述催化氧化处理HPPO装置废气的方法，其特征在于换热器操作温度为30～350℃；第一、第二加热器操作温度为350～450℃；第一、第二催化氧化反应器操作温度为350～450℃，操作压力为45～75KPa。
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