導航：安全管理網(wǎng)>> 安全論文>> 化工安全論文>>正文

丙烯腈裝置廢水焚燒爐設計要點

文檔作者：丁天才文檔來源：中國石化集團寧波工程有限公司		更新日期： 2026年04月04日	點擊數(shù)：
下載地址：點擊這里	文件大小： 255.12 KB 共4頁	文檔格式： PDF	下載點數(shù)： 1 點（VIP免費）

全屏查看

內(nèi)容預覽 [文件共4頁]

本文件共4頁，如需編輯使用，請下載。

注：預覽效果可能會出現(xiàn)部分文字亂碼（如口口口）、內(nèi)容顯示不全等問題，下載是正常的。

	文件大?。?55.12 KB 共4頁文件格式：PDF 下載點數(shù)：1 點（VIP會員免費）

下一篇：丙烯腈水相沉淀聚合生產(chǎn)工藝研究

上一篇：丙烯腈裝置吸收塔增產(chǎn)改造方案研究

文本預覽

僅提取頁面文字內(nèi)容，供快速閱讀使用。

工業(yè)爐 石油化工設備技術，2O12，33(4)·39· Petro—Chemieal Equipment Technology
丙烯腈裝置廢水焚燒爐設計要點
丁天才
(中國石化集團寧波工程有限公司，浙江寧波315O00)
摘 要：丙烯腈裝置廢水焚燒爐是丙烯腈裝置的關鍵設備，處理來自丙烯腈裝置的廢水，使之達到環(huán)保
的排放要求，同時回收廢熱，以某丙烯腈項目廢水焚燒爐為例，介紹和分析了丙烯腈廢水焚燒爐的工藝方案
選擇、耐火材料選擇和NOx控制。
關鍵詞：丙烯腈 廢水焚燒爐 耐火材料 N()x控制
丙烯腈生產(chǎn)工藝采用丙烯一氨氧化法，經(jīng)反
應、吸收、精制等過程獲得丙烯腈產(chǎn)品，同時副
產(chǎn)乙腈、氰化鈉、硫酸銨等副產(chǎn)品。在生產(chǎn)過程
中，產(chǎn)生大量含有丙烯腈、乙腈、氫氰酸、硫銨、廢
催化劑及聚合物等劇毒物質(zhì)的廢水，為了減少對
環(huán)境的污染，通常采用焚燒即高溫氧化技術，將有
害物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)闊o害特質(zhì)排人大氣。由于排煙溫度
高，需要回收高溫煙氣熱量副產(chǎn)過熱蒸汽。
1 廢水處理量
某丙烯腈擴建項目是將現(xiàn)有80 kt／a丙烯腈
生產(chǎn)裝置(簡稱第1套丙烯腈裝置)擴建到
210 kt／a。主要內(nèi)容為新建1套130 kt／a丙烯腈
裝置(簡稱第2套丙烯腈裝置)，拆除現(xiàn)有的乙腈
裝置，新建1套0．620 kt／a乙腈回收裝置(處理
兩套丙烯腈裝置的粗乙腈)，新建1套2O kt／a硫
銨回收裝置。
(1)正常工況處理量
正常工況下需處理的廢水為7股，物料由丙
烯腈、乙腈、氫氰酸、硫胺、丙烯醛、碳酸鈉、水、氫
氧化鈉、催化劑以及重組分聚合物等組成，其最小
處理量為5 783．3 kg／h；正常處理量為18 734
kg／h；最大處理量為20 607 kg／h。
(2)非正常工況處理量
非正常工況下，還需要處理3股廢液，其由丙
烯腈、乙腈、氫氰酸、水組成，處理量為4 589．5
kg／h。
2 環(huán)保排放要求
丙烯裝置廢水焚燒爐執(zhí)行環(huán)保標準GB
18484，即經(jīng)過焚燒爐焚燒后的煙氣通過煙囪排入
大氣的污染物應滿足中國標準GB 18484-2001
《危險廢物焚燒污染控制標準》的要求。
具體指標見表1。
表1 污染控制指標 mg／Nm。
污染物 保證指標
煙氣黑度
煙塵
一氧化碳
二氧化硫
氮氧物(二氧化氮)
格林曼I級
65
8O
2o0
500
工藝數(shù)據(jù)如下：
燃燒溫度≥1 100。C；
停留時間≥2．0 S；
燃燒效率≥99．9 ；
焚毀去除率≥99．99 。
3 工藝方案
丙烯腈裝置廢水焚燒爐要達到如下目標：
(1)將廢液中的有毒成分分解成無毒成分，
實現(xiàn)無害化；
(2)將煙氣中NOx、CO等污染物的含量控
制在最低水平，達到排放標準，避免二次污染；
(3)回收高溫煙氣中的熱能，降低能耗。
達到以上目標的關鍵是必須有足夠高的溫
度、足夠的停留時間來熱氧化有害物質(zhì)達到排放
要求，并控制NOX生成、脫硫除塵、最少的燃料
用量以及最大化回收熱量等。
收稿日期：2O12 03 05。
作者簡介：丁天才，2001年畢業(yè)于南昌大學化工機械與設備
專業(yè)，學士學位，從事工業(yè)爐設計工作，主任工程師。
Email：dingtc．snec@ sinopec．tom
石油化工設備技術
3．1 NOx控制
NOx的產(chǎn)生來自空氣及廢液中的氮基物經(jīng)
過高溫氧化而來，據(jù)文獻[1]敘述NOx根據(jù)來源
不同，劃分為“熱力型”、“快速型”和“燃料型”
三種。
熱力型NOx：
由空氣中氮氣在高溫下氧化而成。在燃燒區(qū)
域溫度低于1 300℃ 時，NOx的生成量很小，但
燃燒區(qū)域溫度高于1 300℃以上，則NOx生成量
明顯劇增。
快速型NOx：
主要是指燃料中的碳氫化合物在燃料濃度較
高區(qū)域燃燒時所產(chǎn)生的烴與燃燒空氣中的N 分
子發(fā)生反應，形成CN、HCN，繼續(xù)氧化而生成NOx。
燃料型NOx：
燃料中的N通常以原子狀態(tài)與各種碳氫化
合物相結(jié)合，形成環(huán)狀或鏈狀化合物，與空氣中的
氮相比，其結(jié)合鍵內(nèi)能量較小，在燃燒時容易分解
出來，經(jīng)氧化生成NOx。
根據(jù)NOx的產(chǎn)生的機理，目前對于煙氣排
放中的NOx控制，一般有兩種方法。
煙氣脫硝法，將煙氣中的NOx采用氨進行
還原，變?yōu)镹 ，有SNCR(選擇性無觸媒還原反
應)和SCR(選擇性觸媒還原反應)兩種方法。
用SCR煙氣脫硝法，其實質(zhì)是選擇性觸媒還
原反應，加注氨水或氨氣作為還原劑，在催化劑的
作用下把NOx還原為N。，反應的溫度窗為200
～ 400 ℃ 。
一般選擇350 C左右的煙氣進入SCR脫硝
反應器，其脫硝率可達90 。由于其操作溫度窗
比較低，需要經(jīng)過廢熱鍋爐后才能進入SCR進行
脫銷還原，而丙烯腈裝置廢液中含有大量的鈉鹽
以及催化劑等，煙氣中易形成熔融狀態(tài)的鈉鹽，造
成廢熱鍋爐的積灰很難處理，影響廢熱鍋爐的運
行穩(wěn)定及安全。并且運行SCR增加一次投資以
及運行成本，故在丙烯腈裝置廢水廢液焚燒爐中
不采用此技術。
采用SNCR法是在焚燒爐后部即煙氣出口
處加注氨或氨水，不需要催化劑，其溫度窗為870
～ 1 040 C，其脫銷率為40 ～60 ，此方法也是
利用氨水作為還原劑。
但溫度低于870℃ ，則無任何反應，所以對于
SNCR技術，在爐膛合適的位置噴入氨是關鍵。
一般把它作為燃燒控制技術抑制NOx生成的補
充備用手段，不單獨運用此方法。
燃燒過程控制法
通過燃燒控制技術來抑制NOx的生成，一
般分為：
(1)空氣分級燃燒技術
把助燃空氣分為一次風和二次風，減少燃料
燃燒區(qū)域的空氣量(一次風)，以降低燃料型NOx
的生成。
(2)燃料分級燃燒技術
在爐膛內(nèi)設置燃料貧氧區(qū)，將NOx還原為N2。
(3)煙氣再循環(huán)技術
將尾部的低溫煙氣直接送人爐膛或與一次
風、二次風混合后送入爐內(nèi)，不但降低燃燒區(qū)域的
溫度，而且降低燃燒區(qū)域的氧濃度，最終降低
NOx的生成量。
燃燒過程控制法是根據(jù)NOx的生成機理，
應用過程采取措施來抑制NOx的生成，NOx生
成的影響因素有燃燒區(qū)域溫度、燃燒空氣溫度、過
剩空氣系數(shù)、燃料中的含氫比以及燃料中的氮基
比等因素。
過?？諝庀禂?shù)影響燃燒時NOx的生成量，
如圖1嘲所示，燃燒器的過?？諝庀禂?shù)增大其生
成的NOx量也增大，一般選擇煙氣中氧含量為
5 左右，煙氣中氧含量值到7％ ～8 時其NOx
增加量接近60 ～70％。
2．0o
苦1．4JD
1．2O
1．o0
O 1．o0 2．00 3．0o 0o 5．00 6．00 7．00 8．00 9．00
燃燒產(chǎn)物的氧含量，％
圖1 過剩氧含量與NOx生成量的關系
一般燃燒條件下，液體燃料中的氮基比與
NOx生成量成正比關系，見圖2 。
3．0o
趔2．50
筆2．00
呈1．50
1．(x)
0 0．10 0．20 0．30 0．40 0．50 0．60
液體燃燒中含氮量的質(zhì)量，％
圖2 燃料中氮基與NOx生成量的關系
第33卷第4期 丁天才．丙烯腈裝置廢水焚燒爐設計要點
含氮基為0 (wt)時產(chǎn)生比值為1；含氮基為
0．3 (wt)時產(chǎn)生NOX的比值為2．4；含氮基為
0．5 (wt)時產(chǎn)生NOx的比值為2．75。
燃料中含氫量高，則燃燒區(qū)域溫度高，因此其
NOX的生成量也高。
丙烯腈裝置廢水廢液中帶有很多氮的成分，
如丙烯腈(C。H。N)、乙腈(C。H。N)、氫氰酸
(HCN)和重組分，在燃燒時，這些化合物會產(chǎn)生
大量的氮氧化物(N()x)。并且高溫煙氣的熱量
回收，需要設置廢熱鍋爐；因此，分段燃燒技術被
廣泛運用到廢水焚燒爐的設計中，以滿足降低
NOx排放的要求。
分段燃燒技術將廢液及廢水分層注入焚燒爐
爐膛，并把焚燒爐分為幾個部分：燃燒室、廢水廢
液注入段、還原段、氧化段、溫度調(diào)節(jié)段等。
緊急狀態(tài)下，爐子還需要焚燒氫氰酸，其分解
溫度為950。C，并且熱值比較高，故氫氰酸的注人
口放置在燃燒室，即緊急狀態(tài)下作為輔助燃料，可
減少爐子燃料的用量。
在廢水廢液注入段，將廢液及廢水分別用不
同噴槍及霧化蒸汽注入爐膛，并且控制好空氣與
廢水廢液量的配比，保證還原段的燃燒在貧氧情
況下進行。
在還原段，在貧氧的情況下，已經(jīng)生成的NO
在遇到烴根CHi和未完全燃燒產(chǎn)物CO、H。、C
和CnHm 時，會發(fā)生NO 的還原反應，將NO還
原為N。。其反應式如下：
2N()+2CnHm+(2n—m／2一1)O2一
N2+ 2nCO 2+ mH2O
2NO+2CO— N2+2CO2
2NO+ 2C— N。+2C0
2NO+ 2H2— +N2+ 2H2O
在氧化段，入口處再次注入助燃空氣，使得氧
化段在富氧狀態(tài)下燃燒，保證所有未燃盡的可燃
物完全燃燒干凈。
氧化段之后，將注入循環(huán)空氣，用于將煙氣溫
度降至鈉鹽顆?；瘻囟却?，以使得鈉鹽顆?；?
3．2 焚燒溫度
根據(jù)文獻[3]敘述，燃燒區(qū)域溫度越高其
NOx的生成比越大，見圖3_3 ，燃燒區(qū)域1 308。F
(704℃)，NOx產(chǎn)生比值為1，到達1 600。F(871
。C)比值為1．4；到達1 900。F(1 038℃)時值達到
2．O8左右。這個溫度不能過高，也不能過低。
如果溫度過高NOx將大量生成，如果溫度過低
氣流中的可燃物將不能被充分燃燒，從而造成一
氧化碳和未燃燒的碳氫(uHc)排放。
溫度／~C
圖3 燃燒區(qū)域溫度與NOx生成量的關系
3．3 鈉鹽
鈉鹽的危害主要是兩個方面，一是對廢熱鍋
爐的積灰，另一個是對耐火材料襯里的破壞。
鈉鹽由熔融狀態(tài)結(jié)成顆粒的溫度窗為780～
800。C，為了使得煙氣中熔融狀的鹽類完全顆粒
化，需要將溫度降互此鈉鹽顆粒化溫度窗溫度，顆
?；姆蹓m即使附著在鍋爐的爐管上，也能采用
吹灰的方式除去。因此必須在煙氣人鍋爐前設置
冷卻空氣注入口，把煙氣溫度降到鈉鹽顆?；瘻?
度窗以下，即設置溫度調(diào)節(jié)段。
含鈉鹽的廢液廢水是廢棄物種類中最難處理
的一類，其原因為鈉鹽在焚化條件下會分解產(chǎn)生
Na。O氣體，其反應式為：
Na2 CO3甘Na2 O+CO2
碳酸鈉的高溫分解如圖4所示，在1400。F
(760℃)開始分解，在1800 T(982。C)以后分解
直線上升。
0
U
溫度／℃
圖4 碳酸鈉的高溫分解
Na O氣體會與耐火材料中的物質(zhì)反應，產(chǎn)
生液狀物或發(fā)生膨脹導致耐火材料剝裂，耐火材
料與鈉鹽反應結(jié)果如表2所示。因此選擇耐火材
∞ 加∞ 鯽∞ ∞ 加∞
2 2 2 1 l 1 l 1
丑 0z
石油化工設備技術
料建議其含鋁量達到50 ～65 ，而最重要的性
質(zhì)是耐火材料的孔隙率(porosity)必須低于2O 。
表2 耐火材料與鈉鹽反應結(jié)果 。C
據(jù)此，耐火材料的性能指標如表3所示。
表3 耐火材料性能指標
其中區(qū)域1為燃燒室及廢液注入段，2為還
原段，3為氧化段，4為還原段到氧化段的過渡段，
5為溫度調(diào)節(jié)段出口。
3．4 廢熱鍋爐
必須回收從焚燒爐中排放的大量高溫煙氣的
熱量，副產(chǎn)過熱蒸汽。
廢熱鍋爐由過熱蒸汽段、蒸汽發(fā)生段及給水
預熱段組成。由于煙氣中有大量的粉塵，需考慮
廢熱鍋爐的除塵及鍋爐的長期穩(wěn)定運行，鍋爐入
口段的爐管應采用光管，后部可采用翅片管，如果
全部采用光管，則整個廢熱鍋爐占地面積太大，造
價高，由于項目占地面積限制，因此采用光管與翅
片管組合。
3．5 脫硫系統(tǒng)
廢水廢液中有硫銨廢液，其中含有大量硫基，
燃燒后形成SO 或SO。，必須脫硫滿足環(huán)保排放
要求。脫硫目前有干法脫硫和濕法脫硫兩種方
法。干法脫硫附帶產(chǎn)生固體排放物，而濕法脫硫
附帶產(chǎn)生廢水。
從整個項目考慮，因為外圍有污水處理場，并
且濕法脫硫的脫除率較高，因此選擇濕法脫硫，含
有的硫酸鈉或亞硫酸鈉鹽的污水送入污水處理
廠，根據(jù)污水處理場要求其COD指標控制在
1 500以下。
3．6 引風機
引風機設置在脫硫塔之前還是之后，從工藝
上來說均可以，主要涉及到經(jīng)濟性問題。放在脫
硫塔之前則煙氣阻力降大，風機的負荷大，風機運
行成本高(耗電量高)。放在脫硫塔之后煙氣阻力
小，風機負荷小，風機運行成本低(耗電量低)，但
是因為煙氣溫度及含有硫等，對風機材料要求高，
風機的葉片需選擇雙相鋼，而殼體則為玻璃鋼，其
一次投資成本高。綜合比對一次投資和運行成
本，風機放置脫硫塔之后較為經(jīng)濟，因此采用了引
風機放在脫硫塔之后的方案。
參考文獻：
[1] 高步新，蔣自平，喬桂芝．丙烯腈裝置廢液焚燒爐低
NOx燃燒技術EJ]．石油化工技術，2004，25(3)：23
25．
[2] 喬桂芝．新型丙烯腈廢液、廢氣焚燒爐及應用[J]．
化工機械，2006，33(6)：357—359．
[3] API RP 535 second edition，January 2006，Burners
for fired heaters in general refinery services．
· 技術信息·
2012(第三屆)石油化工設備維護檢修
技術交流會在西安舉行
在中國石化、中國石油和中國海油三大石油公司的
大力支持下，中國石化出版社主辦的“2O12(第三屆)石油
化工設備維護檢修技術交流會”，于2012年5月31日～6
月2日在陜西西安召開。中國石化、中國石油、中國海油
總部的領導、來自三大石油公司和延煉集團所屬企業(yè)、維
護檢修單位、設計單位、設備制造企業(yè)以及知名高校的
130多名代表參加了交流與研討。
交流會上，共有16位專家作了專題報告，中國石化
煉油事業(yè)部副主任王妙云作了題為《轉(zhuǎn)變觀念著眼長遠
努力實現(xiàn)裝置長周期運行》的報告、中國石油煉油化工與
銷售分公司副總工程師周敏、中國海油煉化公司副總工
程師黃梓友、中國工程院院士高金吉、東北石油大學機械
學院副院長李偉等也分別作了重要的會議發(fā)言。

網(wǎng)友評論 more

化工安全論文最新內(nèi)容

04-04