丙烯腈裝置吸收塔尾氣催化氧化處理的工業化應用

毛德君（大慶石化公司生產運行處 黑龍江大慶 163714）

前言

石油化工企業丙烯腈裝置采用丙烯、氨氧化法生產丙烯腈，原料丙烯、氨、空氣在催化劑的作用下發生反應，反應氣體經冷卻進入急冷塔除去未反應的氨和雜質后進入吸收塔，未被吸收的氣體經吸收塔頂高空排放，排放氣體中非甲烷總烴和丙烯腈含量超標。2012年新建一套采用上海東化環境有限公司的催化氧化法處理吸收塔放空尾氣裝置，裝置開車后系統運行穩定，同時實現了達標排放。

一、催化氧化反應機理

丙烯腈裝置正常生產時需在吸收塔頂排放一股氣體，稱為吸收塔尾氣（A OG），該尾氣中主要成分為氮氣、水蒸氣、二氧化碳，同時含有一定量的一氧化碳、氮氧化物、丙烯腈、氫氰酸、丙烯及丙烷等有害物質，直接排人大氣將對環境造成污染。利用催化氧化法在Süd-C h e mi eI n c貴金屬鉑、鈀金屬蜂窩催化劑的作用下，在200～600℃的條件下催化氧化丙烯腈尾氣中的揮發性有機物，形成對環境無害的二氧化碳和水，催化氧化反應如下：

丙烯腈尾氣中氮氧化物的處理采用Süd-C h e mi eI n c的V/T i陶瓷蜂窩催化劑在310～400℃的條件下，利用補加氨將丙烯腈尾氣中的氮氧化物還原成為對環境無害的氮氣和水，催化還原反應如下：

(2 x+4)/3 NH3+NOx+O2=[(x+2)/3+1/2]N2+(x+2)H2O

二、催化氧化工藝流程

本系統采用催化氧化技術（C O）和選擇性催化還原技術（SC R）處理丙烯腈裝置吸收塔塔頂排出的丙烯腈尾氣。吸收塔頂部排出的丙烯腈尾氣首先經分離罐分離游離水，游離水經廢水泵P2102送至P110 A泵入口，尾氣通過增壓風機C-2101增壓后進入本系統，然后與空氣鼓風機C-2102補充燃燒所需的空氣以及循環風機C-2103循環回來的高溫循環氣體混合，經尾氣換熱器E-2101加熱后混合，經電加熱器E-2102進一步混合后進入C O反應器R-2101，在C O反應器R-2101中進行催化氧化反應，將有害的揮發性有機物轉化為二氧化碳和水。從C O反應器R-2101出來的凈化氣體進入蒸汽過熱器E-2103、余熱鍋爐B-2101回收部分熱量后進入SC R反應器R-2102，尾氣中的NOx在SC R催化劑作用下與補加的氨進行選擇性催化還原反應，將尾氣中的NOx還原成N2和水，然后凈化尾氣經尾氣換熱器E-2101回收熱量后排入煙囪。在整個反應過程中產生4～10噸/小時，4.2 M Pa(G)、430℃的過熱蒸汽。

三、裝置運行情況及問題處理措施

2 012年10月A OG C裝置開工，主要有以下問題：（1）增壓風機震動超標，處理措施：對風機入口管線進行固定；（2）系統用風量有時低于循環風機的最小流量，造成風機喘振，處理措施：在循環風機出入口之間增加一條跨線，保證風量在風機的最小流量之上。經過改造后，系統運行穩定，產生的4.0兆帕蒸汽并入大慶石化公司4.0兆帕蒸汽管網，降低了裝置能耗。一段時間后，對處理后的排放尾氣進行分析數據如下：

表1 AOGC系統運行主要參數

表2 AOGC系統排放檢測數據

從上表可以看出吸收塔放空尾氣經過A OG C系統處理后，完全達到了國家排放標準。

結論

1.丙烯腈尾氣處理系統(A OG C)運行正常，實現了連續穩定運行。催化氧化反應器和催化還原反應器運行穩定，貴金屬催化劑和陶瓷蜂窩催化劑催化性能良好，催化反應迅速。

2.系統運行過程中對丙烯腈尾氣處理系統(A OG C)裝置凈化尾氣中污染物指標進行測定，經吸收塔尾氣處理系統(A OG C)處理后的丙烯腈尾氣中非甲烷總烴、丙烯腈、氮氧化物、氰化氫、均能達到國家規定環保排放標準，A OG C系統排放煙囪不冒黃煙。

[1]丙烯腈裝置吸收塔尾氣催化氧化處理系統操作規程.