蓄熱式氧化爐在處理苯酐生產尾氣中的應用

岳耀新（濟寧辰光煤化有限公司，山東 濟寧 272000）

蓄熱式氧化爐在處理苯酐生產尾氣中的應用

岳耀新（濟寧辰光煤化有限公司，山東 濟寧 272000）

文章主要介紹了利用蓄熱氧化爐處理有機廢氣技術及其在苯酐生產中的應用，分析了該技術的優點和存在的問題，指出其發展前景樂觀。

蓄熱氧化爐；苯酐尾氣；發展前景

1 有機廢氣處理技術概述

有機廢氣主要是在有機化工產品生產過程中產生的，一般都存在著易燃易爆、有毒有害、不溶于水、溶于有機溶劑、處理難度大的特點。隨著我國工業經濟的快速發展，隨之而來的大氣污染問題也日益突出，嚴重影響了人們的生活，國家也正下大力氣狠抓環保管理，廢氣排放標準也愈來愈嚴格。與此同時，有機廢氣的治理技術也在不斷改進和完善，選擇正確、合適的處理方法尤為重要。

目前，有機廢氣的處理方法主要分為兩類：

(1）回收法：通過物理方法，用溫度、壓力、選擇性吸附劑和選擇性滲透膜等方法來分離有機廢氣，主要有炭吸附、變壓吸附、冷凝法及膜分離技術。

(2）消除法：主要是通過化學或生化反應，用熱、催化劑和微生物將有機物轉變成為CO2和H2O。消除法主要有熱氧化、催化燃燒、生物氧化等技術。

2 蓄熱式氧化爐有機廢氣處理技術

2.1 工作原理

蓄熱式氧化爐的英文表示為“Regenerative Thermal Oxidiz?er”，故簡稱為“RTO”。其工作原理是：

生產過程中產生的有機廢氣進入蓄熱式氧化爐，首先與預熱好的蓄熱陶瓷換熱，被加熱到一定的溫度，然后進入氧化室，在氧化室內，廢氣中的有機物被氧化，轉化為CO2和H2O。氧化反應產生的高溫氣體流經另一組陶瓷蓄熱體，使陶瓷體升溫而“蓄熱”，進而用于預熱后續進入的有機廢氣，免除了廢氣升溫的燃料消耗。蓄熱式氧化爐一般設計成兩個以上的室，每個蓄熱室依次經歷蓄熱－放熱－清掃等程序，輪流切換，連續工作。RTO獨特的爐體結構(如圖1)，可以保證有機廢氣在蓄熱氧化爐內充分的混合，并有足夠長的停留時間，確保有機廢氣中的有機物質被徹底氧化、分解，從而達到排放標準。

圖1 RTO示意圖

2.2 技術的適用對象及特點

蓄熱式氧化爐處理技術主要適用于處理低濃度、大風量的工業有機廢氣。具有熱回收效率高、運行費用低、凈化效率高、使用壽命長、維護保養容易、自動化程度高等特點。

3 蓄熱式氧化爐在苯酐生產過程中的應用

3.1 苯酐及其生產裝置簡介

苯酐，化學名為鄰苯二甲酸酐，是一種重要的有機化工原料，工業上主要用于生產塑料增塑劑、不飽和聚脂、醇酸樹脂以及染料、涂料、農藥、醫藥和食用糖精等。根據所用原料不同，苯酐的工業化生產方法主要有鄰法和萘法兩種。我國苯酐的生產經歷了由流化床到固定床、由萘法到鄰法再到萘、鄰法共存的發展過程。單套規模逐漸增大，自動化程度越來越高，產品質量越來越好。

萘法苯酐的生產工藝流程如下：

液體工業萘經過泵送至萘汽化器,加熱使之汽化,然后萘蒸汽和空氣混合進入反應器，在催化劑作用下，萘被氧化成苯酐。反應產物氣體自反應器底部排出,經過氣體冷卻器、預冷凝器和切換冷凝器冷卻后進入粗苯酐罐。粗苯酐罐內液體苯酐經過泵輸送至預處理釜,加熱處理后的粗苯酐進入輕組分塔和純苯酐精餾塔精餾處理,得到合格液體苯酐產品，最終切片、包裝。

3.2 苯酐生產過程中有機廢氣的產生

在苯酐生產過程中，苯酐的捕集由切換冷凝器完成，經捕集后剩余的氣體成為尾氣。由于尾氣中除了氮氣、氧氣、二氧化碳外，還含有少量的苯酐、順酐、苯甲酸、萘醌等有機物，達不到環保排放要求，不能直接外排。

3.3 苯酐生產過程中有機廢氣的處理方法

苯酐尾氣傳統的處理方法是經過水洗塔洗滌，產生的酸水經過預處理、轉位、精制等工序，生產出富馬酸，可作為一個副產品出售。但是，水洗法存在以下幾個方面的缺點：

(1)水洗塔易堵塞，需定期停車清理，致使開工周期相對較短。

(2)設備腐蝕嚴重，維修率高。

(3)生產過程仍產生固體及液體廢物，難以處理，造成一定環境污染。

(4)就萘法苯酐工藝來說，生產的富馬酸的外觀、收率及質量相對鄰法苯酐工藝差。

因此，從裝置的連續穩定性和環保角度出發，選擇蓄熱氧化爐（RTO）來處理苯酐尾氣是正確的選擇。

3.4 RTO處理苯酐尾氣工藝

蓄熱氧化爐正式處理尾氣前，首先要進行預熱，使蓄熱陶瓷達到規定的溫度，此項工作由配套的啟爐風機和燃燒機來完成，燃料一般采用燃料油或天然氣。

預熱完畢，蓄熱氧化爐進入程序控制，閥門自動切換，此時可將有機尾氣引入。尾氣進入爐體，首先經過氣體分布室按程序分布尾氣，然后尾氣進入蓄熱室，蓄熱陶瓷將尾氣預熱到一定溫度，尾氣進入氧化室，尾氣中所含的有機物質在氧化室被充分氧化，轉化成二氧化碳和水，同時釋放出大量的熱量，這部分熱量用來進一步預熱其它室的蓄熱陶瓷，之后通過出氣閥排出，進入煙氣管道，最終通過煙囪排放。

如果尾氣中有機物含量較大，除了維持蓄熱氧化爐正常運行外，還可通過配套的余熱鍋爐副產一定量的蒸汽，用于其它裝置的生產供熱等。

為保證蓄熱氧化爐穩定連續運行，生產控制設計自動化程度較高，壓力、溫度、液位等參數均能遠傳到控制室，操作人員可實時監控，進出氣閥門開關采取程序自動控制，某些參數設置高低線報警，部分關鍵部位設置連鎖控制，極大限度地保證設備及運行安全。

4 存在的問題

（1）由于尾氣中的有機物多為酸性，在進入蓄熱氧化爐處理過程中，在溫度相對較高的情況下，會對蓄熱氧化爐體及附屬設備造成一定腐蝕，這對設備材質提出了較高要求,設計之初就應該充分考慮選擇合適的材料。

（2）尾氣經過蓄熱氧化爐處理后，仍有少量的有機物質殘留，還需進一步提高有機物去除率，使有機物更加充分氧化，盡量減少有機物外排。

（3）裝置自動化程度有待進一步完善和提高，如在蓄熱氧化爐進口及出口安裝在線監測，實時檢測尾氣當中的成分，以便及時調整工藝參數等。

5 結語

蓄熱氧化爐在苯酐生產特別是萘法苯酐生產中的應用已經逐步推廣開來，特別是近幾年新上苯酐裝置，基本上都采用蓄熱氧化爐來處理尾氣，一些老的裝置也在考慮將尾氣處理由水洗法改為蓄熱氧化法。相信，隨著國家環保要求越來越嚴格以及設備廠家對蓄熱氧化爐的改進與發展，蓄熱氧化爐在苯酐生產乃至其他行業產品中的應用會更加廣泛，前景一片光明。

［1］簡力等.蓄熱式氧化爐在處理SBS生產廢氣中的應用.節能技術，2014，（2）：185-189.

［2］吳定淼.蓄熱式氧化爐（RTO）危害因素分析.寧波化工，2014,（3）∶40-43.