工业尾气催化燃烧处理系统操作手册(共15页).doc

精选优质文档-倾情为你奉上浙江华辰能源有限公司2×2万吨/年顺酐工程化工尾气催化燃烧处理系统工艺操作手册项目名称：2×2万吨/年顺酐工程买 方：浙江华辰能源有限公司卖 方：上海东化环境工程有限公司编制单位：上海东化环境工程有限公司编 号：SDEEC-ZJHC-CZSC-01编制日期：2011年2月15日上海东化环境工程有限公司Shanghai Donghua Environment Engineering Corp.SDEEC编 制 人 员设 计：顾俊璟（上海东化环境工程有限公司工程师）王锡兵（上海东化环境工程有限公司工程师）周杨炎（上海东化环境工程有限公司工程师）校 核：胡家肃（上海东化环境工程有限公司工程师）审 核：何军民（上海东化环境工程有限公司工程师）审 定：赵小平（上海东化环境工程有限公司总经理）目 录专心-专注-专业1 总则1.1 概述本工艺操作手册是专门为浙江华辰能源有限公司2×2万吨/年顺酐工程化工尾气催化燃烧处理系统（以下简称本系统）而编制的。包括总则、工艺说明、开车准备、开车程序、正常操作程序、正常停车程序、事故处理程序、采样和危险性分析环境保护等内容，作为浙江华辰能源有限公司2×2万吨/年顺酐工程化工尾气催化燃烧处理系统操作运行的指导文件。1.2 编制依据本操作手册依据浙江华辰能源有限公司2×2万吨/年顺酐工程化工尾气催化燃烧处理系统施工图设计条件编制。2 工艺说明2.1 工艺原理顺酐尾气催化燃烧处理系统采用Süd-Chemie Inc.（SCI）贵金属铂、钯金属蜂窝催化剂在200600的条件下催化氧化顺酐尾气中的挥发性有机物，形成对环境无害的二氧化碳和水，催化氧化反应如下：C2H4O2+2O2=2CO2+2H2OC3H4O2+3O2=3CO2+2H2OC4H10+6.5O2=4CO2+5H2OCO+0.5O2=CO22.2 尾气组成及数据分析2.2.1 尾气组成浙江华辰能源有限公司2×2万吨顺酐装置采用正丁烷氧化法工艺，单套系统排出的尾气组分如表2.2-1所示：表2.2-1 顺酐尾气组分尾气成分流量（kg/h）组成（mol%）N265912.0074.64CO1026.661.16O214199.0014.07CO21149.720.83H2O5101.828.98n-C4（正丁烷）526.00.29最大542最小517醋酸31.00.02丙烯酸26.00.01合计87973100温度 45压力 KPa（G）20尾气中的主要污染物为正丁烷、丙烯酸和醋酸，一氧化碳在GB 16297-1997 大气污染物综合排放标准中没有排放限制要求，但考虑到一氧化碳易造成人身中毒，因此在系统设计时也将其作为污染物进行考虑。2.2.2 催化剂转化率曲线催化剂供应商德国南方化学公司提供的金属蜂窝贵金属催化剂转化率曲线详见下图：根据上图，可见在500左右时，催化剂对一氧化碳、醋酸和丙烯酸的转化率都达到了99%以上；在550左右时，催化剂对正丁烷的转化率达到了98%以上。2.2.3 污染物波动浓度范围根据设计院提供的尾气组成，顺酐尾气中的污染物浓度波动范围为正丁烷在尾气中最小流量为517kg/h，最大流量为542kg/h，一氧化碳、醋酸和丙烯酸的流量保持稳定。尾气中的有机物折合非甲烷总烃的浓度波动范围为：5414.85477.1 mg/m3。2.2.4 达标可行性分析化工尾气催化燃烧处理系统正常运行状态时，反应器出口温度控制在580615之间，根据催化剂的转化率曲线图，在550时金属蜂窝贵金属催化剂对正丁烷、醋酸和丙烯酸的转化率都达到了98%以上，此时，反应器出口净化尾气的非甲烷总烃的浓度在108.3109.5 mg/m3之间（低于国家规定的标准值120 mg/m3）。而由于反应器的实际运行温度还要高于550，催化剂对有机物的实际转化率要高于98%，因此实际的转化效果还要比上述指标更好。因此，经过催化氧化处理系统的处理，顺酐净化尾气完全能满足GB 16297-1997 大气污染物综合排放标准的排放要求。2.3 工艺流程说明从顺酐装置洗涤塔来的顺酐尾气进入化工尾气催化燃烧处理系统界区后，先经尾气洗涤塔洗涤后进入气液分离器进行气液分离。从气液分离器底部出来的液体返回尾气洗涤塔底部，顶部出来的顺酐尾气首先与循环鼓风机出口的循环尾气混合，进入尾气换热器，再经电加热器进入反应器，进行催化氧化反应，将顺酐尾气中的正丁烷、乙酸和丙烯酸等对环境有害的有机物和一氧化碳转化为对环境无害的二氧化碳和水；从反应器出来的高温净化尾气经蒸汽过热器和余热锅炉并经尾气换热器将冷侧顺酐尾气加热到反应器的入口温度后最终入烟囱。尾气洗涤塔的洗涤分两层进行，从管网来的新鲜工艺水进入塔顶循环液，经溢流后流入塔的下层填料，经塔底循环泵进行循环。塔底循环泵出口设置一条管线将洗涤废水送出，进入顺酐装置废水罐。（详见顺酐尾气催化燃烧处理系统工艺流程图（PID）在整个反应过程中当尾气中正丁烷量为526.0kg/h时，需保证将30 t/h 4.0MPa（G）的饱和蒸汽过热到435以上，并产生3.7t/h、 4.1MPa（G）的饱和蒸汽。2.4 工艺特点采用Süd-Chemie Inc.（SCI）大规模工业应用的PRO*VOC型金属蜂窝贵金属催化剂(22.25×23.25×3.5)，具有寿命长（35年）、阻力小和适应范围广的特点。可保证在符合设计工况规定的进气条件下，催化反应器出口排放的净化尾气中挥发性有机物的浓度达到排放要求。2.5 操作变量分析影响顺酐尾气催化燃烧处理系统的主要操作变量有顺酐尾气组成、循环尾气量、催化反应器入口温度、催化反应器出口温度和催化反应器压降。2.5.1 顺酐尾气组成顺酐尾气催化氧化反应属于强放热反应，尾气中有机物的含量对反应放热量起着非常重要的作用。尾气中乙酸、丙烯酸、丁烷和一氧化碳的含量高，反应放热量就大，系统的绝热温升就高；尾气中乙酸、丙烯酸、丁烷和一氧化碳的含量低，反应放热量就少，系统的绝热温升就低。在顺酐装置生产不正常时，尾气中丁烷的含量波动较大，会严重影响到尾气处理系统的运行，甚至导致催化剂的烧毁。因此，在顺酐装置生产不正常时，严禁将顺酐尾气引入尾气处理系统，应从尾气处理系统的旁路直接排入烟囱。只有在尾气组成稳定且尾气中的有机物含量在规定范围内时才能将尾气引入顺酐尾气催化燃烧处理系统。2.5.2 循环尾气量顺酐尾气经过催化反应器的绝热温升有300350，而正常操作时需要控制系统的绝热温升在250300，因此需要向尾气处理系统中加入稀释气体以降低系统的绝热温升。顺酐尾气催化燃烧处理系统采用循环经过处理后的净化尾气来稀释进料顺酐尾气，控制系统的绝热温升在250300。系统稳定时控制催化反应器的入口温度在300330之间，催化反应器的出口温度稳定在580615之间。2.5.3 催化反应器入口温度催化反应器的入口温度是控制顺酐尾气催化燃烧处理系统最重要的操作参数之一。正常操作工况下，催化反应器的入口温度温度控制在300330之间，低于正常操作温度，催化剂的活性低，无法完全转化尾气中的有机物；高于正常操作温度，系统容易形成飞温，甚至会烧毁催化剂床层。催化反应器入口温度的控制通过调节电加热器入口旁路调节阀TV-1612/2612的开度来实现。正常工况下TV-1612/2612处于全关状态，当催化反应器入口温度超过操作范围时，打开TV-1612/2612以控制催化反应器入口温度在正常的操作范围内。2.5.4 催化反应器出口温度催化反应器的出口温度是顺酐尾气催化燃烧处理系统的另一个最重要的操作参数。正常操作工况下，催化反应器的出口温度控制在580615。催化反应器的出口温度与催化反应器的入口温度、顺酐尾气的组成和循环尾气量有关。正常操作过程中应保持催化反应器入口温度不变，催化反应器出口温度低于正常操作温度，无法完全转化尾气中的有机物，应提高催化反应器的入口温度；但同时，反应器的出口温度也不能太高，如果催化反应器的出口温度高于最高操作温度，就会缩短催化剂寿命甚至烧毁催化剂。2.5.5 催化反应器压降在正常操作工况下，顺酐尾气经过催化反应器床层的压降很小，约为6.0kpa。催化反应器催化剂床层的压降增大，意味着催化剂被堵塞，此时应对催化剂进行清洗或更换。3 系统操作3.1 开车准备3.1.1 管道和设备洁净检查以下污染物会使催化剂中毒或堵塞，并缩短催化剂的寿命：铅、汞、砷、锑、锌、铜、锡、铁、镍、铬、硫、硅、磷等元素。因此在本系统开车前一定要清理干净顺酐尾气催化燃烧处理系统管道和设备中的上述物质和灰尘及杂物，这一点对新开工的设备和管道系统非常重要，以确保催化剂不被污染和堵塞。3.1.2 DCS、阀门和仪表检查开工前应仔细检查DCS显示、控制、报警和联锁是否工作正常；仔细检查顺酐尾气催化燃烧处理系统各阀门的调节、启闭和联锁是否工作正常，确认阀门XV-1619/2619、TV-1612/2612、TV-1620/2620、TV-1621/2621、TV-1622/2622都处于关闭状态，阀门XV-1618/2618、HV-1601/2601处于全开状态；仔细检查尾气处理系统所有的仪表（包括流量计、温度计、压力表等）是否工作正常。3.1.3 设备检查开工前应仔细检查尾气洗涤塔、塔顶循环泵、塔底循环泵、空气过滤器、空气鼓风机、循环鼓风机、电加热器、尾气换热器、蒸汽过热器、催化反应器和余热锅炉是否正常工作。3.2 开车程序3.2.1 尾气处理系统预热3.2.1.1 在主装置开车之前，首先要对化工尾气催化燃烧处理系统进行预热。3.2.1.2 启动空气鼓风机（启动之前确认风机轴承箱冷却水系统已经投用），通过调节入口阀门TV-1620/2620的开度来调节空气流量FICA-2605为60008000Nm3/h。3.2.1.3 启动电加热器，通过调节电加热器的输出功率循环加热空气来控制电加热器的出口温度TIC-1610/2610为220。3.2.1.4 当反应器出口温度达到80左右时，逐渐向蒸汽过热器导入少量饱和蒸汽，同时，打开蒸汽过热器管程的排凝阀门，最终系统预热到220左右，保持稳定。3.2.1.5 关闭塔顶循环泵P-1602A/2602A和P-1602B/2602B的出口截止阀，将新鲜工艺水（流量维持在1.5m3/h左右）注入尾气洗涤塔，并通过塔顶溢流液口溢流到塔底。通过塔底就地液位计观察到塔底液位达到50%的时候（大约需要8小时），开启P-1601A/2601A塔底循环泵，进行塔底循环。同时开启P-1602A/2602A塔顶循环泵，进行塔顶循环。3.2.1.6 通过调节循环泵P-1601A/2601A和P-1602A/2602A的出口截止阀，分别调节塔底循环流量FI-1602/2602为50m3/h和塔顶循环流量FI-1603/2603为45m3/h。3.2.1.7 打开塔底液位控制阀LV-1601/2601的前后闸阀，在DCS设定LV-2601的控制指标为50%，通过阀门LV-1601/2601自动控制塔底液位LICA-1601/2601保持在50%。3.2.1.8 打开余热锅炉汽包放空阀门，关闭所有锅炉的连排及定排阀门，打开余热锅炉给水阀门LV-1606/2606（蒸汽调节阀PV-1610/2610保持关闭），向余热锅炉注入锅炉给水，直至汽包液位（通过LIA-1603/2603和LICA-1606/2606观察并通过就地液位计确认）达到50%。3.2.1.9 主装置空气进风后，打开尾气进口阀TV-1619/2619，关闭系统旁路调节阀TV-1618/2618，将空气导入尾气洗涤系统，并经气液分离器分离游离水后通过调节阀XV-1619/2619进入系统。3.2.2 尾气投料3.2.2.1 随着主装置正丁烷的逐渐投料，进入化工尾气催化燃烧处理的空气中有机物浓度开始上升，仔细观察反应器的入口温度和出口温度的变化情况，如果反应器出口温度逐渐上升并开始大于入口温度，则表明尾气中的有机物已经在催化剂的表面发生了氧化反应。此时，应注意控制主装置正丁烷投料的速率，保证反应器出口温度平稳上升。3.2.2.2 反应器温度上升的同时，观察蒸汽过热器饱和蒸汽管线和过热蒸汽管线的温度变化，逐渐向蒸汽过热器导入部分饱和蒸汽。控制蒸汽过热器烟道出口温度在300左右，准备锅炉升压。3.2.2.3 锅炉升压之前，详细检查锅炉所有接管上阀门和仪表的状态。现场关闭汽包顶部放空阀门，由于在低压时，远传液位显示比实际的低，现场仔细观察就地液位并与DCS通讯保证液位处于正常范围(压力上升后，远传液位计读数逐渐准确)。维持连排打开小的开度排污。3.2.2.4 锅炉升压的过程冲，主装置正丁烷投料速率要保持缓慢且稳定。3.2.2.5 当余热锅炉压力升至0.1MPa时冲洗液位计，在冲洗过程中应注意冲洗前后的液位变化和炉水的清晰度，冲洗操作应谨慎小心并注意安全。当余热锅炉压力升至1.0MPa时，热紧管线及仪表接管法兰的螺栓打开锅炉各定排阀门，排污一次。3.2.2.6 当汽压升至2.0 MPa时，开蒸汽主汽阀门，进行主蒸汽暖管。并再打开锅炉各定排阀门，排污一次，排污时间不超过30s。并对液位计再次冲洗。3.2.2.7 当汽压升至3.0 MPa时，再打开锅炉各定排阀门，排污一次，排污时间不超过30s。3.2.2.8 当汽压升至4.2MPa时，打开蒸汽主汽阀门，将蒸汽送到管网，并根据运行情况将余热锅炉给水控制和主汽阀门控制投自动。3.2.2.9 当反应器R-2601出口温度TIC-1620/2620达到550时（当反应器入口温度大于220时，在反应器出口温度持续升高的过程中，可手动逐渐关闭电加热器），启动循环鼓风机，通过手动调节入口阀门TV-1621/2621的开度来调节循环尾气流量FI-1606/2606为8000Nm3/h。3.2.2.10 开启循环鼓风机的时候，反应器出口温度会有下降，此时现场手动关闭空气鼓风机，同时关闭空气鼓风机的进出口阀门。3.2.2.11 通过调节阀门TV-1621/2621的开度来控制反应器出口温度在580左右。3.2.2.12 当顺酐主装置正丁烷投料完毕，负荷稳定，尾气都导入了尾气催化燃烧处理系统以后，即完成了尾气的导入工作。在导入尾气的整个过程中，通过阀门TV-1612/2612控制反应器入口温度维持在300（可在DCS里设定TIC-1612/2612的控制指标为300，并投入自动）。3.2.2.13 通过调节阀门TV-1612/2612控制反应器入口温度维持在300左右；通过调节阀门TV-1621/2621控制反应器出口温度维持在580左右；通过调节阀门PV-1610/2610控制输出蒸汽量；通过现场手动调节蒸汽过热器旁路阀维持TI-1625/2625在435左右。仔细调节各阀门，维持整个顺酐尾气催化燃烧处理系统的平稳运行。当过热蒸汽顺利导入主装置蒸汽透平即意味着顺酐尾气催化燃烧处理系统开车过程结束。3.3 正常操作程序3.3.1 顺酐尾气催化燃烧处理系统由尾气洗涤与催化燃烧两部分组成，在正常操作过程中，应维持尾气洗涤部分的平稳运行，以保障催化燃烧部分的顺利进行。3.3.2 在正常运行时，通过调节阀门TV-1612/2612控制反应器入口温度维持在300左右。3.3.3 通过调节阀门TV-1621/2621控制反应器出口温度维持在580左右。3.3.4 通过调节阀门PV-1610/2610控制输出蒸汽量；通过现场手动调节蒸汽过热器E-2603旁路阀维持TI-1625/2625在435左右。3.4 正常停车程序3.4.1 本系统与顺酐主装置同步停车。当主装置停车时，在现场关闭循环鼓风机。同时启动空气鼓风机，通过调节阀门TV-1620/2620控制空气流量FICA-1605/2605为60008000Nm3/h。3.4.2 当主装置空气切换系统之后，关闭顺酐尾气调节阀XV-1619/2619。3.4.3 顺酐尾气调节阀XV-1619/2619完全关闭后，停止锅炉给水和饱和蒸汽的加入。3.4.4 利用空气鼓风机对尾气催化燃烧处理系统进行吹扫，当反应器出口温度降至50以下时，即可停止空气鼓风机。3.4.5 现场手动停止塔底循环泵和塔顶循环泵。3.4.6 打开余热锅炉、蒸汽过热器和尾气洗涤塔的的排液口，排净设备中残存的液体。即完成了整个顺酐尾气催化燃烧处理系统的停车工作。3.5 事故处理程序及应急处理3.5.1 化工尾气催化燃烧处理系统的事故工况主要形成原因在于尾气中的有机物浓度超标和设备出现故障，为保护系统催化剂及安全环保的需要，应对尾气处理系统及主装置进行紧急停车。3.5.2 如果反应器出口温度超温、主装置空压机跳车、TICA-1622/2622超过440、循环鼓风机故障停车任一因素触发联锁I-1601/2601，将导致尾气催化燃烧处理系统紧急停车。3.5.3 如果是反应器出口温度超温、TICA-1622/2622超过440引起的紧急停车，操作人员应迅速通知值班长，判断事故原因，如果是主装置有机物浓度较快增长，应及时减小正丁烷的投料量，同时停止锅炉给水的加入，通知现场操作工停循环风机同时启动气鼓风机，通过调节阀门TV-1620/2620控制空气流量FICA-1605/2605为60008000Nm3/h对尾气催化燃烧处理系统进行冷却。3.5.4 如果是主装置空压机跳车，操作人员应迅速通知值班长，并停止正丁烷投料，同时停止锅炉给水的加入，通知现场操作工停循环风机同时启动气鼓风机，通过调节阀门TV-1620/2620控制空气流量FICA-1605/2605为60008000Nm3/h对尾气催化燃烧处理系统进行冷却。3.5.5 如果是循环鼓风机发生故障停车，可以在停车后通过启动空气鼓风机代替循环鼓风机的方式重新开车。待循环鼓风机维修完毕，再启动循环鼓风机同时将空气鼓风机退出尾气催化燃烧处理系统。3.5.6 化工尾气催化燃烧处理系统紧急停车后，顺酐主装置应采取措施同步停车，以保证没有任何污染物排入大气。4 采样表5-1 分析化验项目表序号化验物料名称化验项目控制范围(mol%)正 常化验频度开 工化验频度1顺酐尾气C4H100.280.30每班一次每班二次2CO1.20每班一次每班二次3烟囱入口净化气非甲烷总烃120mg/m3每班一次每班二次5 健康、安全、环保说明5.1 装置中危险物料性质及特殊的贮运要求5.1.1 正丁烷无色气体，有轻微的不愉快气味，相对分子量58.12，相对密度0.58，沸点-0.5，饱和蒸汽压106.39kPa（20），易溶于水、醇、氯仿。高浓度有窒息和麻醉作用。急性中毒的主要症状有头晕、头痛、嗜睡和酒醉状态、严重者可昏迷。慢性中毒主要有头晕、头痛、睡眠不佳、疲倦等症状。爆炸极限范围：1.58.5%（V）。5.1.2 一氧化碳无色无臭气体，与血红蛋白的结合率约比氧大210倍，羰络血红蛋白一经形成离解很慢，导致组织缺氧。轻度急性中毒有头痛、头晕、心跳加速、恶心、呕吐、腹痛、全身无力等症状。严重时，昏迷，呼吸麻痹而死；慢性的影响有倦怠、头痛、头晕、记忆力减退、易怒、消化不良等。爆炸极限范围：12.574.2%（V）。5.1.3 丙烯酸若皮肤上接触到丙烯酸，则立即产生水泡和脱皮，长时间接触丙烯酸蒸汽则会刺激眼睛，吸入时由于刺激呼吸道粘膜而感到疼痛。5.1.4 中毒防范顺酐尾气中含有一氧化碳和正丁烷等易使人中毒的气体组分，顺酐尾气的泄漏可能会造成人员的中毒，甚至死亡。因此，顺酐尾气催化燃烧处理系统的设计应采取防止顺酐尾气泄漏的措施；在检修系统和更换催化剂时一定要用洁净空气将整个系统置换干净后才能进行操作，以防止人员中毒。5.1.5 爆炸防范顺酐尾气中的可燃物（包括有机物和一氧化碳）在设计工况下的爆炸极限为4.96%，而最大热负荷工况下尾气中的可燃物含量仅为1.47%（V），远离爆炸极限。本系统在开车过程中采用防爆电加热器循环加热空气的方法进行系统预热，电加热器控制柜安装于非防爆区域，系统在正常运行过程中电加热器无需启动。因此整个系统的操作和运行是安全的。5.1.6 安全泄放说明当余热锅炉B-2601在蒸汽压力超过设定值时，可通过安全阀PSV-2601和PSV-2602进行泄放；当余热锅炉液位超过控制范围时通过紧急泄放阀HV-2602将锅炉水泄放到工厂下水系统。5.2 三废排放说明5.2.1 废气本系统顺酐尾气经催化氧化处理后，排放到烟囱的气体组成详见6.4.1-1，达到了国家标准规定的排放要求。表6.4.1-1 烟囱入口气体数据表工况最小热负荷正常热负荷最大热负荷气体组成（vt%）氮气N275.5075.4975.48一氧化碳CO0.000.000.00氧气O211.8111.7811.72二氧化碳CO23.153.173.20水H2O9.549.569.60正丁烷C4H1062 mg/Nm362 mg/Nm363 mg/Nm3净化气总量 kg/h87363.3887372.3887388.38净化气总量 Nm3/h69847.4269856.0969871.48净化气总量 t/y .04.04.04净化气温度 121.70123.50123.405.2.2 废水顺酐尾气催化燃烧处理系统无废水产生，尾气洗涤部分产生的2.1t/h的洗涤废水进入主装置F-1320，作为主装置吸收塔的洗涤水。开工阶段，蒸汽过热器产生500kg/h左右的蒸汽冷凝水和余热锅炉产生500kg/h连续排污水可直接排入下水道。5.2.3 废渣本系统正常运行过程中无废渣排放，35年更换一次的催化剂可被冶金部门回收提取贵金属和炼钢。附图顺酐尾气催化氧化处理系统工艺流程图