一种低浓度voc尾气高处理效率的防堵组合工艺和系统

文档序号:1886503 发布日期:2021-11-26 浏览:22次 >En<

阅读说明:本技术 一种低浓度voc尾气高处理效率的防堵组合工艺和系统 (Anti-blocking combined process and system for high treatment efficiency of low-concentration VOC tail gas ) 是由 周金花 董小平 邵莹 尹旭东 汤珏 于 2021-09-07 设计创作,主要内容包括:本发明涉及一种低浓度VOC尾气高处理效率的防堵组合工艺及系统,它包括(1)低浓度VOC尾气预处理,(2)预热,(3)RTO焚烧,(4)高温反烧,(5)将焚烧处理后的烟气预热尾气并进行烟气的一次降温,(6)将一次降温的烟气与冷却除水后的烟气进行二次降温,(7)将二次降温后的烟气进行脱酸,(8)冷却除水后的烟气升温干燥,(9)进入沸石分子筛吸附进行二次有机物去除。本发明循环利用低温烟气余热,提高废气的入炉温度,减少入炉废气中的高废沸物在蓄热床上的吸附着床,从而减少因排烟时高废沸物被脱附,同时减少胺类有机物分解产物氨在蓄热床有被吸附而直接进入炉膛分解,减少铵盐的合成的氨源,减少铵盐颗粒在蓄热床层集聚引起堵塞。(The invention relates to an anti-blocking combined process and system for high treatment efficiency of low-concentration VOC tail gas, which comprises (1) low-concentration VOC tail gas pretreatment, (2) preheating, (3) RTO incineration, (4) high-temperature reverse combustion, (5) tail gas preheating and primary flue gas cooling of flue gas after incineration treatment, (6) secondary cooling of flue gas after primary cooling and cooling dehydration, (7) deacidifying of flue gas after secondary cooling, (8) heating and drying of flue gas after cooling and dehydration, and (9) adsorption of the flue gas in a zeolite molecular sieve for secondary organic matter removal. The invention circularly utilizes the low-temperature flue gas waste heat, improves the charging temperature of the waste gas, and reduces the adsorption and the bed-landing of high waste boiling substances in the charging waste gas on the heat storage bed, thereby reducing the desorption of the high waste boiling substances during the smoke discharge, simultaneously reducing the ammonia of the decomposition product of amine organic substances which is adsorbed on the heat storage bed and directly enters the hearth for decomposition, reducing the ammonia source for synthesizing ammonium salt, and reducing the blockage caused by the aggregation of ammonium salt particles on the heat storage bed layer.)

一种低浓度VOC尾气高处理效率的防堵组合工艺和系统

技术领域

本发明涉及一种VOC尾气处理工艺和系统,具体涉及一种低浓度VOC尾气处理工艺和系统。

背景技术

医药和农药生产装置尾气一般都采用冷凝、吸收、吸附或膜分离将其中的有机物进行回收,回收后的低浓度含VOC尾气再采用蓄热式焚烧炉(简称RTO系统)对尾气进行末端处理。RTO系统对有机物的处理总效率能达到99%左右,所以被广泛用于医药和农药生产装置末端尾气治理。

医药和农药生产装置末端尾气的特点是组分复杂、气量和浓度波动大、焚烧产生烟气的腐蚀性大。RTO系统用于医药和农药废气尾气处理主要问题有三个。一是去除效率提升受限、二是腐蚀性问题、三是蓄热床层容易被铵盐堵塞,铵盐堵塞又加剧限制去除效率的提升、蓄热床层被铵盐堵塞会造成环保装置被迫停车影响前序生产运行。

由于环保相关规范要求的提高,各医药和农药生产企业的内控指标的不断提高,并且随着纳入焚烧炉尾气种类的扩展,RTO系统总效率99%也逐渐不能满足要求。另外,经对上百套医药和农药生产装置配套RTO尾气进行研究分析发现,90%以上的焚烧炉存在“烟气中残余的有机物85%以上均为沸点为100~150℃的有机物,沸点低于100℃的有机物只占10%左右”现象;集聚在蓄热体里的引起堵塞的物质的升华温度一般在150~250℃。

发明内容

发明目的:本发明的目的是为了克服现有技术中的不足,提供一种低浓度VOC尾气高处理效率的防堵组合工艺和系统,循环利用低温烟气余热,提高废气的入炉温度,减少入炉废气中的高废沸物在蓄热床上的吸附着床,从而减少因排烟时高废沸物被脱附,提高废气的入炉温度,减少胺类有机物分解产物氨在蓄热床有被吸附而直接进入炉膛分解,减少铵盐合成的氨源,减少铵盐颗粒在蓄热床层集聚引起堵塞,采用高温烟气强制循环,将蓄热床层内集聚的铵盐颗粒升华并送入炉膛燃烧分解,防止铵盐再生成,采用沸石分子筛对焚烧降温后的烟气进行吸附,将焚烧后的烟气进行二次有机物去除,满足有机物总去除效率达到99.8%以上,吸附了有机物的沸石分子筛再采用高温脱附的方式进行脱附,脱附产生的尾气合并送焚烧焚烧,沸石分子筛重复循环利用,系统实现无二次污染物产生。

技术方案:为了解决上述技术问题,本发明所述的一种低浓度VOC尾气高处理效率的防堵组合工艺,它包括以下步骤,

(1)将低浓度VOC尾气收集进行预处理,使其浓度满足RTO焚烧炉焚烧处理的<10g/Nm3

(2)将预处理后的尾气预热至70℃,尾气预热热源为后续步骤中的热烟气;

(3)尾气预热后送入RTO焚烧炉焚烧处理,将其中的有机物进行一次去除,去除率大于99%,RTO焚烧炉焚烧处理后的烟气温度约120~180℃;

(4)采用高温风机从RTO焚烧炉炉膛和炉底按比例引反烧烟气,其中炉膛烟气:炉底烟气比例为1:3,使高温风机进口反烧烟气温度为280~300℃,反烧烟气由高温风机送入RTO焚烧炉蓄热床层,将其中集聚的铵盐升华并初步分解为氨和游离酸,氨再送入RTO焚烧炉炉膛分解成氮气和水蒸气,反烧时氨分解产生的热量满足反烧供热需求,反烧不增加燃料消耗;

(5)将RTO焚烧炉焚烧处理后的120~180℃的烟气预热尾气,回收烟气中的热量并进行烟气的一次降温,一次降温后的温度为70~130℃;

(6)将一次降温的70~130℃烟气与冷却除水后的烟气换热进行二次降温,二次降温后温度为55~110℃;

(7)将二次降温后的烟气进行脱酸处理,其中脱酸塔配套进行冷却除水,冷却除水后的烟气温度为40℃;

(8)冷却除水后40℃的烟气与一次降温后的烟气换热进行升温干燥,干燥后温度为50℃,干燥后烟气的湿度小于60%;

(9)升温干燥后的50℃烟气进入沸石分子筛吸附进行二次有机物去除,将沸点为100~150℃的有机物进行二次去除,二次去除有机物去除效率约为80%,经RTO焚烧炉焚烧和沸石分子筛有机物二次去除后,系统总有机物去除效率大于99.8%;

(10)沸石分子筛吸附饱和后进行脱附,脱附采用150~200℃的高温空气,沸石分子筛脱附产生的尾气温度约100℃,脱附产生的尾气并入RTO焚烧炉入炉尾气,进行循环处理。

进一步地,步骤(1)中的预处理包括废气的除酸、除尘、浓度调节、防回火及安全联锁。

进一步地,步骤(2)和步骤(5)是采用换热器进行尾气预热和烟气冷却达到余热回收,冷侧尾气预热后的温度为70℃左右,烟气热侧冷却后温度为70~130℃。

进一步地,步骤(3)中,所使用的RTO焚烧炉为箱式蓄热式焚烧炉,其高温氧化温度为800~900℃,除效率在99%,另外步骤(3)进口尾气温度为70℃左右,产生的烟气温度为120~180℃。

进一步地,步骤(4)中,反烧所使用的烟气温度一定要大于系统可能产生铵盐的升华分解温度,确保铵盐分解。

进一步地,步骤(6)和步骤(8)是采用换热器进行烟气的二次降温和冷却除水烟气的升温干燥,烟气的二次降温温度为55~110℃,干燥后温度为50℃左右。

一种低浓度VOC尾气高处理效率的防堵组合系统,它依次包括工艺步骤(1)使用的废气预处理装置、工艺步骤(2)和(5)使用的尾气预热及烟气一次冷却器、工艺步骤(3)使用的RTO焚烧炉、工艺步骤(6)和(8)使用的烟气二次冷却器、工艺步骤(7)使用的烟气冷却脱酸装置和工艺步骤(9)使用的沸石分子筛吸附装置,所述废气预处理装置通过废气主风机与尾气预热及烟气一次冷却器一端相连,所述RTO焚烧炉焚烧处理后的烟气通过管道与尾气预热及烟气一次冷却器另一端相连,所述RTO焚烧炉的炉膛和炉底通过管道都与高温反烧风机一端相连,所述高温反烧风机另一端通过管道与RTO焚烧炉的蓄热床层相连,在所述烟气二次冷却器和沸石分子筛吸附装置之间设有引风机Ⅰ,在所述沸石分子筛吸附装置和废气主风机前端之间设有引风机Ⅱ。

进一步地,所述尾气预热及烟气一次冷却器和烟气二次冷却器都为换热器。

进一步地,经RTO焚烧炉焚烧处理后的烟气依次经过尾气预热及烟气一次冷却器降温端、烟气二次冷却器降温端、烟气冷却脱酸装置、烟气二次冷却器升温端和沸石分子筛吸附装置。

有益效果:本发明与现有技术相比,其显著优点是:循环利用低温烟气余热,提高废气的入炉温度,减少入炉废气中的高废沸物在蓄热床上的吸附着床,从而减少因排烟时高废沸物被脱附,提高废气的入炉温度,减少胺类有机物分解产物氨在蓄热床有被吸附而直接进入炉膛分解,减少铵盐合成的氨源,减少铵盐颗粒在蓄热床层集聚引起堵塞,采用高温烟气强制循环,将蓄热床层内集聚的铵盐颗粒升华并送入炉膛燃烧分解,防止铵盐再生成,采用沸石分子筛对焚烧降温后的烟气进行吸附,将焚烧后的烟气进行二次有机物去除,满足有机物总去除效率达到99.8%以上,吸附了有机物的沸石分子筛再采用高温脱附的方式进行脱附,脱附产生的尾气合并送焚烧焚烧,沸石分子筛重复循环利用,系统实现无二次污染物产生,烟气中残余的沸点为100~150℃的有机物可以有效去除。

附图说明

图1是本发明的工艺系统示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

本发明所述的一种低浓度VOC尾气高处理效率的防堵组合工艺,它包括以下步骤,

(1)将低浓度VOC尾气收集进行预处理,使其浓度满足RTO炉焚烧处理的<10g/Nm3

(2)将预处理后的尾气预热至70℃,尾气预热热源为后续工艺中的热烟气;

(3)尾气预热后送入RTO炉焚烧处理将其中的有机物进行一次去除,去除率大于99%,RTO炉焚烧处理后的烟气温度约120~180℃;

(4)采用高温风机从RTO炉膛和炉底按比例引反烧烟气,炉膛烟气:炉底烟气的比例为1:3,确保高温风机进口反烧烟气温度约为280~300℃,反烧烟气由高温风机送入RTO炉蓄热床层,将其中集聚的铵盐升华成并初步分解为氨和游离酸,氨再送入RTO炉膛分解成氮气和水蒸气,将铵盐生成的其中一个要素消除;

(5)将RTO炉焚烧处理后的120~180℃的烟气预热尾气,回收烟气中的热量并进行烟气的一次降温,一次降温后的温度为70~130℃;

(6)将一次降温的70~130℃烟气与冷却除水后的烟气换热进行二次降温,二次降温后温度约为55~110℃;

(7)将二次降温后的烟气进行脱酸处理,其中脱酸塔配套进行冷却除水,冷却除水后的烟气温度为40℃;

(8)冷却除水后40℃的烟气与一次降温后的烟气换热进行升温干燥,干燥后温度为50℃,干燥后烟气的湿度小于60%;

(9)升温干燥后的50℃烟气进入沸石分子筛吸附进行二次有机物去除,将沸点为100~150℃的有机物进行二次去除,二次去除有机物去除效率约为80%,经RTO焚烧和沸石分子筛有机物二次去除后,系统总有机物去除效率大于99.8%,;

(10)沸石分子筛吸附饱和后进行脱附,脱附采用150~200℃的高温空气,沸石分子筛脱附产生的尾气温度约100℃,脱附产生的尾气并入RTO焚烧炉入炉尾气,进行循环处理。

在步骤(1)中的预处理包括废气的除酸、除尘、浓度调节、防回火及安全联锁,确保尾气的安全性。

在步骤(2)和步骤(5)是采用换热器进行尾气预热和烟气冷却达到余热回收的作用,冷侧尾气预热后的温度为70℃左右,烟气热侧冷却后温度为70~130℃,所用的换热器的材质需根据废气和烟气的特性选择。

在步骤(3)中,所使用的RTO焚烧炉为传统箱式蓄热式焚烧炉,去除原理为高温氧化分解,高温氧化温度为800~900℃,除效率在99%,蓄热式焚烧炉包括配套燃烧器、仪表、阀门、自控等完整的一套设备。步骤(3)进口尾气温度为70℃左右,产生的烟气温度为120~170℃。

在步骤(4)中,反烧所使用的烟气温度一定要大于系统可能产生铵盐的升华分解温度,确保铵盐分解,反烧所使用的风机必须要满足工况的防腐和耐温要求,反烧根据RTO焚烧炉压差情况自动启动或人工手动启动,反烧程序包括冷却和安全联锁。

在步骤(6)和步骤(8)是采用换热器进行烟气的二次降温和冷却除水烟气的升温干燥,烟气的二次降温温度为55~110℃,干燥后温度为50℃左右,所用的换热器的材质需根据两侧烟气的特性选择。

步骤(6)的烟气降温作用是降低在步骤(7)的冷却负荷;步骤(8)的干燥升温作用是将步骤(7)的烟气水蒸气饱和度降低,防止冷凝游离水影响步骤(9)沸石分子筛吸附效率。

在步骤(7)中,脱酸处理为传统RTO系统冷却降温脱酸流程,脱酸塔配套进行冷却除水,冷却除水后的烟气温度为40℃,冷却除水的目的是降低烟气的水保有量。

在步骤(9)中所使用的沸石分子筛为无机多孔新型材料,烧成温度为500~600℃,可以采用200~350℃高温热脱附,适用于吸附沸点在100~200℃的高沸有机物,步骤(9)为独立的沸石分子筛吸附装置,其吸附和脱附的切换根据烟气排放在线监测数据自动切换,脱附产生的废气经脱附风机并入废气主风机进口送入RTO炉二次焚烧。

如图1 所示,一种低浓度VOC尾气高处理效率的防堵组合系统,它依次包括工艺步骤(1)使用的废气预处理装置1、工艺步骤(2)和(5)使用的尾气预热及烟气一次冷却器2、工艺步骤(3)使用的RTO焚烧炉3、工艺步骤(6)和(8)使用的烟气二次冷却器4、工艺步骤(7)使用的烟气冷却脱酸装置5和工艺步骤(9)使用的沸石分子筛吸附装置6,所述尾气预热及烟气一次冷却器2和烟气二次冷却器4都为换热器,所述废气预处理装置1通过废气主风机7与尾气预热及烟气一次冷却器2一端相连,经RTO焚烧炉3焚烧处理后的烟气依次经过尾气预热及烟气一次冷却器2降温端、烟气二次冷却器4降温端、烟气冷却脱酸装置5、烟气二次冷却器4升温端和沸石分子筛吸附装置6,所述RTO焚烧炉3的炉膛和炉底通过管道都与高温反烧风机8一端相连,所述高温反烧风机8另一端通过管道与RTO焚烧炉3的蓄热床层相连,在所述烟气二次冷却器4和沸石分子筛吸附装置6之间设有引风机Ⅰ9,在所述沸石分子筛吸附装置6和废气主风机7前端之间设有引风机Ⅱ10。

本发明循环利用低温烟气余热,提高废气的入炉温度,减少入炉废气中的高废沸物在蓄热床上的吸附着床,从而减少因排烟时高废沸物被脱附,提高废气的入炉温度,减少胺类有机物分解产物氨在蓄热床有被吸附而直接进入炉膛分解,减少铵盐合成的氨源,减少铵盐颗粒在蓄热床层集聚引起堵塞,采用高温烟气强制循环,将蓄热床层内集聚的铵盐颗粒升华并送入炉膛燃烧分解,防止铵盐再生成,采用沸石分子筛对焚烧降温后的烟气进行吸附,将焚烧后的烟气进行二次有机物去除,满足有机物总去除效率达到99.8%以上,吸附了有机物的沸石分子筛再采用高温脱附的方式进行脱附,脱附产生的尾气合并送焚烧焚烧,沸石分子筛重复循环利用,系统实现无二次污染物产生,烟气中残余的沸点为100~150℃的有机物可以有效去除。

本发明提供了一种思路及方法,具体实现该技术方案的方法和途径很多,以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围,本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

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