魏博

摘 要：丙烯腈尾氣治理設(shè)施（AOGC）是目前國內(nèi)使用范圍較廣的環(huán)保設(shè)施，采用了催化劑氧化（CO）和選擇性催化氧化（SCO）的方式將丙烯腈吸收塔尾氣中非甲烷總烴，氮氧化物，丙烯腈，氫氰酸等各種有害氣體降低至國家標準，同時利用氧化產(chǎn)生的熱量產(chǎn)生低壓或者高壓蒸汽。

關(guān)鍵詞：丙烯腈尾氣治理;CO反應(yīng)器;AOGC裝置

丙烯腈尾氣治理設(shè)施（AOGC）工藝流程為從吸收塔頂部來的丙烯腈吸收塔尾氣進入設(shè)施后，首先經(jīng)分離出游離廢水，在與催化氧化所需的空氣混合后，經(jīng)尾氣換熱器加熱后進入CO反應(yīng)器，在一定的溫度條件下進行催化氧化反應(yīng)，將尾氣中的揮發(fā)性有機物轉(zhuǎn)化為二氧化碳、水及氮氧化物。從CO反應(yīng)器出來的反應(yīng)后氣體進入蒸汽過熱器、蒸汽發(fā)生器回收一定熱量后進入SCO反應(yīng)器，在催化劑作用下與氨進行選擇性催化反應(yīng)，氮氧化物及氧氣將氫氰酸、丙烯腈、乙腈和氨等物質(zhì)氧化，含氮物質(zhì)同時被轉(zhuǎn)化成N2、CO2和水，凈化尾氣經(jīng)換熱器回收熱量后經(jīng)煙囪排入大氣。

1 核心控制點和影響因素

1.1 CO反應(yīng)器運行溫度

CO反應(yīng)器的運行溫度決定了CO反應(yīng)器內(nèi)尾氣催化劑氧化的深度，即非甲烷總烴、丙烯腈等污染物的去除率。CO反應(yīng)器也是AOGC設(shè)施的核心熱量來源，在正常運行期間，對于裝置的熱平衡是核心的作用。CO溫度過高則可以燒毀催化劑的反應(yīng)器，過低反應(yīng)則不充分。

由于其熱量來源于尾氣在CO反應(yīng)器內(nèi)氧化放熱，因此對其溫度影響核心影響因素為催化劑的性能和尾氣在CO反應(yīng)器內(nèi)的接觸時間。此外，便是尾氣入反應(yīng)器的溫度、氧氣充裕度和尾氣組成。就氧氣而言，只要保證尾氧在2%以上，基本都可以保證有機物的充分反應(yīng)。尾氣入反應(yīng)器溫度是由尾氣換熱器換熱量決定，控制凈化尾氣進入尾氣換熱器的流量就可以控制尾氣入反應(yīng)器的溫度。

尾氣組成是影響CO反應(yīng)器溫度的重要因素。一般來說，在裝置正常生產(chǎn)的情況吸收塔尾氣組成基本穩(wěn)定，但是影響吸收塔尾氣組成的因素有很多，如吸收塔吸收水溫度、吸收水量、裝置主反應(yīng)器的反應(yīng)條件及主反應(yīng)器原料純度等。吸收水溫度的升高可以影響CO反應(yīng)器的溫度，一般裝置的吸收水溫度控制在3-4度，而該溫度升高對尾氣組成的影響時，還要考慮到吸收塔內(nèi)的熱交換，只有當(dāng)吸收塔內(nèi)吸收水在塔內(nèi)的溫度升高到12-14度時，吸收效果會急劇下降，CO反應(yīng)器的溫度會迅速升高，因此在考慮吸收水溫度升高時（如冰機停運），一旦該點溫度接近12度，即可將AOGC裝置停運，防止CO反應(yīng)器飛溫。吸收水流量對尾氣的組成也有很大的影響，但是由于吸收水量除非是機泵停運，否則不會有大的波動，這里不做詳細表述。主反應(yīng)器反應(yīng)條件及原料純度的變化對尾氣組成的影響也較大，就目前運行階段來看，當(dāng)主反應(yīng)器溫度低于設(shè)定溫度3-4度時，CO反應(yīng)器的溫度會有一個升高，壓力降低3-5kPa時，CO反應(yīng)器的溫度也會升高。原料的純度影響更為深遠，當(dāng)原料純度波動時，實際是影響了主反應(yīng)器的原料配比進而影響尾氣組成，這只是其一，最重要的是高純度原料條件下，可以使以上各個影響CO反應(yīng)器溫度的因素影響系數(shù)放大，也就是說，當(dāng)使用高純度原料丙烯時，CO反應(yīng)器的溫度控制將更為重要。

1.2 SCO反應(yīng)器溫度

SCO反應(yīng)器的溫度直接影響了排放的凈化尾氣中的氮氧化物、氫氰酸等指標。SCO反應(yīng)器是用氨和尾氣中的組分進行反應(yīng)，但是SCO的反應(yīng)器要求的溫度條件并不高，要比CO反應(yīng)器低100-200度（根據(jù)催化劑不同），一般來說SCO的溫度影響因素較為直接，即蒸汽發(fā)生器的尾氣出口的溫度，調(diào)解也較為簡單，即通過控制尾氣蒸汽發(fā)生器跨線的開度來控制。

2 核心設(shè)備

AOGC的核心設(shè)備有CO反應(yīng)器及催化劑，SCO反應(yīng)器及催化劑，蒸汽發(fā)生器，尾氣進料調(diào)節(jié)閥，尾氣換熱器跨線調(diào)節(jié)閥及補風(fēng)機。

兩個反應(yīng)器及催化劑直接決定了尾氣處理量和處理效果，這里不做過細說明，但是尾氣進料調(diào)節(jié)閥是生產(chǎn)運行中的核心調(diào)解設(shè)備，首先其控制了裝置主反應(yīng)器的運行壓力，對于主裝置的平穩(wěn)運行十分重要，其次它也是控制AOGC進料的控制閥，對于AOGC的平穩(wěn)運行也至關(guān)重要。該調(diào)節(jié)閥一旦故障發(fā)生動作，可以直接將AOGC停工，甚至可以導(dǎo)致主反應(yīng)器停工。就目前控制手段而言，該調(diào)節(jié)閥設(shè)定為無風(fēng)全開，并進行動作閥位限制，防止風(fēng)中斷后引起主裝置停工。尾氣換熱器的跨線閥由于直接影響CO反應(yīng)器的溫度控制，也是尤為重要。而風(fēng)機的平穩(wěn)運行更是AOGC正常運行充足氧氣的保證。

3 應(yīng)急控制及保障

AOGC裝置的應(yīng)急保護有兩個目標，一是保護AOGC催化劑，二是保護主裝置的平穩(wěn)運行。從以上兩個方面，可以建立以下幾個應(yīng)急保護聯(lián)鎖：①尾氣進料壓力及流量異常聯(lián)鎖：在尾氣進料壓力超高或者過低（分別對應(yīng)尾氣進料調(diào)節(jié)閥故障關(guān)閉和故障打開）并尾氣流量波動異常時，將AOGC裝置尾氣切換至煙道直接排放，同時停運風(fēng)機，以避免CO反應(yīng)器內(nèi)催化劑飛溫。必要可以加氮氣吹掃;②CO及SCO溫度保護聯(lián)鎖：目的在其他異常情況（如尾氣配比發(fā)生大幅變化），緊急將尾氣切至煙道排放，并停風(fēng)機，保護兩個反應(yīng)器溫度;③蒸汽發(fā)生器液位高液位及低液位聯(lián)鎖：目的是保護蒸汽系統(tǒng)及蒸汽發(fā)生器。

4 結(jié)語

在目前國家環(huán)保要求日趨嚴格的大形勢下，丙烯腈的環(huán)保裝置必然要進行更新的新建，AOGC裝置只是眾多環(huán)保設(shè)施中的一個，其平穩(wěn)運行實際上主要是依托于裝置的平穩(wěn)操作。但是輔助環(huán)保裝置對于裝置的異常波動相應(yīng)也是十分迅速的，因此在日常管理和操作中，必須充分分析各種因素對于輔助環(huán)保設(shè)施的影響，以達到環(huán)保裝置的平穩(wěn)，安全，達標運行。