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蓄热式热力氧化法在顺酐废气处理中的应用

文档作者：曹进吴梅霞2 文档来源： 1．镇江新区环境保护局环境监察大队 2．丹阳市环境保护科技咨询服务中心		点击数：	更新时间： 2025年04月26日
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2016年第4期(总第127期)
协i夏占节钍
ENERGY AND ENERGY CONSERVATl0N 2016年4月
蓄热式热力氧化法在顺酐废气处理中的应用
曹进，，吴梅霞2
(1．镇江新区环境保护局环境监察大队，江苏镇江212132；2．丹阳市环境保护科技咨询服务中心，江苏丹阳212300)
摘要： 叙述了现有顺酐废气处理工艺存在的问题，及蓄热燃烧法的工作原理、系统组成和工艺特点，分析了顺酐废
气组分及多室RTO焚烧工艺流程、焚烧设备的工程设计、废气排放浓度及排放标准，指出，在分析化工企业生产顺丁烯
二酸酐过程中产生的有机废气的来源、组分和气量的基础上，通过安装RTO焚烧炉对该类废气进行焚烧处理，完成了对
上述工艺废气的高效处置。
关键词： 蓄热式热力氧化法；顺酐废气；处理技术；应用
中图分类号：TQ245 文献标识码： A 文章编号： 2095—0802一(2016)04—01 10—03
Application of Regenerative Thermal Oxidation Treatment Process in Maleic Acid Waste Gas
CA0 Jinl．WU Meixia2
(1．Environmental Inspection Team，Zhenjiang New District Environmental Protection Bureau，Zhenjiang 21 21 32，Jiangsu，China
2．Danyang Environmental Protection Science and Technology Consulting Service Center，Danyang 21 2300，Jiangsu，China)
Abstract：Existing problems of current maleic acid waste gas treatment technology，the working principle，system composition
and technological characteristics of the regenerative combustion method were described，and maleic anhydride gas components，
muhicellalar RTO burning process，burning equipment engineering design，exhaust emission concentration and emission standards
were analyzed in this paper．It pointed out that the high treatment efficiency of the organic waste gas was realized by installing
multi chamber RTO furnace to perform incineration disposal of this kind of waste
gas based on the analysis of the source，physical
characteristics and the gas volume of mahie acid waste gas which discharged from chemical enterprises．
Key words：regenerative thermal oxidation process；maleic acid waste gas；treatment technology；application
0引言
当前，国内外有机废气的处理方式主要有生物处
理法、热破坏法、吸附法、液体吸收法、冷凝回收法、
变压吸附分离与净化法和氧化法等工艺[1]，其中氧化法
又可分为催化氧化法和热氧化法两种，催化氧化法中
的催化剂有贵金属催化剂(如Pt、Pd)和非贵金属催化
剂(女llMn02)，热氧化法主要分为热力燃烧式、间壁式
和蓄热式三种方式，主要区别在于热量的回收方式上。
对于生产过程中产生的有毒有害且不需回收的VOC。
(挥发性有机物)废气，热氧化法是前最适合的处理技
术和方法，且产生的余热还可综合利用，减少能源消
耗，该法现已广泛应用于电子、汽车、化工、制药等
行业的废气治理领域[21。
1 现有顺酐废气处理工艺存在的问题
顺丁烯二酸酐(以下简称顺酐)在生产过程中，
会产生大量含有苯、二甲苯、顺酐、CO等污染物的气
体，为减少上述污染物对周边环境的影响，原有废气
处理措施为一级水夹套初冷、二级冷冻盐水夹套深冷，
通过苯、二甲苯、顺酐的溶点低的物理特性去除大部
分苯、二甲苯、顺酐后，再经活性炭吸附二级处理，
进一步去除过苯、二甲苯、顺酐等残留物。但因该废
收稿日期：2015—12—23
第一作者简介：曹进，1974年生，男，江苏无锡人，2007年毕业
于上海交通大学公共管理专业，硕士，工程师。
·llO·
气处理方法处理效果不稳定，易造成二次污染，因此
无法从根本上解决顺酐废气处理问题，而造成苯、二
甲苯不能稳定达标排放的主要原因是活性炭吸附容量
易饱和，特别是尾气中含水，活性炭吸水后不能吸附
苯、二甲苯，此外活性炭吸水后与有机物结块易局部
造成堵塞，系统不能正常运行，构成安全隐患。若将
原有废气处理方式(冷凝+活性炭吸附)变更为蓄热式
热氧化处理工艺，废气中的苯、二甲苯、CO、顺酐等
成分将得到高效处理，从而实现稳定达标排放。
2蓄热燃烧法的工作原理系统组成和工艺特点
2．1工作原理
在有机废气净化方法中，蓄热燃烧法是目前很有
发展前景的VOC。废气治理方法，在欧美发达国家，
RTO炉(蓄热式热力焚化炉)已在整治VOC。废气净化
范围内起到主导地位，其基本原理是VOC。与O：发生氧
化反应，生成CO：和H：O，化学方程式为：
800℃～l 100℃
口C，H√D：+602_————————————。cC02+dH20
其中o、b、C、d为方程式中的配平系数，随着VOC。分
子量的不同而发生变化。
该法所用的装置蓄热式热力氧化器“Regenerative
Thermal Oxidizer” (简称RTO)，在充分满足燃烧过程
的必要条件下，燃烧法可使有害物质达到完成燃烧氧
化。它主要是由陶瓷蓄热床、自动控制阀、燃烧室和
控制系统等组成(3】，其主要特征是蓄热床底部的自动控
万方数据
2016年第4期曹进，等：蓄热式热力氧化法在顺酐废气处理中的应用2016年4月
制阀分别与进气总管和排气总管相连，蓄热床通过换
向阀交替换向，将由燃烧室出来的高温气体热量蓄留，
并预热进入蓄热床的有机废气，采用陶瓷蓄热材料吸
收、释放热量，预热到一定温度的有机废气在燃烧室
发生氧化反应，生成CO：和H：O，得到净化。同时，利
用燃烧室蓄热陶瓷耐高温、吸热快、散热快的特性，
回收洁净的余热应用于生产工序，节约能源的消耗，
RTO热回收效率一般可达90％以上，由于RTO热效率很
高，通常只需补充少量辅助燃料，当废气中有机物浓
度达到一定值时即可实现自供热操作。
2．2系统组成
基本的RTO系统由1个公共燃烧室、2台或多台蓄热
室、1套换向装置和相配套的控制系统组成。根据结构
不同，典型的RTO装置可分为两室RTO、三室和多室
RTO等。两室RTO是实现蓄热式热量回收的最基本结
构，热量回收率超过95％，VOCsi争化率可达99％，但在
切换气流流动方向时，会有部分未经处理的VOC。逸出
到大气中，造成二次污染；三室RTO的操作原理是在1
个蓄热室进气、1个蓄热室排气的同时，1个蓄热室处
于吹扫状态，三室RTO可用于小到中等的废气流量，一
般当废气量大于6 000 Nm3／h，为保证气流的均匀分布
和传热效率，应过渡到五室，当处理气量更大时，可
用七室，本文中的废气处理量经测算达到15 000 Nm3／h，
气量较大，因此选用多室RTO炉。
2-3工艺特点
RTO适用于处理2 g／m3～8 g／m3浓度的有机废气，
对于低热值气体浓度可达12 g／m3，特别适用于难分解
组分的焚烧，且净化率较高(多室>99．9％，两室95％
～98％)，其次，RTO可适应废气中VOCS的组分和浓度
的变化波动，且对废气中夹带少量灰尘、固体颗粒不
敏感，RTO另一个显著特点是热回收率高，减少燃料的
补充，节约了运行费用，因此，对处理量大、有机物
含量低的碳氢化合物有机废气，效果十分显著，但不
适用于处理含有较多硅树脂、含s、含cl、含卤素的有
机物。
3顺酐废气组分及多室RTO焚烧工艺流程
3．1顺酐废气组分
顺酐装置的氧化催化剂在使用过程中，会随着处
理量的累积导致催化性能下降，从而会有微量苯氧化
不完全，造成二次污染，顺酐车间氧化废气的主要成
分为CO、cO：及少量的苯、二甲苯、顺酐等，其中CO、
苯、二甲苯、顺酐为易燃物质，通过RTO炉进行燃烧处
理具备工艺可行性。
3．2多室RTO焚烧工艺流程
顺酐吸收塔废气(约45℃左右)首先经旋风除雾
器去除夹带水后，经阻火器进入气体分布室，经平均
分配后进入蓄热室1～6吸收蓄热体中储存的热量，废
气预热至U650℃左右，预热后的废气进入热氧化室高
温氧化分解，在热氧化室，氧化温度维持在800℃左
右，烟气停留时间大于1．2 s，确保废气中所含有机物
充分氧化分解为CO：、H：O等无害气体，产生的高温烟
气一部分进入蓄热室8～12通过直接接触放热给蓄热体
储存热量，同时烟气温度降至80℃左右，蓄热室出来
的烟气进入气体分布室，经平均分配后由烟道进人烟
囱。另一部分高温烟气通过热氧化室烟道支路进入余
热锅炉换热，将4．0 MPa(压力表指示的压力)、104 oC
的锅炉给水加热成2．5 MPa(压力表指示的压力)、226
℃的饱和蒸汽，换热后的烟气温度降至160 oC左右后
经烟囱排放到大气中去。
通过反吹风机抽取余热锅炉出来的部分烟气到蓄
热室7进行吹扫，排除蓄热室7中残留的废气。切换时
间到达后，通过自动控制装置，打开蓄热室1的排烟气
阀门，同时关闭蓄热室7的排烟气阀门，再打开蓄热室
7的废气进口阀门，关闭蓄热室8的废气进口阀门，打
开蓄热室8的废气吹扫阀门，一定时间后关闭蓄热室8
的废气吹扫阀门。焚烧处理工艺流程示意图见图1。
35m高排气筒
(FQ一0001)
-
一
l 省煤器l
-
l余热锅炉I
图1 焚烧处理工艺流程示意图
4工程设计
a)焚烧炉。热氧化炉燃烧氧化温度维持在800 oC
左右，设计热氧化室燃烧主反应停留时间，其燃烧停
留时间大于1．2 s；
b)烟囱。废气排放量以15 000 NmJh计，烟囱气
流速度按10 m／s～15 m／s计算，现有烟囱中3 020 mmx
35 000 mm满足GB 5005 1-2002烟囱设计规范要求；
c)顺酐废气通过蓄热式焚烧炉焚烧处理，在确保
废气处理系统正常运行管理下，能大幅度降低废气中
的有机污染物排放量；
d)废气量评估情况见表1。
由表1可知，顺酐车间氧化废气中主要有机污染因
子为苯、顺酐等物质，尾气中的有机成分能完成氧化
分解，顺酐废气处理量为15 000 Nm3／h，按冷风管的通
风风管流速8 m／s～12 m／s计算，现有进气口管路西l 800
mm管径满足焚烧工艺要求；
e)根据相关设计规范进行设计[41，焚烧设备的设计
参数见表2；
D顺酐氧化废气治理焚烧处理前后组分隋况见表3。
甲；豳l审：由
万方数据
2016年第4期协源占予钍2016年4月
表1废气量评估情况
重量百分比排放量体积百分比流量
序号介质
％ kwh ％ Nm3m
1 蓉0．058 3 110．36 O．02l 31．07
2 C0 1．724 3 212．14 l，712 5 2 568，21
3 顺丁烯二酸0．074 13．93 O．00l 8 3．21
4 02 15．153 7 28 592．14 13．342 9 20 014．29
5 C02 2．269 9 4 282．5 1．453 2 179．29
6 H20 5．151 l 9 718．93 8．054 2 12．81．43
7 N2 75．657 142 749．64 75．414 7 113 122．5
总计100 188 679．64 100 150 000
表2焚烧设备设计参数
序号处理设施名称数量技术参数
17 290 mmx5 410 mm×8 970 mm：处理气
l 蓄热式热氧化器1套
量15 000 Nm‰
2 旋风除雾器1套币2 500 mmxl0 200lnln
Q23／930—10．9—2．5蒸汽压力2．5 MPa，蒸
3 余热锅炉1套
汽量10．9 t／ll
4 烟囱1套西3 020 minx35 Ooo nlln
表3顺酐氧化废气治理焚烧处理前后组分情况
处理前废气组分含量处理后尾气组分占比
含量体积百分比
名称名称
m∥m3 ％
蓉10 02 lO．93
二甲苯5 C02 4．35
C0 2 008 H20 10．82
顺酐42．7 N2 73．52
5废气排放浓度及排放标准
RTO焚烧炉燃烧尾气应满足GB 16297--2002大气
污染物综合排放标准中表2一．--级排放标准圈、GB 9078—
199632业炉窑大气污染物排放标准Iq、GB 14554--93恶
臭污染物排放标准同、GB 3095--2012环境空气质量标
准[8]等相关要求，因废气中顺丁烯二酸不具备监i见0条
件，改测非甲烷总烃，监测结果显示，苯和二甲苯已完
全燃烧，无法检出，非甲烷总烃由焚烧前的130 mg／m3
减少为焚烧后的1．07 mg／m3，去除率达95％以上，CO浓
度由焚烧前的1．83 X 104 m∥m3大幅度降低为焚烧后的
403 m影m3，去除率达99．9％以上，废气排放浓度及排放
标准及见表4。
表4废气排放浓度及排放标准毫克／立方米
序号污染物名称排放浓度新扩改建现有
1 袁来检出o．4 O．5
2 二甲苯耒检出1．2 1．5
3 非甲烷总烃1．07(达标) 4．0 5．O
4 C0 403
6结语
通过对顺丁烯二酸酐车间氧化废气进行焚烧处理，
废气中的苯、二甲苯、顺酐处理效率达到95％以上，
CO处理效率达至1199％以上。鉴于蓄热式执氧化处理技
术相对于传统废气处理技术具有明显优势，该技术在
国外已非常成熟，而在国内的研究应用尚处于起步阶
段，未来，以资源化循环利用为目的的RTO技术将是
VOCs@理技术的发展趋势，在节约能源和减少污染的
情况下，还可获得可观的经济效益和社会效益，前景
相当广阔。
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(责任编辑：高志凤)
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(上接98页)
埋深度大和矿化度高时容易造成土壤盐渍化。有研究
人员对地下水长期观测并建立新疆部分地区盐碱地改
良分析，研究得出地下水埋深和地下水矿化度是决定
盐碱地改良难易程度的主要因素，并成正比关系。所
以，盐渍化程度越大，对植被生长负面影响也越大。
3结语
地下水与植被之间关系十分紧密，主要表现在地
下水水位、钙化度和盐渍化对植被影响方面。地下水
水位下降就容易出现荒漠化和沙漠化现象，直接会影
响植被的生长和分布。另外，当地下水的钙化度和盐
·112·
渍化升高时同样会对植被生长造成危害。所以，要不
断研究地下水水位下降的有效防控措施，并加强土壤
钙化和盐渍化防护，保护自然环境和促进生态平衡，
努力把中国建设成为一个绿色环保型国家。
参考文献：
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(责任编辑：季鑫)
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