一种银法生产甲醛装置的尾气处理系统及其处理方法与流程

本发明涉及甲醛生产装置，尤其涉及一种银法生产甲醛装置的尾气处理系统及其处理方法。

背景技术：

氧化脱氢法(银法)甲醛装置产生的尾气(主要污染物成分：h2、co、甲醛、甲醇、甲烷等)，通常采用热力焚烧法处理，热力焚烧法处理效率较低，且尾气在热力焚烧处理过程中，受燃烧器结构、炉膛型式、燃烧温度、负荷波动等影响，污染物成分燃烧不完全，从而使排放的气体中的污染物含量较难达到国家排放要求。

技术实现要素：

本申请人针对以上缺点，进行了研究改进，提供一种银法生产甲醛装置的尾气处理系统及其处理方法。

本发明所采用的技术方案如下：

一种银法生产甲醛装置的尾气处理系统，包括尾气处理器，所述尾气处理器包括自下向上依次设置的燃烧室、第一蒸汽换热段、催化焚烧室、第二蒸汽换热段、空气换热段、尾气换热段和排气烟囱，所述燃烧室设置补尾气口，补尾气口与尾气换热段的尾气出口连接，尾气换热段还通过尾气进口连接吸收塔，燃烧室和催化焚烧室均设置补空气口，所述补空气口与空气换热段的空气出口连接，空气换热段还通过空气进口连接风机，所述第一、第二蒸汽换热段均设置热水进口和蒸汽出口，所述催化焚烧室设置催化剂床层。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述尾气进口与吸收塔之间还设置尾气液封槽，所述尾气液封槽设置补液口和排液口，所述排液口连接污水处理系统。

所述热水进口和蒸汽出口均连接汽包，所述汽包还设置供水口和供蒸汽口。

所述供蒸汽口分别连接甲醛生产系统和蒸汽总管。

一种银法生产甲醛装置的尾气处理方法，包括以下步骤：

1)热力焚烧：银法生产甲醛装置系统，吸收塔产生尾气，尾气进入燃烧室，同时向燃烧室补充适量空气以补足氧气，即可进行热力焚烧，将尾气中的尾气中的氢气、一氧化碳和甲烷、甲醇和甲醛被氧化，转化成为二氧化碳和水，化学反应方程式如下：

2h2+o2→2h2o

2co+o2→2co2

2ch3oh+3o2→2co2+4h2o

hcho+o2→co2+h2o

ch4+2o2→co2+2h2o

产生800～1000℃高温尾气；

2)热力焚烧余热回收：热力焚烧后的尾气进入第一蒸汽换热段，通过热水吸收尾气余热，产生蒸汽；

3)催化焚烧：热力焚烧后的尾气吸收余热后，进入催化焚烧室，同时向催化焚烧室补充适量空气以补足氧气，并通过催化剂床层内的催化剂进行催化，即可进行催化焚烧，尾气中的剩余的氢气、一氧化碳和甲烷、甲醇和甲醛等被氧化，转化成为二氧化碳和水，化学反应方程式如下：

2h2+o2→2h2o

2co+o2→2co2

2ch3oh+3o2→2co2+4h2o

hcho+o2→co2+h2o

ch4+2o2→co2+2h2o

产生400～500℃高温尾气；

4)催化焚烧余热回收：热力焚烧后的尾气进入第二蒸汽换热段，通过热水吸收尾气余热，产生蒸汽；

5)空气预热：风机将空气送入空气换热段与从第二蒸汽换热段进入空气换热段内的尾气进行换热，提高空气温度，并将预热的空气送入燃烧室和催化焚烧室，补充氧气；

6)尾气预热：吸收塔来的尾气进入尾气换热段，与从空气换热段进入尾气换热段内的尾气进行换热，提高尾气温度，并将预热的尾气送入燃烧室，进行热力燃烧；

7)尾气排放：通过热力焚烧和催化焚烧处理后的洁净尾气最终从排气烟囱排放出去。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述第一、第二蒸汽换热段产生的蒸汽压力为0.2～0.4mpa低压蒸汽，可供甲醛系统使用或供给蒸汽用户。

所述预热的空气的温度范围为150～200℃。

所述预热的尾气的温度范围为80～100℃。

所述从排气烟囱排放出去的洁净尾气的温度范围为50～60℃。

本发明的有益效果如下：

1)银法甲醛装置产生的尾气，采用热力焚烧和催化焚烧相结合的工艺系统处理后，排放到气体中的污染物含量可以达到国家排放要求。

2)尾气预先经过热力焚烧法处理，然后再进入催化焚烧系统处理，这样可以减少催化焚烧系统贵金属催化剂的用量，进而缩小反应器的设备尺寸。

3)在处理过程中充分回收利用反应热。

附图说明

图1为本发明的银法生产甲醛装置的尾气处理系统的系统示意图。

图2为本发明的银法生产甲醛装置的尾气处理系统精馏塔的结构示意图。

图中：1、燃烧室；11、补尾气口；12、补空气口；2、第一蒸汽换热段；21、热水进口；22、蒸汽出口；3、催化焚烧室；31、催化剂床层；4、第二蒸汽换热段；5、空气换热段；51、空气出口；52、空气进口；53、风机；6、尾气换热段；61、尾气出口；62、尾气进口；7、排气烟囱；8、尾气液封槽；81、补液口；82、排液口；9、汽包；91、供水口；92、供蒸汽口。

具体实施方式

下面结合附图，说明本实施例的具体实施方式。

如图1、图2所示，本实施例的银法生产甲醛装置的尾气处理系统，包括尾气处理器，尾气处理器包括自下向上依次设置的燃烧室1、第一蒸汽换热段2、催化焚烧室3、第二蒸汽换热段4、空气换热段5、尾气换热段6和排气烟囱7，燃烧室1设置补尾气口11，补尾气口11与尾气换热段6的尾气出口61连接，尾气换热段6设置尾气进口62，尾气进口62通过尾气液封槽8连接吸收塔，尾气液封槽8设置补液口81和排液口82，排液口82连接污水处理系统，通过尾气液封槽8可防止尾气泄露，燃烧室1和催化焚烧室3均设置补空气口12，补空气口12与空气换热段5的空气出口51连接，空气换热段5还通过空气进口52连接风机53，第一、第二蒸汽换热段2、4均设置热水进口21和蒸汽出口22，热水进口21和蒸汽出口22均连接汽包9，汽包9还设置供水口91和供蒸汽口92，供蒸汽口92分别连接甲醛生产系统和蒸汽总管，使产生的蒸汽即可供给甲醛生产系统使用又可供给蒸汽用户，催化焚烧室3设置用于放置贵金属催化剂的催化剂床层31。

实施例一的银法生产甲醛装置的尾气处理方法，包括以下步骤：

1)热力焚烧：银法生产甲醛装置系统，吸收塔产生尾气，尾气进入燃烧室1，同时向燃烧室1补充适量空气以补足氧气，即可进行热力焚烧，将尾气中的尾气中的氢气、一氧化碳和甲烷、甲醇和甲醛被氧化，转化成为二氧化碳和水，化学反应方程式如下：

2h2+o2→2h2o

2co+o2→2co2

2ch3oh+3o2→2co2+4h2o

hcho+o2→co2+h2o

ch4+2o2→co2+2h2o

产生800℃高温尾气；

首次开车时，用电子点火器点火，使尾气和空气反应，装置正常运行过程中，空气和尾气分别在空气换热段5和尾气换热段6预热后再进入燃烧室进行热力焚烧；

2)热力焚烧余热回收：热力焚烧后的尾气进入第一蒸汽换热段2，通过热水吸收尾气余热，产生0.2～0.4mpa低压蒸汽，可供甲醛系统使用或供给蒸汽用户；

3)催化焚烧：热力焚烧后的尾气吸收余热后，进入催化焚烧室3，同时向催化焚烧室3补充适量空气以补足氧气，并通过催化剂床层31内的催化剂进行催化，即可进行催化焚烧，尾气中的剩余的氢气、一氧化碳和甲烷、甲醇和甲醛等被氧化，转化成为二氧化碳和水，化学反应方程式如下：

2h2+o2→2h2o

2co+o2→2co2

2ch3oh+3o2→2co2+4h2o

hcho+o2→co2+h2o

ch4+2o2→co2+2h2o

产生400℃高温尾气；

4)催化焚烧余热回收：热力焚烧后的尾气进入第二蒸汽换热段4，通过热水吸收尾气余热，产生0.2～0.4mpa低压蒸汽，可供甲醛系统使用或供给蒸汽用户；

5)空气预热：风机53将空气送入空气换热段5与从第二蒸汽换热段4进入空气换热段5内的尾气进行换热，将空气加热至150℃，并将预热的空气送入燃烧室1和催化焚烧室3，补充氧气；

6)尾气预热：吸收塔来的尾气进入尾气换热段6，与从空气换热段5进入尾气换热段6内的尾气进行换热，将尾气加热至80℃，并将预热的尾气送入燃烧室1，进行热力燃烧；

7)尾气排放：通过热力焚烧和催化焚烧处理后的洁净尾气，并经过第一、第二蒸汽换热段2、4、空气换热段5和尾气换热段6吸收热力后，产生50℃的洁净空气最终从排气烟囱7排放出去。

实施例二的银法生产甲醛装置的尾气处理方法，包括以下步骤：

1)热力焚烧：银法生产甲醛装置系统，吸收塔产生尾气，尾气进入燃烧室1，同时向燃烧室1补充适量空气以补足氧气，即可进行热力焚烧，将尾气中的尾气中的氢气、一氧化碳和甲烷、甲醇和甲醛被氧化，转化成为二氧化碳和水，化学反应方程式如下：

2h2+o2→2h2o

2co+o2→2co2

2ch3oh+3o2→2co2+4h2o

hcho+o2→co2+h2o

ch4+2o2→co2+2h2o

产生900℃高温尾气；

首次开车时，用电子点火器点火，使尾气和空气反应，装置正常运行过程中，空气和尾气分别在空气换热段5和尾气换热段6预热后再进入燃烧室进行热力焚烧；

2)热力焚烧余热回收：热力焚烧后的尾气进入第一蒸汽换热段2，通过热水吸收尾气余热，产生0.2～0.4mpa低压蒸汽，可供甲醛系统使用或供给蒸汽用户；

3)催化焚烧：热力焚烧后的尾气吸收余热后，进入催化焚烧室3，同时向催化焚烧室3补充适量空气以补足氧气，并通过催化剂床层31内的催化剂进行催化，即可进行催化焚烧，尾气中的剩余的氢气、一氧化碳和甲烷、甲醇和甲醛等被氧化，转化成为二氧化碳和水，化学反应方程式如下：

2h2+o2→2h2o

2co+o2→2co2

2ch3oh+3o2→2co2+4h2o

hcho+o2→co2+h2o

ch4+2o2→co2+2h2o

产生450℃高温尾气；

4)催化焚烧余热回收：热力焚烧后的尾气进入第二蒸汽换热段4，通过热水吸收尾气余热，产生0.2～0.4mpa低压蒸汽，可供甲醛系统使用或供给蒸汽用户；

5)空气预热：风机53将空气送入空气换热段5与从第二蒸汽换热段4进入空气换热段5内的尾气进行换热，将空气加热至175℃，并将预热的空气送入燃烧室1和催化焚烧室3，补充氧气；

6)尾气预热：吸收塔来的尾气进入尾气换热段6，与从空气换热段5进入尾气换热段6内的尾气进行换热，将尾气加热至90℃，并将预热的尾气送入燃烧室1，进行热力燃烧；

7)尾气排放：通过热力焚烧和催化焚烧处理后的洁净尾气，并经过第一、第二蒸汽换热段2、4、空气换热段5和尾气换热段6吸收热力后，产生55℃的洁净空气最终从排气烟囱7排放出去。

实施例三的银法生产甲醛装置的尾气处理方法，包括以下步骤：

1)热力焚烧：银法生产甲醛装置系统，吸收塔产生尾气，尾气进入燃烧室1，同时向燃烧室1补充适量空气以补足氧气，即可进行热力焚烧，将尾气中的尾气中的氢气、一氧化碳和甲烷、甲醇和甲醛被氧化，转化成为二氧化碳和水，化学反应方程式如下：

2h2+o2→2h2o

2co+o2→2co2

2ch3oh+3o2→2co2+4h2o

hcho+o2→co2+h2o

ch4+2o2→co2+2h2o

产生1000℃高温尾气；

首次开车时，用电子点火器点火，使尾气和空气反应，装置正常运行过程中，空气和尾气分别在空气换热段5和尾气换热段6预热后再进入燃烧室进行热力焚烧；

2)热力焚烧余热回收：热力焚烧后的尾气进入第一蒸汽换热段2，通过热水吸收尾气余热，产生0.2～0.4mpa低压蒸汽，可供甲醛系统使用或供给蒸汽用户；

3)催化焚烧：热力焚烧后的尾气吸收余热后，进入催化焚烧室3，同时向催化焚烧室3补充适量空气以补足氧气，并通过催化剂床层31内的催化剂进行催化，即可进行催化焚烧，尾气中的剩余的氢气、一氧化碳和甲烷、甲醇和甲醛等被氧化，转化成为二氧化碳和水，化学反应方程式如下：

2h2+o2→2h2o

2co+o2→2co2

2ch3oh+3o2→2co2+4h2o

hcho+o2→co2+h2o

ch4+2o2→co2+2h2o

产生400℃高温尾气；

4)催化焚烧余热回收：热力焚烧后的尾气进入第二蒸汽换热段4，通过热水吸收尾气余热，产生0.2～0.4mpa低压蒸汽，可供甲醛系统使用或供给蒸汽用户；

5)空气预热：风机53将空气送入空气换热段5与从第二蒸汽换热段4进入空气换热段5内的尾气进行换热，将空气加热至200℃，并将预热的空气送入燃烧室1和催化焚烧室3，补充氧气；

6)尾气预热：吸收塔来的尾气进入尾气换热段6，与从空气换热段5进入尾气换热段6内的尾气进行换热，将尾气加热至100℃，并将预热的尾气送入燃烧室1，进行热力燃烧；

7)尾气排放：通过热力焚烧和催化焚烧处理后的洁净尾气，并经过第一、第二蒸汽换热段2、4、空气换热段5和尾气换热段6吸收热力后，产生60℃的洁净空气最终从排气烟囱7排放出去。

实施例一、二、三的银法生产甲醛装置的尾气处理方法去除率如下：

银法甲醛装置产生的尾气中各组分含量如下表所示：

热力焚烧处理前、后，其中各组分含量以及去除率如下表所示：

催化焚烧处理前、后，其中各组分含量以及去除率如下表所示：

以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在不违背本发明的基本结构的情况下，本发明可以作任何形式的修改。