[發明專利]含氰類、烴類和NOx的工業廢氣一體化凈化方法及系統

有效

• 申請號: 201610019224.6
• 申請日: 2016-01-12
• 公開（公告）號: CN105605595B
• 公開（公告）日: 2017-12-29
• 發明（設計）人: 陳標華;張潤鐸;張傑;史東軍;李英霞
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: F23G7/07
• 分類號: F23G7/07
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司11002
• 代理人: 王文君

技術領域

本發明屬于廢氣凈化領域，具體涉及一種采用組合催化劑分段選擇催化燃燒技術，處理丙烯腈生產裝置所產生的廢氣的一體化凈化處理工藝。

背景技術

石化行業和碳纖維行業的企業，如丙烯腈廠、合成橡膠廠、有機玻璃廠、碳纖維廠、碳素廠等，這些企業排放的廢氣中不僅含有烴類 (C_xH_y)，氮氧化物(NO_x)，還含有如丙烯腈、氫氰酸和乙腈等含氰類(R-CN)物質的劇毒廢氣，直接排放必然引起嚴重的環境污染問題。

我國目前化工行業尾氣處理通常采用直接排放或直接燃燒法處理，無法保證企業可持續發展的要求，而催化燃燒技術具有起燃溫度低，余熱可回收，能耗低，選擇性好等優點，必然是今后石化行業和碳纖維行業含氰廢氣凈化技術的主流。

針對丙烯腈生產裝置，通常采用丙烯氨氧化法生產，在最終排放的尾氣中通常含有丙烯腈、乙腈和HCN等含氰基物質，同時由于原料氣丙烯不純，尾氣中通常伴有丙烷、乙烷、未完全轉化的丙烯以及其他烴類物質，另外還含有一定量氮氧化物、一氧化碳等對環境有危害的組分。由于尾氣中可燃燒放熱組分復雜、濃度低、毒性高、氣體量大，采用一般工藝不能滿足環保要求。

針對丙烯腈尾氣治理技術，目前主要有熱力焚燒工藝和催化氧化兩種工藝。熱力焚燒的缺點是需要補充大量的燃料，運行成本較高，且在高溫條件下運行，易將含氰類(R-CN)物質轉變為NO_x，同時尾氣中部分N₂被高溫氧化生成NO_x，易造成二次污染，需要后續增加 NH₃-SCR裝置繼續脫除，對工藝參數及脫除效果要求較高，工藝較為復雜。而采用催化氧化法，在催化劑的作用下，可使污染物在低溫且不需要補充額外燃料情況可將其脫除。專利CN1903415報道，采用催化氧化處理工藝，將丙烯腈吸收塔排放尾氣中的烴類物質轉變成二氧化碳和水，但沒有考慮含R-CN氧化轉變為NO_x和本身含有NO_x的脫除。雖然尾氣中的氮氣不會繼續轉變為NO_x，但其NO_x排放同樣超標。專利CN101362051A公開報道了一種丙烯腈裝置尾氣處理工藝，采用以貴金屬蜂窩為催化劑的氧化反應器和采用釩/鎢/鈦蜂窩陶瓷為催化劑的NH₃-SCR反應器，兩種反應器組合脫除污染物。此工藝前部分反應器為氧化反應，是將烴類物質、CO和R-CN完全氧化，生產CO₂、 H₂O和NO_x，后段則繼續采用氨氣為還原劑，選擇催化還原NO_x。此工藝不僅同時需要兩臺反應器，工藝流程長，前期設備投資大，還在運行過程中消耗了大量的氨氣，同時前段中R-CN轉化為NO_x，增加了 NH₃-SCR裝置的負荷，又面臨NH₃泄漏和溢流的危險，形成NH₃過多排放，造成新的污染源。因此，此工藝仍有提升的空間。

負載型貴金屬催化劑因其強氧化性，對烴類物質的脫除效果極佳，但對含氰類物質(R-CN)的脫除不具有生成氮氣的選擇性，因此當尾氣中含氰類物質排放量大時，極易造成尾氣NO_x的含量排放超標。由于烴類含量高時，反應放熱量大，催化劑床層溫度很容易超過 550℃，此溫度下含氮物質極易轉化為NO_x，因此采用貴金屬催化劑時尾氣中NOx含量較高。據了解，丙烯腈生產排放尾氣經貴金屬催化劑床層后，尾氣NO_x濃度有時高達1000mg/m³，后續為脫除NO_x，必須增設NH₃-SCR反應器。尾氣含較高濃度的NO_x，不僅增加了NH₃的消耗，而且對SCR催化劑的脫除效率提出更高要求。釩/鎢/鈦類型的催化劑也存在危害環境的風險。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的存在的不足之處，提供一種含氰類、烴類和氮氧化物的廢氣一體化凈化處理方法。

本發明的另一目的是提出一種含氰類、烴類和氮氧化物的工業廢氣一體化凈化處理系統。

實現本發明上述目的技術方案為：

一種含氰類、烴類和氮氧化物的工業廢氣一體化凈化方法，所述廢氣是含有多組分污染物的工業廢氣，包括步驟：