化工工程設計方案

1、1 工程概述本系統(tǒng)采用氧化技術處理有機廢氣。廢氣與補氧空氣混合經尾氣換熱器預熱后與廢水換熱后進入催化反應器，在反應器中進行催化氧化反應，將有害的揮發(fā)性有機物轉化為二氧化碳和水，產生的煙氣經蒸汽過熱器和板式換熱器回收熱量后排入煙囪。煙氣排放標準按GB16297-1996大氣污染綜合排放標準實施。2 設計條件2.1 廢氣參數 1、廢氣處理量：41864kg/h即3381Nm3/h 2、廢氣的絕熱溫升：313 3、廢氣溫度：60 4、廢氣中污染物具體成分如下表：序號組成分子式分子量Wt%熱值（kJ/ Nm3）1氮N228.0183.2802氬Ar39.951.4103氧O2324.7704水H2O1

2、8.02605二氧化碳CO244.012.7806一氧化碳CO28.010.96126367乙烷C2H630.070.05635778丙烯C3H642.080.24864079丙烷C3H844.010.19102910甲醛CH2O30.030.061284111乙醛C2H4O44.050.024813012丙烯醛C3H4O56.060.116880313丙醛C3H6O58.080.027513014丙酮C3H6O58.080.017395615異丙酮C3H8O60.10.028070916醋酸C2H4O260.050.113512117丙烯酸C3H4O272.060.06570042.2 廢水

3、參數 1、廢水處理量：4180Kg/h 2、廢水絕熱溫升：377 3、廢水溫度：304、廢氣中污染物具體成分如下表：序號組成分子式分子量Wt%熱值（kJ/ Nm3）1水H2O18.0295.502甲苯C7H892.140.31665763醋酸C2H4O260.054351214丙烯酸C3H4O272.060.2570042.3 公用工程 1、飽和蒸汽 壓力：1.572Mpa 溫度：200 2、低壓蒸汽 壓力：0.395Mpa 溫度：143 3、電氣電氣：380V，50Hz，3相 儀表：220V，5OHz，1相 4、儀表空氣 壓力：0.7Mpa 溫度：常溫3 焚燒系統(tǒng)設計工藝要求及裝置組成3.1

4、 設計執(zhí)行規(guī)范 1、中華人民共和國環(huán)境保護法 （1989年） 2、工業(yè)企業(yè)噪聲控制設計規(guī)范 （GBJ87-1985） 3、工業(yè)企業(yè)設計衛(wèi)生標準 （TJ36-1979） 4、大氣污染物綜合控制標準 （GB16297-1996） 5、城市區(qū)域環(huán)境噪聲標準 （GB3096-1993） 6、工業(yè)企業(yè)廠界噪聲標準 （GB12348-2008） 7、化工管道設計規(guī)范 8、設備及管道設計通則3.2 設計工藝要求帶格式的：項目符號和編號3.2.1 工藝技術要求 1、采用催化燃燒方式，進行無焰燃燒，正常焚燒過程中無需任何燃料。 2、利用廢氣壓力直接將廢氣預熱后送至爐內催化床焚燒，操作方便。 3、運行過程中，通過

5、調節(jié)補氧風量，確保催化反應器的煙氣溫度穩(wěn)定在設計范圍內。 4、焚燒系統(tǒng)應滿足所要求運行工況下能完全焚燒廢氣，并將廢氣中的C、H、O完全地轉變?yōu)镃O2、H2O等無害物質。 5、正常運行時產生25t/h，1.572Mpa過熱蒸汽（200過熱到250）。 6、采用PLC全自動運轉控制設計，并可切換為手動，并預留信號輸出接口至DCS中控，自動化程度高。 7、焚燒系統(tǒng)設備材料應具備耐高溫、耐腐蝕性能，確保設備的正常使用壽命。 8、要按規(guī)定做好防雷擊靜電接地。 9、工作場所設備布置需滿足石油化工設計防火規(guī)范的隔爆要求。本系統(tǒng)按甲A類裝置設計，電氣的防爆等級為dBT4，控制系統(tǒng)的防爆等級ExiaBT4,電機

6、防護等級為IP54。3.2.2 控技術要求本焚燒系統(tǒng)采用PLC自動控制，系統(tǒng)負責對 廢氣處理設施各動力設備實施供電和自動控制。對焚燒處理設備中關鍵設備的運行狀態(tài)、關鍵點的溫度和壓力加以監(jiān)測。為保證廢氣處理系統(tǒng)的正常運行，本設計通過采集與傳輸溫度、壓力的參數變化信號來達到自控焚燒與自控連鎖的安全保護功能，并預留信號輸出接口至DCS中控。3.3 裝置組成 為滿足上述工藝要求開工爐由以下主要設備組成： 開工電加熱室、前催化反應器、蒸汽過熱器、后催化反應器、高溫板式換熱器、低溫板式換熱器、廢水換熱器、空氣鼓風機、空氣過濾器、霧水分離器、煙囪3.4 焚燒處理工藝流程3.4.1 焚燒工藝流程簡介60丙烯酸

7、廢氣與空氣鼓風機送來的補氧空氣及工藝尾氣混合后進入低溫板式換熱器預熱到225左右。30廢水經廢水換熱器與143低壓蒸汽換熱后達到95以上。225左右的混合廢氣與2090kg/h，95以上的廢水在管道內混合蒸發(fā)溫度降低至142左右后進入高溫板式換熱器預熱到328左右，328左右的混合廢氣與2090kg/h，95左右的廢水在管道內混合蒸汽溫度降低至250左右經開工電加熱室進入前催化反應器進行催化燃燒，將廢氣及廢水中的有機污染物氧化成無害的CO2和H2O。催化焚燒產生的530左右煙氣進入蒸汽過熱器，產生25t/h（200-250）1.572Mpa過熱蒸汽，煙氣溫度降低至466左右。煙氣接著進入后催化

8、反應器進一步將剩余的有機污染物氧化成無害的CO2和H2O，產生的411左右的煙氣進入高溫板式換熱器，煙氣與混合廢氣換熱后溫度降低至270左右，然后煙氣接著進入低溫板式換熱器預熱廢氣為空氣，降至120左右的煙氣經煙囪達標排放。運行過程中，通過調節(jié)空氣量，廢水流量分配比例，確保進入催化反應器的廢水溫度穩(wěn)定在設計范圍內。3.4.2 焚燒工藝流程簡圖前催化反應器開工電加熱室 48041Nm3/h48041 250 40280Nm3/hNm3/h 530高壓飽和蒸汽高壓鍋熱蒸汽蒸汽過熱器250 25000kg/h 25000kg/h 200 428050Nm3/h 250 466后催化反應器 48050

9、Nm3/h空氣+工藝尾氣 45526Nm3/h 441高溫板式換熱 3282090空氣鼓風機kg /h 45526Nm3/h142 48050Nm3/h 95 2090 kg /h95 43011Nm3/h 270 270 低溫板式換熱丙烯酸廢水低壓飽和蒸汽225 9200Nm3/h 20 180kg/h 772kg/h 43011Nm3/h 95143 50 33811廢水換熱器 Nm3/h 48050 Nm3/h 60丙烯酸廢氣煙囪丙烯酸廢水蒸汽冷凝水180kg/h30772kg/h 143 1204 主要設備說明4.1 廢水換熱器4.1.1 廢水換熱器功能0.395Mpa，143的低壓蒸

10、汽進入廢水換熱器與30丙烯酸廢水換熱，廢水預熱至95以上后分成兩支路，一支路與低溫板式換熱器出來的225左右的丙烯酸廢氣及補氧空氣混合蒸發(fā)為142左右的混合氣后進入高溫板式換熱器；另一支路與高溫板式換熱器出來的混合氣混合蒸發(fā)至250左右后進入開工電加熱室，低壓蒸汽冷凝為同壓力下的飽和水排出系統(tǒng)。廢水換熱器具有換熱效率高、設備運行安全、可靠等優(yōu)點。4.1.2 廢水換熱器參數設計參數序號項目單位數值1丙烯酸廢水處理量Kg/h41802丙烯酸廢水進口溫度303丙烯酸廢水出口溫度954低壓蒸汽耗量Kg/h7725低壓蒸汽進口壓力Mpa0.3956低壓蒸汽進口溫度1437蒸汽冷凝水出口溫度1438熱量損

11、失%29換熱面積M284.2 開工電加熱室4.2.1 開工電加熱室功能為達到廢氣催化燃燒的起燃溫度，在焚燒裝置運行前需要對系統(tǒng)進行預熱。當焚燒設備的工況滿足催化燃燒反應要求后，加熱裝置停止工作，完全依靠廢氣中的有機物放出的熱量維持系統(tǒng)進行。本方案采用電加熱裝置預熱系統(tǒng)和廢氣空氣混合氣，使混合氣溫度維持在250左右。在開車過程中，由于一定量的廢氣在預熱并經催化燃燒后，通過換熱器能預熱等量的廢氣，因此電功率的消耗即為預熱43011 Nm3/h混合氣所需的電量。4.2.2 開工電加熱室設計參數 序號項目單位數值1開車時間h62丙烯酸廢氣進口溫度603丙烯酸廢氣處理量Nm3/h33814補氧空氣量Nm

12、3/h92005預熱溫度2506開車電功率kw4004.3 催化反應器4.3.1 前催化反應器功能催化反應器用于裝置已運行、廢氣焚燒時的工況。開工電加熱室出來的250左右的廢氣、補氧空氣及廢水混合氣，進入催化反應器，廢物中的80%左右有機成分完全分解成水和二氧化碳等無害氣體。通過調節(jié)補氧空氣量使催化反應器出口煙氣溫度控制在530左右。4.3.2 前催化反應器設計參數序號項目單位數值1進口混合氣體溫度2502出口煙氣溫度5303熱量損失%14有機物轉化率%805進口丙烯酸廢氣量Nm3/h338116補氧空氣量Nm3/h92007進口丙烯酸廢水量Nm3/h50308出口煙氣量Nm3/h402809

13、反應器氣速m/s3.810催化反應器截面積m28.6711催化劑模塊數行數列數層數5524.4 蒸汽過熱器4.4.2 蒸汽過熱器功能 從催化反應器出來的煙氣進入蒸汽過熱器進行熱能的回收利用。本套裝置產生1.572Mpa、250的過熱蒸汽25000kg/h。 過熱器工質與煙氣為逆流換熱，過熱器整個受熱面積為383.5的蛇形管，材料為12Cr1MoV，在過熱器系統(tǒng)中，1.572Mpa、200飽和蒸汽被加熱至250的過熱蒸汽。4.2.2 蒸汽過熱器設計參數序號項目單位數值1煙氣量Nm3/h402802進口煙氣溫度5303出口煙氣溫度4664飽和蒸汽壓力Mpa1.5725飽和蒸汽溫度2006過熱蒸汽溫

14、度2507熱量損失%28鍋熱蒸汽量kg/h250009換熱面積m27810設備外形尺寸長寬高mm3625275515004.5 后催化反應器4.5.1 后催化反應器功能蒸汽過熱器出來的煙氣接著進入后催化反應器，通過催化反應作用進一步將煙氣中剩余有機成分分解成水和二氧化碳等無害氣體。4.5.2后催化反應器設計參數序號項目單位數值1進口煙氣溫度4662進口煙氣量Nm3/h402803出口煙氣溫度4414出口煙氣量Nm3/h480505熱量損失%16反應器氣速m/s47催化反應器截面積m28.678催化劑模塊數行數列數層數5524.5.3 后催化反應器出口煙氣成分序號成份含量Nm3/h含量Vol%1

15、N23548173.84022CO214873.09533O224225.04144H2O866018.0231合計48050100.004.6 高溫板式換熱器4.6.1 高溫板式換熱器功能從后催化反應器出來的煙氣進入高溫板式換熱器，與142的丙烯酸廢氣、空氣、廢水組成的混合氣進行換熱，換熱后廢棄溫度為328。為其換熱器采用板式換熱器，具有換熱效率高、設備運行安全、可靠等優(yōu)點。4.6.2 高溫板式換熱器設計參數序號項目單位數值1進口混合氣量Nm3/h45562進口混合氣溫度1423出口混合氣溫度3284進口煙氣量Nm3/h480505進口煙氣溫度4416出口煙氣溫度2707熱量損失%18換熱面

16、積m29349設備外形尺寸長寬高mm3500360031504.7 低溫板式換熱器4.7.1 低溫板式換熱器功能從高溫板式換熱器出來的煙氣進入低溫板式換熱器。50丙烯酸廢氣及空氣鼓風機送來的補氧空氣混合后進入低溫板式換熱器與煙氣進行換熱，換熱后混合氣溫度達到225左右，煙氣溫度降至120左右由煙囪達標排放。尾氣換熱器采用板式換熱器，具有換熱效率高、設備運行安全、可靠等優(yōu)點。4.7.2低溫板式換熱器設計參數序號項目單位數值1丙烯酸廢氣量Nm3/h338112進口廢氣量603補氧空氣量Nm3/h92004出口混合氣溫度2255進口煙氣量Nm3/h480506進口煙氣溫度2707出口煙氣溫度1208

17、熱量損失%19換熱面積m2182910設備外形尺寸長寬高mm6000301031504.8 煙囪煙囪排放按GB16297-1996大氣污染物綜合控制標準中二級排放執(zhí)行。煙囪頂部設置避雷針，與地面避雷裝置相連，接地電阻小宇4.4.8.1 煙囪設計理論參數序號項目單位數據1煙囪離地面高度mm250002排放煙氣量Nm3/h480503出口煙氣流速m/s134煙囪直徑mm14004.9 空氣鼓風機補氧風機將空氣補充入廢氣中，從而使得催化反應器出口煙氣溫度控制在530左右。同時為有機廢氣的催化燃燒提供足夠的氧氣?？諝夤娘L機由賣方提供選型參數，買方購買，設備一用一備。4.9.1 鼓風機選型參數型號：9-

18、26No.7.1D流量：122921463m3/h壓力：1242712078pa電機功率：75kw轉速：2900rpm5 電氣控制系統(tǒng)5.1 控制方式本系統(tǒng)廢氣處理采用主裝置DCS控制系統(tǒng)對催化氧化系統(tǒng)進行自動控制和調節(jié)。對生產系統(tǒng)的主要用電設備根據工藝要求，采用現場手動控制、自動控制并具有遠程控制系統(tǒng)。控制級別由高到低為：現場手動控制、遠程控制、自動控制。控制柜上的“自動/自動”開關選擇“手動”方式時，通過控制柜上的按鈕實現對設備的啟/停、開/關操作，滿足系統(tǒng)設備檢修及維護的需要。控制柜上的“自動/自動”開關選擇“自動”方式，且現場控制站的“自動/遙控”設定為“自動”方式時，設備的安全由各DCS根據處理線的工況及生產要求來完成對設備的運行或開/關控制，而不需要人工干預。最大限度的實現系統(tǒng)自動運行，減少人員配置，為系統(tǒng)經濟運行提供保證?？刂乒裆系摹白詣?自動”開關選擇“自動”方式時。操作人員通過操作面板或中控系統(tǒng)操作站的藍控制面用鼠標對設備進行啟/停、開/關操作。5.2 保護方式和保護接地系統(tǒng)安裝停電保護、過載保護、線路故障保護和誤操作等安全裝置，所在電氣設備均可靠接地