苯酐尾气处理系统及苯酐尾气处理方法与流程

本发明涉及苯酐尾气净化技术领域，具体涉及一种苯酐尾气处理系统及苯酐尾气处理方法。

背景技术：

苯酐是世界第二大酸酐，目前广泛应用于化工、医药、电子、农业、涂料、精细化工等工业部门，是重要的有机化工原料。苯酐的工业化生产一般有两种原料路线：一种是以邻二甲苯为原料的工艺路线(简称邻法)，另一种是以工业萘为原料的工艺路线(简称萘法)。不管以何种工艺路线，生产过程中都将产生苯酐尾气。工业萘或邻二甲苯汽化或雾化与空气混合，在催化剂的作用下，反应生成气态苯酐，同时生成一氧化碳、顺酐、苯甲酸、萘醌或蒽醌等副产物，部分过氧化生成二氧化碳，生成的气态苯酐在切换冷器中结晶收集，剩余不凝气被参与反应的空气带出。

目前苯酐尾气的净化处理方法主要为蓄热或催化焚烧，其处理工艺特点决定其中的有机物无法实现完全燃烧。焚烧后产生的so2、氮氧化物、颗粒物和部分未完全燃烧的有机物等有害物质，在经过脱硫、脱硝和湿电除尘后排放，现有脱硫、脱硝和除尘技术无法满足零排放要求，会对环境造成一定污染。若采用湿法脱硫，还会产生有色烟羽污染问题，需要再次进行消除有色烟羽。湿法脱硫存在另一个弊端为未完全燃烧的有机物在脱硫液中不断富集，久而久之影响脱硫的正常运行。

技术实现要素：

鉴于现有技术存在的上述问题，本发明的一方面的目的在于提供一种苯酐尾气处理系统及苯酐尾气处理方法，其能够有效解决现有苯酐尾气处理工艺复杂、精准控制难度大、系统阻力高、能耗高、运行成本较高以及污染环境的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种苯酐尾气处理系统，包括：

切换冷凝器；

焦炉燃烧室，其进口连接有焦炉回配烟气管道，所述切换冷凝器的出口通过尾气输送管道与所述焦炉回配烟气管道连接，经所述切换冷凝器处理后未冷凝的苯酐尾气经由所述尾气输送管道输送至所述焦炉回配烟气管道，所述未冷凝的苯酐尾气与所述焦炉回配烟气管道内的焦炉回配烟气混合后输送至所述焦炉燃烧室。

在一些实施例中，所述焦炉回配烟气管道上设有回配风机，所述尾气输送管道连接至与所述回配风机的进口连接的第一烟气管道上，所述未冷凝的苯酐尾气与所述焦炉回配烟气在所述第一烟气管道内混合后进入所述回配风机，经由所述回配风机的出口输送至所述焦炉燃烧室。

在一些实施例中，所述尾气输送管道上还连接有氮气管道，以将氮气引入所述尾气输送管道内。

在一些实施例中，所述尾气输送管道的至少部分外周设有伴热管；所述伴热管的伴热源为饱和蒸汽。

在一些实施例中，所述苯酐尾气处理系统还包括控制单元，所述控制单元包括控制器以及与所述控制器分别连接的第一控制阀和第二控制阀，所述第一控制阀设于所述焦炉回配烟气管道上靠近所述焦炉燃烧室的位置，以对进入所述焦炉燃烧室的未冷凝的苯酐尾气和焦炉回配烟气的混合气的流量进行控制，所述第二控制阀设于所述焦炉回配烟气管道上靠近其进口的位置以对所述焦炉回配烟气的流量进行控制，所述焦炉回配烟气的流量根据所述焦炉燃烧室内的燃烧状况确定。

在一些实施例中，所述控制器设于所述焦炉回配烟气管道上靠近所述回配风机的入口的位置，所述控制器与所述回配风机连接，所述控制器能够控制所述回配风机工作以将所述未冷凝的苯酐尾气和所述焦炉回配烟气的混合气抽吸至所述回配风机内，并输送至所述焦炉燃烧室；

所述控制单元还包括与所述控制器连接的压力传感器，所述压力传感器设于所述焦炉回配烟气管道上靠近所述回配风机的入口的位置，所述压力传感器用于检测所述焦炉回配烟气管道的压力，所述控制器通过调节所述回配风机的转速或频率能够调节所述焦炉回配烟气管道的压力。

在一些实施例中，所述控制单元还包括分别与所述控制器连接的第三控制阀、第四控制阀、温度传感器以及esd安全连锁，所述第三控制阀设于所述尾气输送管道上靠近所述切换冷凝器的出口的位置，所述第四控制阀设于与所述尾气输送管道连接的氮气管道上，所述温度传感器设于所述尾气输送管道上，所述温度传感器用于检测所述尾气输送管道内的温度，所述控制器能够在检测到的所述温度大于预设温度阈值时，控制所述esd安全连锁关闭，并控制所述第三控制阀关闭，控制所述第四控制阀开启，以对所述尾气输送管道进行防护；和/或

所述控制单元还包括设于所述切换冷凝器的进气管道上的第五控制阀，以对进入所述切换冷凝器的苯酐尾气的流量进行控制。

在一些实施例中，所述焦炉回配烟气管道的末端连接多个并联的输送支管，每个所述输送支管分别连接一个所述焦炉燃烧室，以将混合后的未冷凝的苯酐尾气和焦炉回配烟气分别输送至每个所述焦炉燃烧室；

每个所述输送支管上均设有所述第一控制阀，以分别对进入每个所述焦炉燃烧室的未冷凝的苯酐尾气和焦炉回配烟气的混合气的流量进行控制，每个所述第一控制阀和所述焦炉燃烧室之间的所述输送支管上均连接有空气进气管，每个所述空气进气管与所述焦炉燃烧室之间的所述输送支管上均设有焦炉交换开闭器，所述焦炉交换开闭器与所述控制器连接，以控制进入所述焦炉燃烧室的空气流量。

本发明实施例还提供了一种苯酐尾气处理方法，包括：

将苯酐尾气通入切换冷凝器进行冷凝；

经所述切换冷凝器处理后未冷凝的苯酐尾气与焦炉回配烟气在焦炉回配烟气管道内混合后输送至焦炉燃烧室内与所述焦炉燃烧室内的煤气混合燃烧。

可选地，所述方法还包括：

根据所述焦炉燃烧室内的燃烧状况，对引入所述焦炉回配烟气管道内的焦炉回配烟气的流量进行控制；

通过压力传感器检测靠近回配风机的入口的所述焦炉回配烟气管道的压力；

通过所述回配风机将未冷凝的苯酐尾气与焦炉回配烟气的混合气抽吸至所述焦炉燃烧室；通过控制所述回配风机的转速或频率，调节所述焦炉回配烟气管道的压力；

通过温度传感器检测尾气输送管道的温度，当检测到的温度大于预设温度阈值时，停止通入苯酐尾气和焦炉回配烟气，向尾气输送管道通入氮气，对所述尾气输送管道进行防护。

与现有技术相比较，本发明实施例提供的苯酐尾气处理系统及苯酐尾气处理方法，通过切换冷凝器将苯酐尾气中无法利用的有机物提取出，与焦炉回配烟气一起引入焦炉燃烧室中，在焦炉燃烧室中与煤气配合进行燃烧，可以对苯酐尾气进行有效利用，使其与煤气混合充分燃烧，减少环境污染，解决苯酐尾气处理难的问题，且降低苯酐尾气处理成本；苯酐尾气中有机物进入焦炉燃烧室燃烧产生的热量可节省焦炉煤气的用量，实现苯酐尾气热量的充分利用；同时，因苯酐尾气中氧气含量较低，可实现焦炉燃烧室内的低氮燃烧，减少氮氧化物的生成，降低后续焦炉烟气脱硝费用，从而实现节能减排，实现苯酐和炼焦的绿色、节能、环保生产。

附图说明

在不一定按比例绘制的附图中，相同的附图标记可以在不同的视图中描述相似的部件。具有字母后缀或不同字母后缀的相同附图标记可以表示相似部件的不同实例。附图大体上通过举例而不是限制的方式示出各种实施例，并且与说明书以及权利要求书一起用于对所发明的实施例进行说明。在适当的时候，在所有附图中使用相同的附图标记指代同一或相似的部分。这样的实施例是例证性的，而并非旨在作为本装置或方法的穷尽或排他实施例。

图1为本发明实施例的苯酐尾气处理系统的结构示意图。

附图标记：

1-切换冷凝器、11-进气管道、2-焦炉回配烟气管道、21-第一烟气管道、22-第二烟气管道、221-输送支管、3-尾气输送管道、4-回配风机、5-氮气管道、6-伴热管、7-空气进气管；

20-控制器、201-第一控制阀、202-第二控制阀、203-压力传感器、

204-第三控制阀、205-第四控制阀、206-温度传感器、207-esd安全连锁、208-第五控制阀、209-焦炉交换开闭器。

具体实施方式

为了使得本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。

除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

为了保持本发明实施例的以下说明清楚且简明，本发明省略了已知功能和已知部件的详细说明。

图1为本发明实施例的苯酐尾气处理系统的结构示意图(图中箭头方向为气体流向)。如图1所示，本发明实施例提供了一种苯酐尾气处理系统，包括：

切换冷凝器1；

焦炉燃烧室(未示出)，其进口连接有焦炉回配烟气管道2，切换冷凝器1的出口通过尾气输送管道3与焦炉回配烟气管道2连接，经切换冷凝器1处理后未冷凝的苯酐尾气经由尾气输送管道3输送至焦炉回配烟气管道2，未冷凝的苯酐尾气与焦炉回配烟气管道2内的焦炉回配烟气混合后输送至焦炉燃烧室。

具体地，气相苯酐通过切换冷凝器1的进气管道11进入切换冷凝器1中，气相苯酐在切换冷凝器1中冷凝结晶，捕集未被冷凝的不凝气、氧气、氮气、二氧化碳和一氧化碳等从切换冷凝器1的出口流出通过尾气输送管道3输送至焦炉回配烟气管道2，与焦炉回配烟气管道2内的焦炉回配烟气一起送入焦炉燃烧室中，与焦炉燃烧室内的煤气混合进行燃烧。通过设置焦炉回配烟气管道2采用废气循环方法可以从源头降低焦炉废气中的氮氧化物浓度，且焦炉回配烟气作为助燃气体，可以使焦炉燃烧室内的燃烧更加充分。

本发明实施例提供的苯酐尾气处理系统通过切换冷凝器1将苯酐尾气中无法利用的有机物提取出，与焦炉回配烟气一起引入焦炉燃烧室中，在焦炉燃烧室中与煤气配合进行燃烧，可以对苯酐尾气进行有效利用，使其与煤气混合充分燃烧，减少环境污染，解决苯酐尾气处理难的问题，且降低苯酐尾气处理成本；苯酐尾气中有机物进入焦炉燃烧室燃烧产生的热量可节省焦炉煤气的用量，实现苯酐尾气热量的充分利用；同时，因苯酐尾气中氧气含量较低(约为13％左右)，可实现焦炉燃烧室内的低氮燃烧，减少氮氧化物的生成，降低后续焦炉烟气脱硝费用，从而实现节能减排，实现苯酐和炼焦的绿色、节能、环保生产。

在一些实施例中，如图1所示，焦炉回配烟气管道2上设有回配风机4，焦炉回配烟气管道2包括与回配风机4的入口连接的第一烟气管道21和与回配风机4的出口连接的第二烟气管道22，尾气输送管道3连接至第一烟气管道21上，未冷凝的苯酐尾气与焦炉回配烟气在第一烟气管道21内混合后进入回配风机4，从回配风机4的出口流出经由第二烟气管道22输送至焦炉燃烧室。回配风机4不仅能够用于抽吸焦炉回配烟气，还能够在用于产生苯酐尾气的苯酐装置与焦炉燃烧室之间的距离较远，尾气输送管道3的阻力较大时，将苯酐尾气顺利输送。

若苯酐装置与焦炉燃烧室之间的距离较近，尾气输送管道3的阻力较小时，可以直接利用经切换冷凝器1后的尾气剩余压力将未冷凝的苯酐尾气输送至第一烟气管道21，使未冷凝的苯酐尾气与焦炉回配烟气混合，再通过回配风机4抽吸混合后的混合气，将混合气输送至焦炉燃烧室。

在一些实施例中，尾气输送管道3上还连接有氮气管道5，以将氮气引入所述尾气输送管道3内，用于在尾气输送管道3或焦炉回配烟气管道2内着火自动灭火，保证系统安全运行。

在一些实施例中，尾气输送管道3的至少部分外周设有伴热管6，以防止苯酐尾气中的有机物(不凝气中的苯酐、顺酐、苯甲酸、萘醌或蒽醌等副产物)在输送过程中低温结晶堵塞尾气输送管道3。伴热管6优选为剖管，焊接于尾气输送管道3的外周；伴热管6的伴热源优选为饱和蒸汽，伴热管6上设有蒸汽入口和蒸汽出口，伴热管6内形成有用于通入饱和蒸汽的蒸汽通道。剖管可以为多个相互连通的圆管，多个圆管沿尾气输送管道3的外周布置。伴热时，剖管内的饱和蒸汽的压力优选为0.6mpa，温度优选为164℃,以达到最佳伴热效果。进一步地，剖管可以为碳钢剖管，重量较轻，耐高温，且不易腐蚀，使用寿命长。具体实施中，伴热管6的设置位置根据需要设置，本发明不具体限定。第一烟气管道21的至少部分外周也可以设有伴热管6。

本实施例中，苯酐尾气处理系统还包括控制单元，控制单元包括控制器20以及与控制器20分别连接的第一控制阀201和第二控制阀202，第一控制阀201设于焦炉回配烟气管道2上靠近焦炉燃烧室的位置，以对进入焦炉燃烧室的未冷凝的苯酐尾气和焦炉回配烟气的混合气的流量进行控制，即第一控制阀101为焦炉燃烧室的进气控制阀，第二控制阀202设于焦炉回配烟气管道2上靠近其进口的位置以对引入焦炉回配烟气管道2内的焦炉回配烟气的流量进行控制，第二控制阀202为烟气控制阀，焦炉回配烟气的流量可以根据焦炉燃烧室内的燃烧状况确定。例如，焦炉燃烧室内可以设置与控制器20连接的传感器或摄像头，以监测焦炉燃烧室内的燃烧状况，控制器根据燃烧状况控制焦炉回配烟气的进入量。燃烧状况可以包括燃烧温度、燃烧火焰大小等。

需要说明的是，上述利用第一控制阀201对进入焦炉燃烧室的未冷凝的苯酐尾气和焦炉回配烟气的混合气的流量进行控制，以及利用第二控制阀202对引入焦炉回配烟气管道2内的焦炉回配烟气的流量控制，是指控制器20不仅控制各阀门的开启和关闭，还控制阀门的开度大小，从而实现气体流量的精确控制。

控制器20优选为dcs或plc控制器，可以为单独的控制器也可以为分别设置在系统不同位置(例如管道处)的多个控制器，各控制器之间通信连接。控制器20也可以为远程控制器，例如远程交互机，控制器20的具体形式本发明不具体限定。

控制器20设于焦炉回配烟气管道2上靠近回配风机4的入口的位置，控制器20与回配风机4连接，控制器20能够控制回配风机4工作以将未冷凝的苯酐尾气和焦炉回配烟气的混合气抽吸至回配风机4内，并输送至焦炉燃烧室；

控制单元还包括与控制器20连接的压力传感器203，压力传感器203设于焦炉回配烟气管道2上靠近回配风机4的入口的位置，压力传感器203用于检测焦炉回配烟气管道2的压力，特别是尾气输送管道3和回配风机4之间的第一烟气管道21的压力，控制器20可以通过调节回配风机4的转速或频率能够调节焦炉回配烟气管道2的压力，以提供足够的压力将未冷凝的苯酐尾气和焦炉回配烟气的混合气输送至焦炉燃烧室。

控制单元还包括分别与控制器20连接的第三控制阀204、第四控制阀205、温度传感器206以及esd安全连锁207，第三控制阀204设于尾气输送管道3上靠近切换冷凝器1的出口的位置，第四控制阀205设于与尾气输送管道3连接的氮气管道5上，温度传感器206设于尾气输送管道3上(特别是设于氮气管道5和焦炉回配烟气管道2之间的尾气输送管道3上)温度传感器206用于检测尾气输送管道3内的温度，控制器20能够在检测到的温度大于预设温度阈值时，控制esd安全连锁207关闭，并控制第三控制阀204关闭，控制第四控制阀205开启，以对尾气输送管道3进行防护，进而对与尾气输送管道3连接的焦炉回配烟气管道2进行防护。

具体地，第四控制阀205为氮气控制阀，esd安全连锁207可连接至苯酐尾气系统的苯酐装置，若尾气输送管道3的内部温度突然升高着火，温度传感器206检测到温度大于预设温度阈值时，控制器可控制esd安全连锁207使得苯酐装置紧急停车，同时，控制切换冷凝器1出口处的第三控制阀204自动关闭，控制第四控制阀205自动开启进行灭火，实现尾气输送管道3和整个苯酐尾气处理系统的安全保护。

进一步地，控制单元还包括设于切换冷凝器1的进气管道11上的第五控制阀208，以对进入切换冷凝器1的苯酐尾气的流量进行控制。

在一些实施例中，如图1所示，焦炉回配烟气管道2的末端(与所述回配风机的出口连接的第二烟气管道22的末端)可以连接多个并联的输送支管221，每个输送支管221分别连接一个焦炉燃烧室，以将混合后的未冷凝的苯酐尾气和焦炉回配烟气分别输送至每个焦炉燃烧室。

每个输送支管221上均设有第一控制阀201，以分别对进入每个焦炉燃烧室的未冷凝的苯酐尾气和焦炉回配烟气的混合气的流量进行控制，每个第一控制阀201和焦炉燃烧室之间的输送支管221上均连接有空气进气管7，每个空气进气管7与焦炉燃烧室之间的输送支管221上均设有焦炉交换开闭器209，焦炉交换开闭器209与控制器连接，以控制进入焦炉燃烧室的空气流量。

具体来说，焦炉交换开闭器209控制进入焦炉燃烧室(蓄热室)的空气和排出的燃烧废气。空气经焦炉交换开闭器209进入焦炉参与燃烧，同时焦炉燃烧产生的废气经由蓄热室、焦炉交换开闭器209、烟道、烟囱最终排出焦炉燃烧室外。

苯酐尾气进入焦炉燃烧室燃烧时，依据焦炉燃烧室内的燃烧状况，通过焦炉交换开闭器209调节空气进气管7的空气流量，实现焦炉燃烧室内的最佳燃烧效果。

本实施例中，设置多个焦炉燃烧室，当某个焦炉燃烧室故障时，通过控制相应的第一控制阀201关闭，不影响苯酐尾气正常进入其它焦炉燃烧室，实现系统的可持续工作。

本发明实施例通过控制单元可以实现苯酐尾气处理的自动化、精准控制，提高苯酐尾气处理效率和效果。

本实施例中，焦炉燃烧室连接有焦炉烟气回配管道2，回配时，回配风机4启动，抽吸一定含氧量(例如8％)的废气(焦炉回配烟气)，并将抽吸的废气经由焦炉烟气回配管道2送入连通焦炉燃烧室的焦炉交换开闭器209中，减少焦炉燃烧室中氧气的组分含量，从而减少焦炉燃烧室内氮氧化物(nox)的生成，达到nox减排的效果。苯酐尾气处理系统的尾气输送管道3连接至焦炉烟气回配管道2，使得苯酐尾气和焦炉回配烟气能够共同配合稀释焦炉燃烧室中的含氧量，降低焦炉燃烧室内氮氧化物的生成，实现脱硝，从而实现节能减排，同时实现苯酐尾气的充分、有效利用。

本发明实施例还提供了一种苯酐尾气处理方法，所述方法包括如下步骤：

s1、将苯酐尾气通入切换冷凝器1进行冷凝；

s2、经切换冷凝器1处理后未冷凝的苯酐尾气与焦炉回配烟气在焦炉回配烟气管道2内混合并输送至焦炉燃烧室内与焦炉燃烧室内的煤气混合燃烧。

通过冷凝可以提取出苯酐尾气中的不凝气等有机物进行资源化利用，将未冷凝的苯酐尾气引入焦炉回配烟气管道2中与焦炉回配烟气混合后，引入焦炉燃烧室内与焦炉燃烧室内的煤气混合燃烧，可以有效解决苯酐尾气处理难的问题，降低苯酐尾气处理成本；苯酐尾气中有机物进入焦炉燃烧室燃烧产生的热量可节省焦炉煤气的用量，实现苯酐尾气热量的充分利用；同时，因苯酐尾气中氧气含量较低，可实现焦炉燃烧室内的低氮燃烧，减少氮氧化物的生成，降低后续焦炉烟气脱硝费用，从而实现节能减排。进一步地，所述方法还包括：

根据焦炉燃烧室内的燃烧状况，对引入焦炉回配烟气管道2内的焦炉回配烟气的流量进行控制；

通过压力传感器203检测位于靠近回配风机4的入口的焦炉回配烟气管道2的压力；

通过回配风机4将未冷凝的苯酐尾气与焦炉回配烟气的混合气抽吸至焦炉燃烧室，同时，通过控制回配风机4的转速或频率，调节焦炉回配烟气管道2的压力；

通过温度传感器206检测尾气输送管道3的温度，当检测到的温度大于预设温度阈值时，停止通入苯酐尾气和焦炉回配烟气，向尾气输送管道3通入氮气，对尾气输送管道3进行防护，从而对整个苯酐尾气处理系统进行防护。

需要说明的是，上述停止通入苯酐尾气可以为关闭第三控制阀204,防止未冷凝的苯酐尾气进入尾气输送管道3；也可以在切换冷凝器1还未工作时，关闭第五控制阀208，或者同时关闭第三控制阀204和第五控制阀208。

通过使用上述苯酐尾气处理方法，可以对苯酐尾气进行有效利用，实现苯酐和炼焦的绿色、节能、环保生产。

以年产6万吨苯酐尾气进入焦炉燃烧室进行资源化利用为例，其节能减排效果如下：

表1苯酐尾气中各组分燃烧值详表

表1示出了苯酐尾气中各组分燃烧值详表，如表1所示，每立方米焦炉煤气的热值为16726～17081kj，按17000kj核算，苯酐尾气燃烧产生的热值为12424423.21kj/h，可节省焦炉煤气量12424423.21/17000＝730.8立方米/h。

以6万吨/年苯酐生产装置为例，苯酐尾气84428.28kg/h,尾气温度80℃以上，进入焦炉可替代常温空气(20℃)，苯酐尾气的温度高于常温空气，每公斤空气升高1度需要热量1kj核算,可节省焦炉煤气量为84428.28kg/h×(80℃-20℃)×1kj/17000kj＝298立方米/h。

上述示例说明，苯酐尾气中含有较高的潜在热量，进入焦炉燃烧进行合理利用，减少煤气用量1028.8立方米/h,年运行按8000小时，每年减少煤气用量823万立方米，每立方焦炉煤气燃烧产生0.792kg二氧化碳，每年减排二氧化碳651.85万吨，减少二氧化碳排放可缓解地球温室效应，从根本上改善环境质量。

以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。