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(jīng)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(chǎn)生的煙氣經(jīng)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(shù)1、廢氣處理量：41864kg/h 即 3381Nn?/h2、廢氣的絕熱溫升：313C3、廢氣溫度：60C4、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/Nn?）1氮n228.0183.2802氮Ar39.951.4103氧02324.7704水h2o18.

2、02605二氧化碳COZ44.012.7806一氧化碳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廢水參數(shù)1

3、、廢水處理量：4180Kg/h2、廢水絕熱溫升：377C3、廢水溫度：30C4、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屮苯C7H892.140.31665763醋酸C2H4O260.054351214丙烯酸C3H4O272.060.2570042.3公用工程溫度：20CTC1、飽和蒸汽壓力：l572Mpa2、低壓蒸汽壓力：0.395Mpa3、電氣溫度：143 C電氣：380V, 50Hn, 3 相4. 儀表空氣儀表：220V, 50Hn, 1 相溫度：常溫壓力：0.7Mpa3焚燒系統(tǒng)設計工藝要求及裝置組成3.1設計執(zhí)行規(guī)范1、

4、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(GBJ87J985)3、工業(yè)企業(yè)設計衛(wèi)生標準(TJ36J979)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(GB123482008)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3.2.1工藝技術要求h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，通過調節(jié)補氧風量，確保催化反應器的煙氣溫度穩(wěn)泄在設計范圍內。4、焚燒系統(tǒng)應滿足所要求運行工

5、況下能完全焚饒廢氣，并將廢氣中的C、H、0完全地轉 變?yōu)镃Oz. H2O等無害物質。5、正常運行時產(chǎn)生25t/h, 1.572Mpa過熱蒸汽（200C過熱到250C）。6、采用PLC全自動運轉控制設汁，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)設備材料應具備耐髙溫、耐腐蝕性能，確保設備的正常使用壽命。8、要按規(guī)泄做好防雷擊靜電接地。9、工作場所設備布宜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 宜設計，電氣的防爆等級為dIIBT4,控制系統(tǒng)的防爆等級ExiaIIBT4,電機防護等級為 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)

6、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(shù)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、髙溫板式換熱器、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60C丙烯酸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225C

7、左右。30C廢水經(jīng)廢水換熱器與143C低壓蒸汽換熱后達到95C以上。225C 左右的混合廢氣與2090kg/h, 95C以上的廢水在管道內混合蒸發(fā)溫度降低至142C左右后 進入高溫板式換熱器預熱到328C左右,328C左右的混合廢氣與2090kg/h, 95C左右的 廢水在管道內混合蒸汽溫度降低至25OC左右經(jīng)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H2Oo催化焚燒產(chǎn)生的53CTC左右煙氣進入蒸汽過熱器，產(chǎn)生25t/h ( 200;C-250*0 1.572Mpa過熱蒸汽，煙氣溫度降低至466C左右。煙氣接著進入后催化反應器進一步將剩 余的有機

8、污染物氧化成無害的C02和H2O,產(chǎn)生的41FC左右的煙氣進入髙溫板式換熱器, 煙氣與混合廢氣換熱后溫度降低至27CTC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120C左右的煙氣經(jīng)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) 定在設汁范用內。3.4.2焚燒工藝流程簡圖開丁由加執(zhí)室48041Nm3/h48041250C 40280Nm3, hNm3/h25CTC530C25000kg/h25000kg/h200C28050Nm3/h250C466C48050 Nm3/h60 C180kg/h30C丙怖盼唐水772kg/h 143 C

9、苑汽冷爵水12QX1畑囪4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, 143C的低壓蒸汽進入廢水換熱器與30C丙烯酸廢水換熱，廢水預熱至 95C以上后分成兩支路，一支路與低溫板式換熱器岀來的225C左右的丙烯酸廢氣及補氧 空氣混合蒸發(fā)為142C左右的混合氣后進入髙溫板式換熱器：另一支路與髙溫板式換熱器出 來的混合氣混合蒸發(fā)至250C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 水排岀系統(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(shù)設計參數(shù)序號項目單位數(shù)值1丙烯酸廢水處理量Kg/h41802丙烯酸廢水進口溫度*C303丙烯酸廢

10、水岀口溫度9954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r1437蒸汽冷凝水岀口溫度*c1438熱量損失%29換熱而積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 250C左右。在開車過程中，由于一左量的廢氣在預熱并經(jīng)催化燃饒后，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

11、的電量。4.2.2開工電加熱室設計參數(shù)序號項目數(shù)值1開車時間h62丙烯酸廢氣進口溫度9603丙烯酸廢氣處理量Nm3/h33814補氧空氣量Nm3/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、廢氣焚饒時的工況。開工電加熱室出來的250C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。通過調肖補氧空氣量使催化反應器出口煙氣溫度控制在530C左右。4.3.2前催化反應器設計參數(shù)序號項目單位數(shù)值1進口混合氣體溫度C2502出口煙氣溫度C5303熱量損失%14有機物轉化

12、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反應器氣速m/s3.810催化反應器截而積m28.6711催化劑模塊數(shù)行數(shù)X列數(shù)X層數(shù)5X5X24.4蒸汽過熱器4.4.2蒸汽過熱器功能從催化反應器岀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(chǎn)生l572Mpa、250 C 的過熱蒸汽 25000kg/ho過熱器工質與煙氣為逆流換熱，過熱器整個受熱而積為38X3.5的蛇形管，材料為12CrlMoV,在過熱器系統(tǒng)中，1.572Mpa、200C飽和蒸汽被加熱至250 C的過熱蒸汽。4.2.2蒸汽過

13、熱器設計參數(shù)序號項目不，數(shù)值1煙氣量Nm3/h402802進口煙氣溫度5303出口煙氣溫度94664飽和蒸汽壓力Mpa1.5725飽和蒸汽溫度X)2006過熱蒸汽溫度X)2507熱量損失%28鍋熱蒸汽啟kg/h250009換熱面積m27810設備外形尺寸長X寬X髙mm3625X2755X15004.5后催化反應器4.5.1后催化反應器功能蒸汽過熱器岀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(shù)序號項目單位數(shù)值1進口煙氣溫度ac4662進口煙氣量Nm3/h402803岀口煙氣溫度C4414出口煙氣量Nm3/

14、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(shù)行數(shù)X列數(shù)X層數(shù)5X5X24.5.3后催化反應器出口煙氣成分序號成份含量Nm3/h含量Vol%1n23548173.84022COz14873.095330224225.04144h2o866018.0231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髙溫板式換熱器，與142C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328C。為苴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(shù)

15、序號項目單位數(shù)值1進口混合氣量Nm3/h45562進口混合氣溫度r1423出口混合氣溫度r3284進口煙氣量Nm3/h480505進口煙氣溫度r4416出口煙氣溫度r2707熱量損失%18換熱面積m29349設備外形尺寸長X寬X髙mm3500X3600X31504.7低溫板式換熱器4.7.1低溫板式換熱器功能從髙溫板式換熱器出來的煙氣進入低溫板式換熱器。50C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225C 左右，煙氣溫度降至120C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

16、式換熱器設計參數(shù)序號項目單位數(shù)值1丙烯酸廢氣/Nm3/h338112進口廢氣量C603補氧空氣量Nm3/h92004出口混合氣溫度c2255進口煙氣量Nm3/h480506進口煙氣溫度r2707出口煙氣溫度r1208熱量損失%19換熱面積m2182910設備外形尺寸長X寬X髙mm6000X3010X31504.8煙囪煙囪排放按GB16297J996大氣污染物綜合控制標準中二級排放執(zhí)行。煙囪頂部設巻避雷針，與地而避雷裝置相連，接地電阻小宇4Q.4.8.1煙囪設計理論參數(shù)序號項目單位數(shù)據(jù)1煙囪離地而高度mm250002排放煙氣戢Nm3/h480503出口煙氣流速m/s134煙囪直徑mm0)1400

17、4.9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53OC左右。 同時為有機廢氣的催化姻燒提供足夠的氧氣。空氣鼓風機由賣方提供選型參數(shù)，買方購買，設備一用一備。4.9.1鼓風機選型參數(shù)型號：9-26No.7.1b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)廢氣處理采用主裝巻DCS控制系統(tǒng)對催化氧化系統(tǒng)進行自動控制和調巧。對生產(chǎn)系統(tǒng)的主要用電設備根據(jù)工藝要求，采用現(xiàn)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(xiàn)場手動控制、遠程控制、自動控制。控制柜上的“自動/

18、自動”開關選擇“手動”方式時，通過控制柜上的按鈕實現(xiàn)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?？刂乒裆系摹白詣?自動”開關選擇“自動”方式，且現(xiàn)場控制站的“自動/遙控”設泄 為自動”方式時，設備的安全由各DCS根據(jù)處理線的工況及生產(chǎn)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(xiàn)系統(tǒng)自動運行，減少人員配置，為系 統(tǒng)經(jīng)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)操作站的藍控制而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，保證系統(tǒng)在特殊狀態(tài)下的安全