在较多的精细化工行业客户那里,我们在设计RTO催化燃烧治理系统的过程中,经常会被问到:丙烯腈废气能进RTO焚烧吗?
大家都知道,丙烯腈是有机合成工业中的重要单体,它是用于制造腈纶纤维、丁腈橡胶、塑料、染料、增塑剂、药品及粘合剂等的原料,同时可用作许多生产过程的反应介质。
丙烯睛是一种无色易流动液体,英文名称AeryIonitrile,化学式为 CH2CHCN,它的摩尔量为53. 07,液体密度是0. 8060X 103kg/m3,气体密度为 1. 8kg/m3,在常压下熔点、沸点、燃点分别为-82°C、7& 5°C、481°C,它稍溶于水,易溶于一般有机溶剂,它能与空气混合形成爆炸性混合物,爆炸极限为3〜17%,它水解生成丙烯酸,还原生成丙睛,易聚合也能与醋酸乙烯、 氯乙烯单体共聚,主要用于制聚丙烯惰、丁睛橡胶和其它合成树脂等,也用作涂料、防氧化剂、染料、表面活性剂的原料。丙烯睛主要存在于生产像 ABS、AS树脂和合成橡胶车间、生产涂料、防氧化剂、染料的工厂,生产合成纤维及其原料的工厂。
由于生产和使用丙烯腈时,可因为设备密封不严或其它的因素而污染空气,丙烯腈以蒸气状态存在于空气中。丙烯腈属高毒物,其毒性作用类似氢氰酸,主要是由于吸入丙烯腈蒸气或皮肤接触而引起的中毒。人对丙烯腈比较敏感,在1g/m3的浓度范围时可在1~2个小时使人致死,在35~220mg/m3,除使嗅觉粘膜受到刺激外还可能出现头痛、胸痛、兴奋和引起恐惧感等。
丙烯腈的燃烧分析如下:
(1)丙烯腈完全燃烧的化学方程式如下:
2CH2=CHCN+10O2=6CO2+2NO2+3H2O
不充分燃烧可能还会产生HCN,但是HCN在850℃几乎全部分解,它的分解化学方程式如下:
HCN+5/4O2=1/2H2O+1/2N2+CO2
温度过高,超过1100℃时,N2会被进一步氧化成NOx造成光化学二次污染。
(2) HCN燃烧过程中,若废气中水的体积分数达到3%以上,温度升高至600℃以上,则可能会有NH3产生,在710℃是NH3浓度达到最大,继续升温,浓度有随之减少,当温度达到820℃以上时不再观察到有NH3产生。在此温度范围内,NO的变化规律与NH3相似,温度达到650℃以后NO浓度急剧上升,在730℃时达到最大,继而下降,直至820℃又随温度升高而逐渐上升。相较于上述两种气体,N2O的生成几乎被完全抑制,这可能是由于发生了以下反应:
HCN+H2O→NH3+CO
2NH3+5/2O2→2NO+3H2O
从上式可以看出,NH3主要被氧化成NO,大大降低了N2O的排放量。冬季输送废气的管道常常因为废气中夹带的饱和水凝结而被堵塞,增加了燃烧能耗。因此废气在进行预处理时应考虑除湿除雾,必要时可以增加废气加热器。所以通过以上分析可以知道,RTO处理系统对丙烯腈的氧化处理是可以做到完全除尽的,但是需要注意以下几个要点:
(1) 需要在RTO入口设置预处理预先除掉酸性物质;
(2) RTO入口需设置除雾除水装置;
(3) 由于氰化物的剧毒特性,RTO系统应设置为负压;
(4) 应保证丙烯腈在稳定的850℃温度下足够的停留时间;
(5) 废气氧化过程具备充足的氧气;
(6) 需要有超温排放措施,以防止偶发的情况下温度升高增加出口氮氧化物的浓度;
由此可见,尽管如此,RTO系统在进行日常维护时,维护人员也应该注意个人防毒的防护,RTO内部停机启炉时一定要进行洁净气体的置换。系统设计时需要充分考虑丙烯腈这种物质的剧毒特性,由于燃烧过程极其复杂,在进行RTO系统设计时,更需要关注温度的控制,以及每种可能产生的剧毒副产物的控制,以保证丙烯腈废气可以被充分氧化,废气达标排放,设备安全稳定运行,使企业的收益最大化。
来源:环保