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化工废气RTO净化系统爆炸原因分析

时间:2022-05-14 作者: 阅读:58

化工企业废气成分复杂,通常由多组分气体混合而成,易燃、易爆、有毒、有臭味,它容易污染环境,严重时会引起群体事件。目前,化工企业最常见的有机废气处理设施是蓄热式焚烧炉。与传统的催化燃烧炉和直接热氧化炉相比,其热效率较高(95%),操作成本较低,可处理大风量,低浓度的有机废气。其原理是有机废气首先经过蓄热室预热至750℃左右,然后进入氧化室,有机物分解放热或加热升温到800℃左右,使废气中的VOCs氧化分解成CO2H2O;氧化后的高热气体再通过另一个蓄热室热处理,然后烟气排出RTO系统。这个过程不断循环再生,每一个蓄热室都是在输入废气与排出处理过的气体的模式间交替转换。切换时间根据实际情况可以调整。

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一、慨况

随着环境保护和VOCs治理压力加大,VOCs治理要求越来越高。收集和集中处理废气已成为许多化企业的一种选择。作为终端控制技术,蓄热式焚烧炉广泛应用于石油化工、精细化工、汽车油漆等行业。由于蓄热式焚烧炉适合处理大风量、低浓度的有机废气,企业通常将厂区所有有机废气收集起来一起处理。然而,收集到的废气种类繁多,复杂多样,来源众多。且部分蓄热式焚烧炉设计单位缺乏安全设计方面的经验,导致RTO投入使用后出现一些生产安全事故。正确和安全地选择和使用RTO已成为有机废气治理过程中的一个新问题。根据多年处理化工VOC废气的经验,分析了某化工企业RTO爆炸的原因。提出了RTO收集处理系统的管理要点。根据基本安全与日常相结合管理原则,提出了针对RTO制造商和使用单位的事故预防对策。

二、事故时车间生产情况

某化工公司的RTO净化系统发生了两次爆炸。事故中没有造成人员伤亡,但是在聚合物多元醇车间,引风机损坏,现场设备着火,一些RTO附属设备严重损坏,直接经济损失达到100多万元。按公司说法,该公司的生产方法是间歇生产,事故发生时,仅popPl1/pl2产品的工艺废气通过DN50~DN350金属管道收集(主要污染物为环氧乙烷、环氧丙烷、三甲胺、异丙醇、苯乙烯、丙烯腈等),然后通过引风机收集送RTO焚烧,这是R-RTO(旋转蓄热焚炉)收集废气和处理的详细流程,如图1所示。

 

1废气收集、焚烧流程简图

三、事故原因分析

1.事故的直接原因。调查发现,该公司真空泵的出口温度超过75℃,根据公式(1~(3)所示,计算有机废气的冷凝效率。

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公式:C1为冷凝前气体浓度,g/m3C2是凝结气体的浓度,g/m3M是气体物质的分子质量;P1T1气体的饱和蒸汽压力;P2T2气体的饱和蒸汽压力;R为常数,8.314p表示气压,101325 Pa;η是冷凝效率。75℃时,爆炸场中有机物的最大饱和浓度见表1

 

1不同温度下有机物饱和浓度安全性分析

如表1所示,当真空泵出口尾气温度为75℃时,每种有机物质的饱和浓度理论上非常高。如果废气稀释率不足,很容易引起安全事故。单套PL真空泵的环氧乙烷泄漏量约为120m3/h,三个真空泵的总流量为360 m3/h。事故发生时焚烧炉的实际处理风量也不超过5000m3/h2.4%的平均浓度在相应的爆炸范围内。可见废气排放真空泵出口温度过高,有机材料沸点低,导致有机废气浓度高。与此同时,相应的稀释倍数不够,再加上环氧丙烷和环丙烷,氧乙烷化学性质,最终达到有机成分的相应爆炸极限,造成爆炸事故。

2.事故的间接原因。(1)收集系统设计不合理。调查发现,该公司没有预先处理真空泵排放的高浓度有机废气的冷凝回收设备,在PL系统设计中,对真空泵出口废气的收集方法进行了深入的研究,是不合理的。安装在真空泵出口DN50收集管应增加冷凝回收设备。(2)预处理措施不到位。POPPL1PL2有机废气活性碳吸附车间不具备吸附再生系统,该系统基本上无效。最终安装的不锈钢高压风机没有变频系统,导致负压高能耗高的废气收集系统,不利于有机材料的冷凝和回收利用。所使用的金属洗涤塔具有很强的强度,无法有效的在系统发生爆炸等事故时抵御爆炸的影响,爆炸导致冲击波沿管道再次传至生产车间,从而增加了爆炸风险。

四、事故预防对策

1.优化采集系统。吸风罩和风机的选型应以标准化方式进行。同时,废气装置作为一个整体进行规划,从而确保收集废气效率。防火收集和预处理系统设计时,不要只注重高强度有助于系统的安全性,同时还应在RTO炉设备本体和节点处废气收集管道处安装防爆膜片。

2.加强预防行动。由于废气排放的变化太大,需要混匀、缓冲和预处理各种有机废气。建议使用PP填料塔预处理有机废气。PP填料塔填充塔强度低,在事故中容易泄压,从而最大限度地提高了系统的安全性。

3.安装在线监测系统并配置电气控制操作室。净化系统(RTO)虽然自动化程度很高,但必须由专业人员执行维护和管理任务。例如,有机物质的浓度往往在RTO炉爆炸前迅速增加。如果有人值守的系统可以触发警报并采取必要的措施来防止事故的发生。

综上所述,在对生产过程进行详细研究的基础上,正确认识生产过程中有机废气的排放特性,确保RTO引入的有机物浓度低于爆炸下限的25%,对RTO的安全有效使用具有十分重要的意义。化工企业有机废气的处理关键。


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