第51卷第8期 辽 宁 化 工 Vol.51，No. 8 2022年8月 Liaoning Chemical Industry August，2022
RTO设计要点探讨
张 旭
大型设备包装箱
（沈阳科创化学品有限公司，辽宁 沈阳 110143）
烟焦油
摘 要：农药生产过程中，产生大量挥发性有机废气VOCS，挥发性有机物，对人的呼吸道、眼睛
有刺激作用，有的具有致癌性，并且与PM2.5以及雾霾天气相关，所以，农药行业挥发性有机物的治
理备受关注。蓄热焚烧炉是农药行业挥发性有机废气处置最常用的处理手段，从农药行业废气特点、
蓄热式焚烧炉工作原理、工艺设计、设备选择、废气收集、安全设计等方面简述蓄热式焚烧炉RTO的
设计要点。
关 键 词：农药；蓄热式焚烧炉RTO；挥发性有机物VOCS
中图分类号：TQ450.9 文献标识码： A 文章编号： 1004-0935（2022）08-1162-04
1 农药行业废气特点
我国是农业大国，农业对农药行业发展有一定的依赖，农药行业最近几年产能也在不断壮大，各种农药新品种也再不断创新上市，但是，伴随着农药行业的快速发展，农药行业的三废排放也困扰束缚着企业的发展，尤其是废气的排放问题尤为突出，此前农药行业污染的重点在废水和固废，废气经常被人忽视，随着我国大气质量的下降，人们对PM2.5的关注，农药行业的废气排放一时成为众矢之的，农药行业废气治理也成为公众关注的焦点。
农药生产属于精细化工范畴，涉及化工单元操作广，反应步骤多，间歇操作，大量使用易挥发、易燃易爆的有机溶剂，比如甲醇、乙醇、甲苯、苯、石油醚、乙酸乙酯、氯代烷烃等，所以，在各个单元反应以及化工单元操作时，均会有挥发性有机废气排出，废气成分复杂，包含有机物、无机物及粉尘，针对不同的废气组成需要采用不同的处理方法，目前工业生产中应用较多的有吸收法、冷凝法、吸附法、热破坏法等[1]。由于农药生产过程中废气量较大，浓度较高，污染物成分多为易挥发有机溶剂以及阈值较低的恶臭气体，所以，一些吸收、吸附的方法、光催化法不能保证处理效果和达标，所以焚烧法是最佳选择，而蓄热式焚烧炉其处理效率更高以及其节能的特点，使其在农药企业废气治理过程中得到广泛应用。
2 蓄热式焚烧炉工作原理
蓄热式焚烧炉RTO的工作原理：把有机废气在燃烧室内加热升温至760 ℃以上，停留时间大于0.75 s，使废气中的VOCs氧化分解，成为无害的CO2和H2O；氧化时的高温气体的热量被蓄热体“贮存”起来，用于预热新进入的有机废气，这样废气在切换阀的作用下，周而复始的在蓄热体内进行热量交换，从而节省升温所需要的燃料消耗，降低运行成本。
10658154
RTO多应用在处理风量较大、中低浓度的有机废气，处理VOCs浓度范围在（1 000～5 000）×10-6。当VOCs质量浓度高于2 000 mg·m-3时，不需添加辅助燃料，可以达到自热平衡运行，VOCs去除率高达97%～99%，热回收率大于95%[2]。
目前蓄热式焚烧炉产品多为双床和多床RTO，主流产品为三室式RTO。三室式RTO炉在处理效率和经济性要求都可以得到满足。工程上，三室式RTO处理VOCs废气量范围一般在80 000 Nm3·h-1以内。
3 工艺设计
在农药行业废气处理过程中，针对不同废气成分，所选的处理工艺也就不同，RTO系统同样面临
第51卷第8期 张旭：农药行业有机废气蓄热焚烧炉RTO设计要点探讨 1163
着将各个处理过程与蓄热式焚烧炉系统有机的组合在一起，所以，工艺流程的选择十分关键，只有合理的工艺流程，才能保证RTO系统运行的稳定。
由于农药生产过程中排放的废气不仅含有大量的挥发性有机物，而且还含有大量的无机成分，其中包括氯化氢、硫化氢、氨气、二氧化硫等，并且在投料、干燥等过程夹带粉尘颗粒。蓄热式焚烧炉RTO采用的燃烧法，主要针对挥发性有机物的去除，炉内装有陶瓷蓄热体进行回收热量，粉尘颗粒易堵塞蓄热体，影响废气通过蓄热体，所以，需要预处理将去除粉尘可以以及无机成分。农药企业废气进入蓄热式焚烧炉RTO系统前的一般原则：①需要废气前处理，盐酸、硫化氢、二氧化硫等酸式气体车间内采取水吸收和碱吸收后才可以引入RTO，避免对后续设备和炉栅造成腐蚀；②废气中含有氨气的，必须在产生车间内采用多级水吸收后排出，由于RTO运行温度在790~850 ℃，氨气不能被氧化分解，氨气会与炉内氧化分解后的酸式气体二氧化硫、二氧化碳、氯化氢结合，在蓄热体低温段形成铵盐，造成蓄热体堵塞，导致系统阻力增加，严重制约系统的连续温度运行；③含氯代烷烃的废气不宜采用RTO焚烧，RTO噁
焚烧易产生二英；④含大量粉尘、焦油颗粒、易聚合物质的废气不能进入RTO焚烧；⑤废气浓度较高时，需设置氮封、深冷、碳纤维吸附前处理，处理后方可排入。
农药企业RTO系统工艺流程为：混合后的废气先进入水封罐，通过风机送入水洗塔洗涤，洗涤后的废
气通过气液分离器除去水分后废有机废气进入RTO设备，吸收蓄热陶瓷的热量升温，在燃烧室被高温氧化，分解成CO2、H2O等。净化后的废气先后进入冷却塔及碱液洗涤塔降温并除酸，经烟囱排入大气。RTO检修、故障、气体浓度过高时，废气进入旁通废气治理系统，废气旁通采用活性炭吸附罐吸附后通过烟囱排放。
4 废气收集设计
废气排放来源多分布在物料储罐区、蒸馏、精馏过程、副反应产生气体、真空泵排气、压滤烘干以及污水处理等过程。
罐区储罐采用氮封设计进行废气控制，设置氮封压力2 kPa，废气排放采用呼吸阀，呼吸阀压力设置3 kPa，需设置阻火器和水封罐，以保证整个储罐系统与焚烧系统的有效隔离。
生产车间废气按组成进行分类收集，确保废气混合不相互发生反应，在装置界区处设置水封和阻火器，并且，安装VOCS浓度和LEL爆炸下限监测仪，设置旁路，防止由于生产车间有机废气的突发性浓度异常，给RTO带来安全风险。
污水池废气收集，多采用加盖收集方式，一般为玻璃钢拱形盖以及反吊膜两种加盖方式，废水池废气经过碱性洗涤除水后与其他生产车间废气混合后进入RTO系统。
农药行业废气成分复杂，易燃易爆，含有腐蚀性，废气输送管道材质的选择要考虑腐蚀和静电两个主要因素，一般采用316L不锈钢金属管道或者玻璃钢石墨复合管道，其中采用防静电设计，管道流速不宜过快，最好小于10 m·s-1；并且设计收集管道为负压运行，考虑压力平衡，安装压力变送器进行监控，防止各单元间废气乱窜；同时，废气输送管道应在管道拐弯处加泄爆片[3]，泄爆片压力设置20 kPa，确保管道输送的安全。废气管道要设置排凝导淋装置，以防止管道积液，夏天管道积液，随着温度的升高，会加速有机物的挥发，会使进气浓度升高，带来安全问题；冬季管道积液，尤其废气含水较多，会堵塞管道，影响废气输送。
5 RTO蓄热炉的设计
5.1 燃烧室
根据2020年1月14日中国生态环境部颁布HJ1093—2020《蓄热燃烧法工业有机废气治理工程技术规范》规定，燃烧室温度高于760 ℃，废气在燃烧室停留时间不少于0.75 s；两室RTO净化效率不低于95%，多室RTO净化效率不低于98%；设计气量按105%进行设计。但是，为了更好地净化效率，实际RTO燃烧温度应按820 ℃进行设计，停留时间大于1.5 s进行设计[4]。同时需要配备燃烧器，辅助燃料为天然气或柴油，提供热量满足蓄热焚烧装置进出口气体温度差的要求。
5.2 材质选择
炉体采用8 mm碳钢板连续焊接制作，内衬陶瓷纤维保温，按1 200 ℃进行设计；农药生产过程中排放的废气含有大量有机硫化物，有机卤化物，
1164 辽 宁 化 工 2022年8月
高温氧化分解为二氧化硫、氯化氢等腐蚀性气体，所以，蓄热炉炉栅材质的选择十分重要，一般多选用2205双相不锈钢材质，双相不锈钢具有优良的耐氯化物、晶间腐蚀性能。
5.3 蓄热室
蓄热室设计要求：热回收率大于90%，进出口温差不大于60 ℃，系统阻力小于3 000 Pa，蓄热室截面流速小于2 m·s-1；蓄热体一般选用蜂窝和MLM 陶瓷填料两种中的一种；蓄热体比热容不低于 750 J·kg-1·K-1，短时间可承受1 200 ℃冲击，使用寿命40 000 h；蓄热室蓄热体按照鞍环及蜂窝或MLM 组合设计, 散堆的鞍环填料起到分布气体的作用。
5.4 切换阀
切换阀是蓄热式焚烧炉的核心部件，需要考虑腐蚀、切换时间、密封及泄露量等问题。RTO切换阀之前一直采用气动蝶阀，但是，随着提升阀产品的出现，气动蝶阀被提升阀所替代，提升阀分为竖直和水平提升阀两种，宜选用水平式提升阀，提升阀材质与炉栅材质相同，均需选用2205双相不锈钢，阀
室底部需要设置排凝导淋设施。
6 安全设计
6.1 LEL爆炸下限设置
农药生产排放的废气多数为易燃易爆气体，严格控制进入蓄热式热氧化炉的废气浓度，RTO炉入口浓度必须低于爆炸下限LEL的25%，是预防爆炸事故最有效、最直接的办法，是本质安全措施，所以RTO系统需要设置LEL监测仪，分为PID、FID、FTA等方法，FTA氢气火焰温度监测仪最为稳定。LEL监测仪设置的位置需要考虑输送管道直径、长度、输送气量，阀门切断时间，LEL监测仪的响应时间，所以需要设置在足够远的距离，或设置缓冲罐，给浓度检测仪及阀门动作留下足够响应时间, 体积要合理设置[5]。
6.2 新鲜风稀释阀门
RTO必须设置新风阀门, 开车采用新鲜风开车，同时设置吹扫风机；对于高浓度废气, 需要配备稀释风机或稀释新风口，将废气浓度稀释到爆炸下限LEL25%以下。 6.3 紧急释放
第一，热旁通阀设置，进入RTO的废气浓度波动时，造成炉内温度的骤然升高，RTO设置热旁通阀泄放高温及泄压，避免安全事故；第二，泄爆片设置，在废气输送管道以及RTO进气阀室设置泄爆片，
降低爆炸事故带来的损失。
6.4 安全联锁及UPS
RTO采用PLC或DCS控制，关键设备安全仪表系统应不低于SIL1标准设计，按需要选择气动阀门；配置UPS应急电源和压缩空气缓冲罐，保证停电状态下，安全停车；合理设置安全联锁，例如浓度高，切断进风机，系统离线；温度高，打开稀释风阀，打开热旁通等。
7 尾气处理
RTO排放的烟气主要成分为二氧化硫、氯化氢等酸式气体，需要采取两级碱性洗涤塔进行吸收；第一级为冷却塔，主要起降温作用，第二级主要起吸收作用，由于RTO反洗、超温时烟气温度较高，第一级洗涤塔多采用2205材质设备，第二级碱洗塔可选用玻璃钢材质，洗涤塔可设置填料，也可以不设置填料，以喷淋密度保证洗涤塔的处理效果。
8 结束语
综上所述，蓄热式热氧化炉在农药行业应用广泛，本文结合工程实例以及切身经验，针对农药行业废气特点、蓄热式热氧化炉工作原理、农药行业RTO系统典型工艺路线、安全控制以及其他设计要点进行详细的分析和说明，希望能对蓄热式热氧化炉系统设计有所帮助。
参考文献：
[1] 丁康君. 采用蓄热式氧化方法治理农药行业废气的研究［J］.农村经
济与科技，2015, 26 (05)：6.
[2] 王海波，刘忠生，刘志禹，等. 蓄热氧化反应器在石化VOCs废气处
理中的应用［J］.炼油技术与工程，2022, 52 (01)：6
[3] 孙浩. 蓄热式热氧化废气处理工艺的安全设计问题探讨［J］.上海节
能，2021,11：7
[4] 滕富华，顾震宇. 蓄热式热氧化处理医化废气［J］.中国环保产业，
2015, 4：11弯曲玻璃
[5] 桂浩. 浅析蓄热焚烧炉在化工废气处理中的运用［J］. 化工管理，
2019 (18)：8
第51卷第8期 张旭：农药行业有机废气蓄热焚烧炉RTO设计要点探讨 1165
Discussion on Key Points of Organic Waste Gas Regenerative
Thermal Oxidizer Design in Pesticide Industry
ZHANG Xv
（Shenyang Sciencreat Chemicals Co., Ltd., Shenyang Liaoning 110143, China）
Abstract: In the pesticide production process, a large number of volatile organic waste VOCs can be produced, they can irritate the human respiratory tract, eyes, and some are carcinogenic, and are related to PM2.5 and haze weather,so much attention has been paid to the management of the volatile organic compounds.Regenerative thermal oxidizer is the most commonly used for volatile organic exhaust gas disposal of pesticide industry. In this article, from the aspects of waste gas characteristics in the pesticide industry, the working principle of regenerative thermal oxidizer (RTO), process design, equipment selection, waste gas collection, safety design, etc., the design points of RTO were briefly described.
Key words: Pesticide; Regenerative thermal oxidizer; V olatile organic compounds
（上接第1161页）
Application of Integrated Equipment in Rural Sewage Treatment
WANG Hao
（School of Municipal and Environmental Engineering, Shenyang Jianzhu University, Shenyang Liaoning 110168, China）Abstract: With the deepening of the construction of new countryside, rural sewage treatment has also become a hot topic of research. Most of the rural sewage in our country is directly discharged into water bodies and related waters without treatment, causing very bad effects on rivers and the environment.The completed sewage treatment equipment also faces problems such as low treatment efficiency and the inability to advance the maintenance project in time. In this paper, the status quo of rural sewage was analyzed, combined with the current research progress of integrated equipment, the specific application of integrated equipment in rural sewage treatment was systematically expounded, as well as the future development direction.
Key words: Rural sewage treatment; Integrated equipment; Process principle
中科院大连化学物理研究所科研成果介绍
微反应技术硝化合成硝酸异辛酯
负责人：陈光文 联络人：陈光文
光标跟随电话：0411-******** 传真：0411-******** E-mail：**************
学科领域：精细化工 项目阶段：中试放大
项目简介及应用领域
异辛醇混酸硝化生产的硝酸异辛酯作为柴油十六烷值改进剂，对柴油油品升级起着重要作用。按典型的0.1%的添加量计，每万吨硝酸异辛酯可以调和1 000 万t符合国V 排放标准的优质柴油。随着油品的升级换代，硝酸异辛酯产品的市场需求量势必增加。由于硝酸异辛酯生产比较危险，技术主要由法国SNPE、瑞士BIAZZI等少数军工企业掌握。国内，西安万德能源化学公司采用微管式生产工艺，每年产能为1万吨，但数十条线并行生产工艺弊端明显。
本项目采用微通道反应器技术，在反应热力学和反应动力学研究结果的基础上，创新性开发了微反应技术硝化合成硝酸异辛酯工艺，该工艺的主要特点是：异辛醇和混酸在并行多通道微混合器中接触反应，混合器内体积微小、物料混合均匀，反应时间短，传热速率快，产物和酸可实现连续自动分离。技术指标包括：原料转化率高于 99.9%，产品纯度高于 99.5%，水分小于 0.05%，酸度小于3 mg KO
H/100 mL。本项目同时揭示了反应过程中的爆炸机制，因而这项技术具有无可比拟的先进性和安全性。本技术具有自主知识产权，已申请专利 2 件，发表学术论文 2 篇。目前， 已建立 50～100 t微反应装置一套，并可以快速设计搭建单套 600～1 000 t反应装置。微波电视天线
合作方式：合作开发。 投资规模：1 000～5 000 万。
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议