低溫催化氧化裝置處理石化生產(chǎn)廢氣

張斌

（南京天加熱能技術(shù)有限公司，江蘇南京 210000）

某石化廠生產(chǎn)裝置產(chǎn)生的35 000 m3/h有機(jī)廢氣現(xiàn)通過一套吸附吸收治理裝置處理后排放，該裝置的處理效果達(dá)不到最新的排放限值要求，需要重新考慮對這部分廢氣進(jìn)行治理。鑒于現(xiàn)有裝置的運(yùn)行效果，擬采用低溫催化氧化工藝對廢氣進(jìn)行治理，使其達(dá)標(biāo)排放。為了保證低溫催化氧化裝置的處理效果及運(yùn)行穩(wěn)定性，業(yè)主決定先建設(shè)一套實驗裝置，在廢氣主管道上設(shè)置一根支管，將有機(jī)廢氣部分引入低溫催化氧化試驗裝置，氣量200 m3/h，通過實驗裝置的實際運(yùn)行效果分析低溫催化氧化工藝處理有機(jī)廢氣的可行性。

通過取樣，采用氣相色譜分析，廢氣成分見表1。

表1 廢氣成分

由表1可知，廢氣中總烴濃度為94 146 mg/m3，其中非甲烷總烴（NMHC）濃度為83 834 mg/m3。

1 低溫催化氧化的原理及特點(diǎn)

1.1 基本原理

低溫催化氧化是指在催化劑的作用下，廢氣中的可燃組分VOCs等在較低的溫度下進(jìn)行氧化反應(yīng)，轉(zhuǎn)變?yōu)镃O2和H2O，其反應(yīng)式為：

低溫催化氧化反應(yīng)的本質(zhì)是氣固相催化反應(yīng)，通過催化劑降低氧化反應(yīng)的活化能，氣相分子在催化劑的表面與活性氧發(fā)生深度氧化反應(yīng)，生成CO2和H2O，同時釋放熱量。

1.2 特點(diǎn)

低溫催化氧化工藝的主要特點(diǎn)為起燃溫度、反應(yīng)溫度低，具體見表2。

表2 低溫催化氧化工藝的特點(diǎn)

2 低溫催化氧化實驗裝置

2.1 工藝流程

圖1 催化氧化工藝流程

廢氣與空氣混合，使得混合氣中的總烴濃度降至10 000 mg/m3以下，通過換熱器、電加熱器升溫至250℃～280℃后進(jìn)入催化氧化反應(yīng)器，烴類在催化劑表面氧化并放出熱量，反應(yīng)后的高溫廢氣通過換熱器降溫后經(jīng)排氣筒排放。

電加熱器只作為開機(jī)預(yù)熱用，正常運(yùn)行狀態(tài)下烴類的反應(yīng)熱可維持系統(tǒng)的熱平衡，不需開啟電加熱器。

催化氧化裝置的廢氣進(jìn)口及最終氣體排放口處均設(shè)置取樣口，通過采樣分析反應(yīng)前后氣體中的有機(jī)物成分，了解催化氧化裝置的處理效果。

2.2 工藝設(shè)備

低溫催化氧化裝置內(nèi)的主要工藝設(shè)備包括風(fēng)機(jī)、換熱器、電加熱器和催化氧化反應(yīng)器，各工藝設(shè)備的參數(shù)見表3。

表3 工藝設(shè)備參數(shù)

2.3 催化劑

目前，使用較為成熟的工業(yè)催化氧化用催化劑為貴金屬催化劑，由活性組分和載體組成，其中的活性成分為貴金屬，載體為陶瓷。本裝置所使用的催化劑性能參數(shù)見表4。

表4 催化劑的性能參數(shù)

催化劑分三層裝填于催化氧化反應(yīng)器內(nèi)，裝填量見表5。

表5 催化劑的裝填量

3 裝置運(yùn)行效果

實驗裝置開車后，實驗期內(nèi)運(yùn)行穩(wěn)定，每天進(jìn)行六次取樣分析，并記錄裝置運(yùn)行的狀態(tài)數(shù)據(jù)。由于需處理的廢氣中的有機(jī)物為鏈?zhǔn)綗N類，分析的結(jié)果以非甲烷總烴濃度顯示。裝置實際運(yùn)行數(shù)據(jù)見表6。

表6 裝置運(yùn)行數(shù)據(jù)

4 結(jié)論

由實驗裝置的運(yùn)行結(jié)果可看出，其處理效果滿足了GB 16297-1996“大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)”中規(guī)定的非甲烷總烴濃度小于120 mg/m3的要求，同時也滿足石化關(guān)于采用燃燒法處理廢氣時排放氣中非甲烷總烴濃度小于20 mg/m3的要求。

綜上，采用低溫催化氧化工藝治理石化廠生產(chǎn)裝置產(chǎn)生的烴類廢氣能有效地減少烴類有機(jī)物的排放，處理后的廢氣能達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的排放要求。