催化燃烧技术处理石油化工企业含VOCs废气的工艺研究

北极星环保网讯:石油化工企业工艺装置尾气及污水处理场逸散的废气均含有VOCs,其排放给区域空气质量和人体健康带来严重威胁.针对工艺尾气和污水处理场废气的特点,研究了催化燃烧工艺在处理这两类废气时工艺流程及控制方案.对工艺尾气采用碱洗—催化燃烧组合工艺,对污水处理场废气采用脱硫一均化—催化燃烧组合工艺.研究表明,针对上述两种废气,合理选择催化燃烧组合工艺及控制方案,能够有效处理废气中的VOCs组分,且处理后的气体烃类浓度均可达到国家有关标准.

石油化工企业工艺装置及污水处理场会向空气中逸散含VOCs废气。此类废气不仅会导致区域空气质量下降，而且其中的某些成分会刺激人体的呼吸道系统、血液系统和神经系统，职工长期接触这类废气会对人体健康造成严重威胁，因此这类废气需要进行治理。 

现有技术中，处理含VOCs废气治理方法主要有焚烧法、催化燃烧法、冷凝法、吸收法、吸附法、生物法等。焚烧法处理低浓度废气时存在能耗较高的缺点；采用冷凝法和吸收法时，对低浓度废气处理效果有限，且须于其他技术（如催化燃烧）结合才能使废气达标排放，流程比较复杂，投资较大； 现有的生物净化法对高VOCs浓度废气去除效果有限；催化燃烧工艺对废气中的污染物净化效率高，可满足苛刻的国家环保标准要求，因此在石油化工 企业含 VOCs废气治理中应用广泛。 

本研究针对工艺尾气和污水处理场逸散废气的特点，研究了催化燃烧工艺在处理这两类废气时工艺流程及控制方案，以使催化燃烧工艺在处理上述两种废气时更加安全有效。 

1 催化燃烧处理工艺尾气 

1.1 工艺尾气特点

炼油与石油化工企业工艺单元排放（有组织排放）的有机工艺尾气具有以下特点（以聚丙烯装置尾气为例）： 

（1）浓度与流量波动较小；

（2）有机工艺尾气中不含有氧气；

（3）对高浓度具有回收价值的尾气应首先采用回收工艺进行回收，回收之后的尾气采用催化燃烧工艺达标处理，对低浓度尾气直接采用催化燃烧工艺处理；

（4）尾气中可能含有氯化物、硫化物等易使催化燃烧催化剂中毒的组分。

1.2 工艺尾气处理工艺流程

根据工艺尾气的特点，处理工艺尾气的催化燃烧工艺如图 1 所示。

图 1 催化燃烧工艺处理工艺尾气工艺流程示意图

如图 1 所示，工艺装置排放的有机废气在增压风机的作用下首先进入碱洗塔，利用碱液脱除废气中的氯化物、硫化物等对催化燃烧催化剂有毒的物质。碱洗塔上部设置水洗段，除去废气携带的碱液。 经过预处理后的工艺废气进入尾气换热器，与燃烧后的高温尾气充分换热，预热到反应温度后进入催化燃烧反应器，在催化剂的作用下，与氧气进行催化燃烧反应，将废气中的VOCs转化为二氧化碳和水。从催化燃烧反应器出来的净化气体进入尾气换热器回收热量，净化尾气通过排气筒排放到大气中。 

在本工艺中，设置循环尾气冷却器及循环鼓风机，将循环尾气冷却到40~50℃引入尾气换热器入口，以此来控制催化燃烧反应器出口温度。由于工艺尾气中不含有氧气，因此进行催化燃烧反应所必须的 氧气由空气鼓风机从大气中引入装置。本工艺开工 阶段利用电加热器加热尾气的方式进行开工预热， 正常运行时电加热器停用。

 1.3 主要控制方案

为保证催化燃烧工艺在处理工艺尾气时能高效安全平稳的运行，主要的控制与联锁方案如下： 

（1）催化燃烧反应器出口温度控制——催化燃烧反应器的出口温度控制是通过调节循环净化尾气量来实现的。当催化燃烧反应器出口温度大于设定值时，增大循环鼓风机入口调节阀的开度，增大循 环尾气量，使催化燃烧反应器出口温度回到设定值；当催化燃烧反应器出口温度小于设定值时，减小循环鼓风机入口调节阀的开度，降低循环尾气量，使催化燃烧反应器出口温度回到设定值。

（2）催化燃烧反应器入口温度控制——催化燃烧反应器的入口温度是通过调节尾气换热器旁路调节阀来实现的。当催化燃烧反应器入口温度大于设定值时，增大尾气换热器旁路调节阀的开度，减小 换热尾气量，使催化燃烧反应器入口温度回到设定值；当催化燃烧反应器入口温度小于设定值时，减小尾气换热器旁路调节阀的开度，增大换热尾气量，使催化燃烧反应器入口温度回到设定值。

（3）当催化燃烧反应器催化剂床层测温超过设定值、循环尾气冷却器出口测温超过设定值、循环 鼓风机出口流量低于设定值、循环鼓风机停止运行或空气鼓风机停止运行时，以上条件，只要满足一 个即触发联锁，即关闭尾气调节阀，同时打开尾气放空阀、关闭空气鼓风机、空气调节阀以及停增压风机。

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