催化燃烧技术处理石油化工企业含VOCs废气的工艺分析.docx

《催化燃烧技术处理石油化工企业含VOCs废气的工艺分析.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《催化燃烧技术处理石油化工企业含VOCs废气的工艺分析.docx（7页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、催化燃烧技术处理石油化工企业含VOCs废气的工艺分析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安康带来严重威 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 气采用碱洗一催化燃烧组合工艺，对污水处理场废气采用脱 硫一均化一催化燃烧组合工艺.研究说明，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，且处理后的气体烧类浓度均可到达国家 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

2、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安康造成严重威胁, 因此这类废气需要开展治理。现有技术中，处理含VOCs废气治理方法主要有燃烧法、 催化燃烧法、冷凝法、吸收法、吸附法、生物法等。燃烧法 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，流程比拟复杂，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

3、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平安有效。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 艺开展回收，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

4、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，预热到反响温 度后进入催化燃烧反响器，在催化剂的作用下，与氧气开展 催化燃烧反响，将废气中的VOCs转化为二氧化碳和水。从 催化燃烧反响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

5、5(TC引入尾气换热器入口，以此来控制催 化燃烧反响器出口温度。由于工艺尾气中不含有氧气，因此 开展催化燃烧反响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开 展开工预热，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平安平 稳的运行，主要的控制与联锁方案如下：(1)催化燃烧反响器出口温度控制一一催化燃烧反响 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 催化燃烧反响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，使催化燃烧反响器出 口温度回到设定值；当催化燃烧反响器出口温度小于

6、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, 使催化燃烧反响器出口温度回到设定值。(2)催化燃烧反响器入口温度控制一一催化燃烧反响 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。 当催化燃烧反响器人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，使催化燃烧反响器 入口温度回到设定值；当催化燃烧反响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, 使催化燃烧反响器入口温度回到设定值。(3)当催化燃烧反响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、循环鼓风机结束运行或空气鼓

7、风机结束运行 时，以上条件，只要满足一个即触发联锁，即关闭尾气调 节阀，同时翻开尾气放空阀、关闭空气鼓风机、空气调节阀 以及停增压风机。1.4 应用效果某石化公司聚丙烯装置在生产过程中会向大气中排放 聚丙烯尾气，其组成如下表1所示。表1聚丙烯尾气组成和性质M-303尾气中非甲烷总姓数值约为65 477 mg/ Nm3, 远超国家标准合成树脂工业污染物排放标准(GB 31572-20*)对合成树脂工业非甲烷总工 的排放要求(非 甲烷总烧排放限值为100 mg/m3 )。由于M-303尾气有机 烧浓度不高，回收没有太大的经济价值，考虑直接采用催 化燃烧工艺对M-303尾气开展治理。由于尾气中含有少

8、量对催化剂有毒物质HCL,首先采 用碱洗除去HCL,之后进 入催化燃烧单元除去尾气中的非 甲烷总烧，工艺流程如图1所示。在反响器入口温度350450 C的条件下，经过催化燃 烧装置处理，净化气体中的非甲烷总姓浓度 低于60 mg/m3 , 符合我国合成树脂工业污染物排放标准(GB 31572-20*)规定的排放要求。2催化燃烧处理污水处理场废气2.1污水处理场废气特点炼油与石油化工企业污水处理场排放的废气具有以下 特点：(1)浓度与流量波动较大；(2)污水处理场排放的废气含有充足的氧气；(3)污水处理场前端构筑物如隔油池、浮选池等排放 的废气中非甲烷总煌浓度较高，约为2 0005 000 mg

9、/m3 , 可考虑直接采用催化燃烧工艺来开展处理；后端构筑物如 曝气池、生化池等排放的 废气中非甲烷总煌浓度较低，约 为100500 mg/m3 ,如直接采用催化燃烧工艺处理能耗较 高，可考虑先 采用吸附浓缩再采用催化燃烧工艺来开展处 理；(4)污水处理场排放的废气中含有硫化氢、硫醇、硫 醛等易使催化燃烧催化剂中毒的组分。2.2 污水处理场废气处理工艺流程根据污水处理场排放废气的特点，处理污水处理场废 气的催化燃烧工艺如图2所示。图2催化燃烧工艺处理污水处理场废气工艺流程示意 图隔油池、浮选池等构筑物逸散的含VOCs废气由催化 风机引出经阻火器进入脱硫罐，脱硫罐中内置脱硫吸附剂, 脱除废气中的

10、有机硫、无机硫。脱硫处理之后的废气之后 进入均化罐，利用均化罐中的均化剂完成废气总妙浓度的 均化，使废气中的总烧浓度维持在较稳定的水平防止对催 化燃烧反响器的冲击。经过脱硫、均化的废气与空气混合，使废 气中的总烧 浓度满足催化燃烧反响器对浓度的要求（浓度低于爆炸下 限的25%）,之后废气进入过滤 器，脱除废气中的颗粒物, 防止堵塞催化剂床层。经过预处理后的废气进入尾气换热 器，与燃烧后的高温尾气充分换热，进入催化燃烧反响器， 在催化剂的作用下，与氧气开展催化燃烧反响，将废气中 的VOCs组分转化为二氧化碳和水，并释放出大量 的反响 热。从催化燃烧反响器出来的净化气体携带热量，进入尾 气换热器与

11、待处理废气开展充分换热。最后净化尾气通过 排气筒排放到大气中。2.3 主要控制方案为保证催化燃烧工艺在处理污水处理场废气时能高效 平安平稳的运行，主要的控制与联锁方案如下：（1）催化燃烧反响器出口温度控制一一催化燃 烧反响 器的出口温度控制是通过调节空气量来实现 的。当催化燃 烧反响器出口温度大于设定值时，增 大空气入口调节阀的 开度，增大空气量，使催化燃烧反响器出口温度回到设定 值；当催化燃烧反响器 出口温度小于设定值时，减小空气 入口调节阀的开 度，降低空气量，使催化燃烧反响器出口 温度回到设定值。（2）催化燃烧反响器入口温度控制一一催化燃 烧反响 器的入口温度是通过调节电加热器输出功率

12、来实现的。当 催化燃烧反响器入口温度大于设定值 时，降低电加热器输 出功率，使催化燃烧反响器入口温度回到设定值；当催化 燃烧反响器入口温度小 于设定值时，增大电加热器输出功 率，使催化燃烧 反响器入口温度回到设定值。（3）当催化燃烧反响器入口温度超过设定值、催化燃 烧反响器出口温度超过设定值、电加热器内部温度超过设 定值或电加热器故障时，以上条件，只要满足一个即触发 联锁即切断废气进装置、全开空气阀、关闭电加热器。2.4 应用效果某污水处理场预处理设施在水处理过程中会向外逸散 含VOCs恶臭废气，其组成如下表2所示。表2污水处理场废气组成和性质由表2可知，污水处理场隔油池、浮选池等污水预处 理

13、设施排放的废气远超国家标准石油炼制工业污染物排 放标准（GB 31570-20*）对污水处理场废气排放要求（非 甲烷总烧排放限值为120 mg/ Nm3 ,苯排放限值为4 mg/Nm3 ,甲苯排放限值为15 mg/ Nm3 ,二甲苯排放限值 为 20 mg/Nm3 ）。由于污水处理场预处理设施排放的废气到达3 000 mg/Nm3 ,废气燃烧放出的热量可维持系统的热量平衡，因 此考虑直接采用催化燃烧工艺对废气 开展治理。废气中含 有的对催化剂有毒物质硫化氢、甲硫醇，首先采用干法脱 硫吸附脱除（总硫小于10 mg/Nni3 ）,之后进入催化燃烧单 元除去尾气中的非甲烷总烧、三苯类物质，工艺流程如

14、图2 所示。表3催化燃烧处理工艺尾气及污水处理场废气比照表在反响器入口温度250350 C的条件下，经过催化燃 烧装置处理，净化气体中的非甲烷总炫浓度低于100 mg/Nm3、苯浓度低于3 mg/Nm3、甲苯浓度 低于10 mg/Nm3 ,二甲苯浓度低于10 mg/Nm3 ,符合 我国石油 炼制工业污染物排放标准(GB 31570-20*)规定的排放 要求。3结论针对工艺尾气及污水处理场废气的不同特点，对催化 燃烧工艺处理这两类废气的工艺流程及主要控制方案开展 了研究，结果比照如下表3所示。采用催化燃烧工艺来处 理工艺尾气及污水处理 场废气时，应根据不同种类废气的 特点合理组织工艺流程及控制联锁方案：针对工艺尾气采 用碱洗一催化燃烧组合工艺，针对污水处理场废气采用脱 硫一均化一催化燃烧组合工艺。研究说明，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，且处理后的气体烧类浓度均可 到达国家有关标准。