催化燃燒技術處理石油化工企業含VOCs廢氣的工藝初探

韓躍

摘 要：VOCs廢氣是石油化工企業裝置尾氣以及污水處理主要面臨的問題，VOCs廢氣排放不僅給空氣質量造成嚴重污染，同時也給人的身體健康帶來極大威脅。針對這種現狀我們必須加大對催化燃燒工藝的研究力度，這不僅對石油化工企業自身發展有影響，同時對環境保護工作的順利進行有極大的促進作用。本文首先對催化燃燒處理工藝尾氣進行分析，然后對污水處理廠廢氣處理進行探究。

關鍵詞：污水處理場；工藝尾氣；VOCs；催化燃燒

焚燒法、生物法以及吸收法是現階段對VOCs廢氣進行處理時主要運用的方法，冷凝法、催化燃燒法以及吸附法等也在上述范圍涵蓋之內。能耗較高是焚燒法處理低濃度廢氣時的明顯缺陷，但利用冷凝法以及吸收法還存在廢氣效果處理有效的問題，同時相對于其他處理技術來說具有流程復雜以及投資較大的缺陷。在此種趨勢與背景之下，催化燃燒工藝應運而生，這種技術可在一定程度上對國家環保的需求進行有效滿足，現階段該項技術已經逐漸實現在VOCs廢氣處理中的廣泛應用。

一、催化燃燒處理工藝尾氣

1.工藝尾氣特點

有組織排放的有機工藝尾氣具有以下特點（以聚丙烯裝置尾氣為例）：

煉油與石油化工企業在工藝單元排放時具有多種表現形式，我們也可以將其認定為有組織的排放，我們主要將聚丙烯裝置尾氣為例對其特征進行分析與總結。

（1）流量與濃度都呈現出較小的特征；

（2）有機工藝尾氣中根本沒有氧氣的存在；

（3）部分高濃度尾氣具有較高的回收價值，在實際回收之后要結合實際情況對尾氣進行催化工藝達標處理，但對于低濃度尾氣來說需要直接利用催化燃燒工藝對其進行處理。

（4）氯化物以及硫化物是尾氣中的重要組成部分，對于催化劑中的燃燒成分我們可利用其對其進行組分。

2.尾氣處理工藝流程

有機廢氣需要借助增壓風機的作用進行堿洗塔，在實際對催化燃燒劑中的有毒物質進行脫除時需要對堿液進行利用，水洗段的設置部位處于堿洗塔上方，對去除攜帶的廢棄堿液有極大的促進作用。工藝廢氣在經過預處理后會進入到尾氣換熱器，在這一過程中會與高溫尾氣發生一定的換熱反應，在催化劑的作用下就會發生催化燃燒反應，最后經過處理的尾氣就會通過排氣筒進入到大氣中。

在本工藝中，設置循環尾氣冷卻器及循環鼓風機，將循環尾氣冷卻到40～50℃引入尾氣換熱器入口，以此來控制催化燃燒反應器出口溫度。由于工藝尾氣中不含有氧氣，因此進行催化燃燒反應所必須的氧氣由空氣鼓風機從大氣中引入裝置。本工藝開工階段利用電加熱器加熱尾氣的方式進行開工預熱，正常運行時電加熱器停用。

3.控制方案

為保證催化燃燒工藝在處理工藝尾氣時能高效安全平穩的運行，主要的控制與聯鎖方案如下：

（1）催化燃燒反應器出口溫度控制——催化燃燒反應器的出口溫度控制是通過調節循環凈化尾氣量來實現的。當催化燃燒反應器出口溫度大于設定值時，增大循環鼓風機入口調節閥的開度，增大循環尾氣量，使催化燃燒反應器出口溫度回到設定值；當催化燃燒反應器出口溫度小于設定值時，減小循環鼓風機入口調節閥的開度，降低循環尾氣量，使催化燃燒反應器出口溫度回到設定值。

（2）催化燃燒反應器入口溫度控制——催化燃燒反應器的入口溫度是通過調節尾氣換熱器旁路調節閥來實現的。當催化燃燒反應器入口溫度大于設定值時，增大尾氣換熱器旁路調節閥的開度，減小換熱尾氣量，使催化燃燒反應器入口溫度回到設定值；當催化燃燒反應器入口溫度小于設定值時，減小尾氣換熱器旁路調節閥的開度，增大換熱尾氣量，使催化燃燒反應器入口溫度回到設定值。

（3）當催化燃燒反應器催化劑床層測溫超過設定值、循環尾氣冷卻器出口測溫超過設定值、循環鼓風機出口流量低于設定值、循環鼓風機停止運行或空氣鼓風機停止運行時，以上條件，只要滿足一個即觸發聯鎖，即關閉尾氣調節閥，同時打開尾氣放空閥、關閉空氣鼓風機、空氣調節閥以及停增壓風機。

二、化燃燒處理污水處理場廢氣

1.水處理場廢氣特點

煉油與石油化工企業污水處理場排放的廢氣具有以下特點：

（1）濃度與流量波動較大；

（2）污水處理場排放的廢氣含有充足的氧氣；

（3）污水處理場前端構筑物如隔油池、浮選池等排放的廢氣中非甲烷總烴濃度較高，約為2000～5000mg/m3，可考慮直接采用催化燃燒工藝來進行處理；后端構筑物如曝氣池、生化池等排放的廢氣中非甲烷總烴濃度較低，約為100～500mg/m3，如直接采用催化燃燒工藝處理能耗較高，可考慮先采用吸附濃縮再采用催化燃燒工藝來進行處理；

（4）污水處理場排放的廢氣中含有硫化氫、硫醇、硫醚等易使催化燃燒催化劑中毒的組分。

2.處理場廢氣處理工藝流程隔油池、浮選池等構筑物逸散的含VOCs廢氣由催化風機引出經阻火器進入脫硫罐，脫硫罐中內置脫硫吸附劑，脫除廢氣中的有機硫、無機硫。脫硫處理之后的廢氣之后進入均化罐，利用均化罐中的均化劑完成廢氣總烴濃度的均化，使廢氣中的總烴濃度維持在較穩定的水平避免對催化燃燒反應器的沖擊。經過脫硫、均化的廢氣與空氣混合，使廢氣中的總烴濃度滿足催化燃燒反應器對濃度的要求（濃度低于爆炸下限的25%），之后廢氣進入過濾器，脫除廢氣中的顆粒物，避免堵塞催化劑床層。

3.控制方案

為保證催化燃燒工藝在處理污水處理場廢氣時能高效安全平穩的運行，主要的控制與聯鎖方案如下：

（1）催化燃燒反應器出口溫度控制——催化燃燒反應器的出口溫度控制是通過調節空氣量來實現的。當催化燃燒反應器出口溫度大于設定值時，增大空氣入口調節閥的開度，增大空氣量，使催化燃燒反應器出口溫度回到設定值；當催化燃燒反應器出口溫度小于設定值時，減小空氣入口調節閥的開度，降低空氣量，使催化燃燒反應器出口溫度回到設定值。

（2）催化燃燒反應器入口溫度控制——催化燃燒反應器的入口溫度是通過調節電加熱器輸出功率來實現的。當催化燃燒反應器入口溫度大于設定值時，降低電加熱器輸出功率，使催化燃燒反應器入口溫度回到設定值；當催化燃燒反應器入口溫度小于設定值時，增大電加熱器輸出功率，使催化燃燒反應器入口溫度回到設定值。

（3）當催化燃燒反應器入口溫度超過設定值、催化燃燒反應器出口溫度超過設定值、電加熱器內部溫度超過設定值或電加熱器故障時，以上條件，只要滿足一個即觸發聯鎖即切斷廢氣進裝置、全開空氣閥、關閉電加熱器。

三、結語

采用催化燃燒工藝來處理工藝尾氣及污水處理場廢氣時，應根據不同種類廢氣的特點合理組織工藝流程及控制聯鎖方案：針對工藝尾氣采用堿洗—催化燃燒組合工藝，針對污水處理場廢氣采用脫硫—均化—催化燃燒組合工藝。研究表明，針對上述兩種廢氣，合理選擇催化燃燒組合工藝及控制方案，能夠有效處理廢氣中的VOCs組分，且處理后的氣體烴類濃度均可達到國家有關標準。

參考文獻：

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