【有機廢氣催化劑行業知識科普】?催化氧化技術在橡膠廢氣處理中的應用—江西慧驊科技專業處理橡膠廢氣處理
【有機廢氣催化劑行業知識科普】催化氧化技術在橡膠廢氣處理中的應用
—江西慧驊科技專業處理橡膠廢氣處理
所屬頻道: VOCs檢測 關鍵詞:VOCs排放 催化氧化 廢氣處理
橡膠廢氣專業凈化催化劑圖片
江西慧驊VOCs在線訊:摘要：采用催化氧化技術處理熱塑性丁苯橡膠(SBS)生產裝置D線后處理單元廢氣，廢氣的非甲烷總烴去除率和環己烷去除率均達到98%以上，非甲烷總烴質量濃度達到DB11/447—2007《煉油與石油化學丁業大氣污染物排放標準》的要求(小于100mg/m3)。對SBS生產裝置凝聚單元進行兩釜流程改三釜流程后，催化氧化反應器入口非甲烷總烴質量濃度由(3.84-5.82)×103mg/m3降至(2.48-2.63)×103mg/m3，反應器出口非甲烷總烴質量濃度均小于50mg/m3。凝聚單元改造并采用催化氧化技術處理廢氣后，每年節約費用約80萬元。
揮發性有機物(VOCs)是石油化工生產過程中的特征污染物。VOCs危害人體健康，破壞臭氧層，導致溫室效應¨。在2010年5月11日同務院辦公廳發布的《環境保護部門關于推進大氣污染聯防聯控工作改善區域空氣質量指導意見的通知》(國辦發[2010]33號)文件中，**正式從國家層面七提出對VOCs污染開展防治工作，將VOCs與SO、NO、顆粒物一起列為改善大氣環境質量的防控重點。
熱塑性丁苯橡膠(SBS)生產裝置后處理單元廢氣(主要為vOcs)占SBS生產全過程廢氣排放量的90%，該廢氣以無組織排放形式排放至大氣環境中，對周邊空氣污染較為嚴重，影響職工身體健康。在周內，橡膠后處理單元廢氣大多采用空氣稀釋排放或無組織形式排放。為減少VOCs排放，中國石化北京燕山分公司(簡稱燕山分公司)**采用用催化氧化技術對SBS生產裝置D線后處理單元廢氣進行處理，取得了良好的效果。
本文比較了幾種VOCs處理技術的優缺點，介紹了催化氧化技術在SBs生產裝置D線后處理單元廢氣處理中的應用情況，并進行了經濟效益分析。
1、SBS生產裝置D線后處理單元廢氣排放狀況
SBS生產流程分為4個單元：聚合、回收、凝聚和后處理。后處理單元主要對凝聚單元送來的膠粒進行脫水干燥，共有4股廢氣排放，分別為進料口閃蒸氣、螺桿擠壓機m口閃蒸氣、固體產品風力輸送排放氣和同體產品熱風干燥排放氣。廢氣中主要組分包括環己烷、己烷、水蒸氣、SBs填充油油霧、固體顆粒物等。
2、VOCs處理技術
2.1SBS生產裝置D線后處理單元廢氣處理技術的篩選
VOCs的主要處理技術包括：冷凝法、吸收法、吸附法、熱力燃燒法、生物處理法和催化氧化法等，幾種VOCs處理技術的優缺點見表I。
表1：幾種VOCS處理技術的優缺點
|
技術名稱 |
優點 |
缺點 |
|
冷凝法 |
可回收有機溶劑，可處理混合成分廢氣，適用高濃度廢氣處理。 |
不適于處理低沸點物質，不適于處理低濃度廢氣，處理效率不高（50%～90%） |
|
吸收法 |
可回收有機溶劑，可處理混合成分廢氣，操作成本較低。 |
需要洗滌介質，對于低濃度廢氣處理效率不高，回收混合物時，需要進一步分離 |
|
吸附法 |
可回收有機溶劑，處理效率高，適于批次式處理廢氣，適于處理低濃度廢氣，可做為后處理設備（焚化、冷凝）的濃縮器。 |
對于高濃度或高負荷廢氣處理容量有限，不適于處理低相對分子質量的成分，不適于處理相對溫度大于50%的廢氣，吸附劑再生或置換成本高。 |
|
熱力燃燒法 |
處理效率高，可處理濃度變化大的廢氣。 |
需要消耗輔助燃料，不適于間歇操作，操作成本較高，有NOX二次污染。 |
|
生物處理法 |
適于處理低濃度廢氣，操作成本低 |
不適于處理高濃度廢氣，空間需要求大，生物濾床進氣需降溫、調濕度，處理效率不明顯。 |
|
催化氧化法 |
處理效率高，可處理濃度及流量變化的廢氣，操作溫度較低，操作成本較低。 |
廢氣中含鉛、砷、磷、硫或粒狀物，會使催化劑中毒，處理效率降低。 |
由于熱力燃燒法需要800℃以上的燃燒溫度，不儀消耗大*的輔助燃料，而且高溫的操作條件會產生NO二次污染;生物處理法對有機廢氣的處理在德國、荷蘭等同家得到規模化應用，國內僅在滴濾塔的運行中進行了初步探索。催化氧化法工藝簡單，操作方便，現已廣泛應用于石油化工行業VOCs的處理。燕山分公司5日SBS生產裝置D線后處理單元廢氣處理采用了撫順石油化工研究院開發的催化氧化工藝及WSH一1F型蜂窩狀貴金屬催化劑。
2.2催化氧化技術處理SBS生產裝置D線后處理單元廢氣工藝流程
多種治理技術組合是VOCs治理的有效途徑。采用以催化氧化技術為主的技術組合處理SBS生產裝置D線后處理單元廢氣的工藝路線為：廢氣收集和頂處理一冷凝一催化氧化一達標排放。工藝流程示意圖1。
2.3催化氧化技術處理SBS生產裝置D線后處理單元廢氣運行效果
未采用催化氧化技術處理前SBS生產裝置D線后處理單元各排放口廢氣中vocs質量濃度見表2。廢氣流量為30000Nmh。2007年9月建成SBS生產裝置D線后處理單元廢氣催化氧化處理工業化裝置并投入運行，對廢氣中環己烷等主要-IE甲烷總烴進行處理。2007年12月。裝置經凋試運行穩定后，催化氧化反應器對廢氣中非甲烷總烴和環己烷的去除效果見表3和表4。
表2 處理前SBS生產裝置D線后處理單元各排放口廢氣VOCs質量濃度 （mg/m3)
|
排放口位置 |
ρ（非甲烷總烴） |
ρ（已烷） |
ρ（環已烷） |
|
屋頂排放口 |
4.90×103 |
1.37×103 |
3.66×103 |
|
旋風排放口 |
5.56×103 |
1.92×103 |
4.19×103 |
|
擠壓機入口 |
6.65×103 |
2.23×103 |
5.12×103 |
|
擠壓機出口 |
6.26×103 |
1.54×103 |
4.458×103 |
表3 催化氧化反應器對廢氣中非甲烷總烴的去除效果：
|
反應器溫度℃ |
ρ（非甲烷總烴）/（mg·m3) |
去除率，% |
||
|
入口 |
出口 |
入口 |
出口 |
|
|
239 |
423 |
5.03×103 |
74.9 |
98.5 |
|
257 |
455 |
5.82×103 |
85.1 |
98.5 |
|
253 |
455 |
5.63×103 |
56.5 |
99.0 |
|
251 |
381 |
3.84×103 |
50.9 |
98.7 |
表4 催化氧化反應器對廢氣中環已烷的去除效果
|
ρ（環已烷）/（mg·m3) |
去除率，% |
|
|
入口 |
出口 |
|
|
4.20×103 |
55.4 |
98.7 |
|
5.14×103 |
47.3 |
99.1 |
|
5.10×103 |
33.7 |
99.3 |
|
3.43×103 |
36.8 |
98.9 |
由表3和表4可見，在催化氧化反應器入口溫度為239.257℃、出口溫度為38I～455℃的條件下，催化氧化反應器的非甲烷總烴去除率和環己烷去除率均達到98%以上，處理后裝置排放的廢氣達到DB11/7—2007《煉油與石油化學丁業大氣污染物排放標準》中非甲烷總烴*高允許排放濃度的限值(小于100mg/m3)。
催化氧化反應器投入運行4年來，運行情況基本穩定。2010年燕山分公司對SBS生產裝置的凝聚單元進行了改造，將兩釜流程改為三釜流程，從源頭上消減了VOCs的產生。改造后非甲烷總烴玄除效果見表5。由衷5可見，凝聚單元改造后，催化氧化反應器入口非甲烷總烴濃度由(3.84～5.82)×103mg/m3降至(2.48—2.63)×103mg/m3，催化氧化反應裝置運行穩定性提高，非甲烷總烴去除牢穩定在98%以上，處理效果良好。凝聚單元改造后，催化氧化技術處理SBS生產裝置D線后處理單元廢氣排放情況見圖2。由圖2可見，催化氧化反應器出口非甲烷總烴質量濃度均小于50mg/m3。
表5：凝聚單元改造后非甲烷總烴去除效果：
|
ρ（非甲烷總烴）/（mg·m-3) |
去除率，% |
|
|
入口 |
出口 |
|
|
2.60×103 |
40.8 |
98.4 |
|
2.59×103 |
21.6 |
99.2 |
|
2.48×103 |
18.2 |
99.3 |
|
2.63×103 |
15.4 |
99.4 |
3、經濟效益分析
對SBS生產裝置凝聚單元進行改造，并采用催化氧化技術處理SBS生產裝置D線后處理單元廢氣后，冷凝處理回收的冷凝水和環己烷可在SBS生產裝置進行回用，每年節約費用約80萬元。催化氧化廢氣產生大量的熱量，通過高效換熱器可用于預熱反應器入口的待處理廢氣，降低裝置能耗。裝置正常運行時，催化氧化反應的進行可利用自身氧化產生的熱量來完成，無需外加熱量，部分剩余熱量可用于SBS膠粒的熱風干燥系統，代錯原來采用的水蒸氣加熱系統，充分利用系統熱能。
4、結論
a)采用催化氧化技術處理SBS生產裝置D線后處理單元廢氣，在催化氧化反應器人口溫度為239-257℃、出口溫度為381—455℃的條件下，催化氧化反應器的非甲烷總烴玄除率和環己烷去除率均達到98%以上，處理后裝置排放的廢氣達到DB11/447—2007《煉油與石油化學丁業大氣污染物排放標準》中非甲烷總烴*高允許排放濃度的限值(小于100mg/m3)。
b)對SBS生產裝置凝聚單元進行兩釜流程改三釜流程后，催化氧化反應器人口非甲烷總烴濃度由(3.84—5.82)x103mg/m3降至(2.48～2.63)×103mg/m3，裝置運行穩定性提高，非甲烷總烴去除率穩定在98%以上，催化氧化反應器出口非甲烷總烴質量濃度均小于50mg/m3。
c)對SBS生產裝置凝聚單元進行改造，并采用催化氧化技術處理SBS生產裝置D線后處理單元廢氣后，每年節約費用約80萬元。催化氧化反應的進行可利用自身氧化產生的熱量來完成，剩余熱量可用于SBS膠粒的熱風干燥系統，充分利用系統熱能。
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