催化燃烧技术处理石油化工的VOCs废气

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。废气排放给区域空气质量和人体健康带来严重威胁。在现有技术中，处理含VOCs废气治理方法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。

一、催化燃烧处理工艺尾气

1.工艺尾气特点

炼油与石油化工企业工艺单元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。

2.工艺尾气处理工艺流程

 

催化燃烧工艺处理工艺尾气工艺流程示意图

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。

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要的氧气由空气鼓风机从大气中引入装置。

3.控制要点

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。

二、催化燃烧处理污水处理场废气

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烃浓度较高，约为2000~5000 mg/m3 ，直接采用催化燃烧工艺来进行处理。后端构筑物如曝气池、生化池等排放的废气中非甲烷总烃浓度较低，约为100~500mg/m3 ，可先采用吸附浓缩再采用催化燃烧工艺来进行处理。

（4）、污水处理场排放的废气中含有硫化氢、硫醇、硫醚等易使催化燃烧催化剂中毒的组分。

2.污水处理场废气处理工艺流程

 

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烃浓度的均化，使废气中的总烃浓度维持在较稳定的水平避免对催化燃烧反应器的冲击。

经过脱硫、均化的废气与空气混合，使废气中的总烃浓度满足催化燃烧反应器对浓度的要求（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，避免堵塞催化剂床层。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组分转化为二氧化碳和水，并释放出大量的反应热。从催化燃烧反应器出来的净化气体携带热量，进入尾气换热器与待处理废气进行充分换热。最后净化尾气通过排气筒排放到大气中。

3.控制要点

为保证催化燃烧工艺在处理污水处理场废气时能 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空气量来实现的。当催化燃烧反应器出口温度大于设定值时，增大空气入口调节阀的开度，增大空气量，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，减小空气入口调节阀的开度，降低空气量，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电加热器输出功率来实现的。当催化燃烧反应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，增大电加热器输出功率，使催化燃烧反应器入口温度回到设定值。

（3）、当催化燃烧反应器入口温度超过设定值、催化燃烧反应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。