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催化燃烧技术处理石油化工企业含VOCs废气的工艺初探

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焚烧法、生物法以及吸收法是现阶段对VOCs废气进行处理时主要运用的方法,冷凝法、催化燃烧法以及吸附法等也在上述范围涵盖之内。能耗较高是焚烧法处理低浓度废气时的明显缺陷,但利用冷凝法以及吸收法还存在废气效果处理有效的问题,同时相对于其他处理技术来说具有流程复杂以及投资较大的缺陷。在此种趋势与背景之下,催化燃烧工艺应运而生,这种技术可在一定程度上对国家环保的需求进行有效满足,现阶段该项技术已经逐渐实现在VOCs废气处理中的广泛应用。

一、催化燃烧处理工艺尾气

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):

炼油与石油化工企业在工艺单元排放时具有多种表现形式,我们也可以将其认定为有组织的排放,我们主要将聚丙烯装置尾气为例对其特征进行分析与总结。

(1)流量与浓度都呈现出较小的特征;

(2)有机工艺尾气中根本没有氧气的存在;

(3)部分高浓度尾气具有较高的回收价值,在实际回收之后要结合实际情况对尾气进行催化工艺达标处理,但对于低浓度尾气来说需要直接利用催化燃烧工艺对其进行处理。

(4)氯化物以及硫化物是尾气中的重要组成部分,对于催化剂中的燃烧成分我们可利用其对其进行组分。

2.尾气处理工艺流程

有机废气需要借助增压风机的作用进行碱洗塔,在实际对催化燃烧剂中的有毒物质进行脱除时需要对碱液进行利用,水洗段的设置部位处于碱洗塔上方,对去除携带的废弃碱液有极大的促进作用。工艺废气在经过预处理后会进入到尾气换热器,在这一过程中会与高温尾气发生一定的换热反应,在催化剂的作用下就会发生催化燃烧反应,最后经过处理的尾气就会通过排气筒进入到大气中。

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益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。

3.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。

二、化燃烧处理污水处理场废气

1.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2000~5000mg/m3,可考虑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,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.处理场废气处理工艺流程

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。

3.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。

三、结语

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—催化燃烧组合工艺,针对污水处理场废气采用脱硫—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。

原标题:催化燃烧技术处理石油化工企业含VOCs废气的工艺初探