催化燃燒技術處理石油化工企業(yè)含VOCs廢氣的工藝研究

王 淵

（山西興新安全生產(chǎn)技術服務有限公司，山西太原 030000）

VOCs對環(huán)境的污染極大，并且會影響到人體的健康。石油化工企業(yè)生產(chǎn)廢氣中存在VOCs成分，對其進行處理非常重要，處理方式主要為催化燃燒技術。通過該方法可以有效地對廢氣進行凈化，濾除廢氣中的VOCs成分，從而對廢氣進行有效治理。

1 催化燃燒技術及VOCs廢氣概述

1.1 催化燃燒技術概述

催化燃燒技術處理VOCs廢氣應用的是氧化脫水原理，使VOCs轉(zhuǎn)化為污染性較小的物質(zhì)，這樣可以降低廢氣的污染性，對廢氣進行凈化。催化氧化技術需要通過一系列的工藝流程來實現(xiàn)，使用廢氣處理裝置對廢氣進行處理。VOCs廢氣處理需要滿足2個條件：

（1）需要滿足一定的溫度，這樣才能保障反應過程能夠順利進行，并且提高廢氣處理的效率。

（2）需要催化劑參與，提高氧化脫水反應的反應速率，對VOCs進行全面的催化。在上述兩個條件中，對催化燃燒技術影響較大因素為催化劑，為了提高VOCs凈化的效率，需要選擇合適的催化劑，這樣可以在很大程度上提高反應物的活性，對VOCs廢氣進行有效的凈化。因此，氧化燃燒技術在VOCs廢氣處理方面具有良好的效果，該廢水處理工藝具有廣泛的應用前景。

1.2 VOCs廢氣概述

VOCs廢氣屬于揮發(fā)性有機化合物，沸點在50～260℃。石油化工企業(yè)生產(chǎn)的廢氣中含有VOCs成分，需要進行處理后才能進行排放，否則將會對環(huán)境造成污染，甚至對人的生命安全造成威脅。VOCs具有較強的揮發(fā)性以及毒性，人體與之接觸后將會引起黏膜、皮膚的不適，嚴重時甚至可以導致死亡。VOCs具有一定的致癌作用，如芳香胺、醛、氯乙烯等，都是重要的致癌因子，對人體的潛在危害極大，因而對VOCs廢氣進行處理顯得至關重要。VOCs飄散到空氣中后，遇到NOx后，將會發(fā)生光化學反應，對環(huán)境的危害將會進一步加大。若是人體食用了被光化學污染的農(nóng)作物，將會對人體的健康造成極大的危害，增加人體的致癌風險。因此，對VOCs廢氣進行處理非常必要，這樣可以有效地降低VOCs對環(huán)境的影響，提高石油化工企業(yè)綠色化發(fā)展水平。

2 催化燃燒技術處理工藝尾氣

2.1 工藝特點

（1）廢氣中VOCs的濃度較小，但仍然會對環(huán)境造成污染，因而需要對其進行處理。而且，廢氣的流量波動較小，處理起來也較為容易一些，有利于VOCs進行充分凈化。

（2）廢氣中不含有氧氣，所以在進行催化燃燒反應時需要從外界引入氧氣，使反應所需的氧氣濃度符合要求，保障廢氣凈化過程能夠順利進行。

（3）廢氣中存在具有回收價值的物質(zhì)，需要對其進行回收后進行催化燃燒處理。這樣可以為企業(yè)節(jié)約一定的原料成本，同時也能夠避免資源浪費，提高VOCs的凈化效率。

（4）廢氣中含有氯化物、硫化物等會與催化劑發(fā)生反應，導致催化劑失去對催化燃燒反應的催化作用，使催化劑發(fā)生變質(zhì)。因此，可以根據(jù)工藝尾氣的特點進行VOCs處理流程的設計，進而有效地濾除廢氣中的VOCs成分。

2.2 工藝流程

催化燃燒技術處理工藝尾氣的流程如下：工藝尾氣在風機的作用下進入廢氣處理裝置。

（1）廢氣將會進入到堿洗塔，濾除廢氣中的酸性氣體，如氯化物、硫化物等，同時對這些物質(zhì)進行回收，進一步對其進行再利用。這樣便可以避免其與催化燃燒反應的催化劑發(fā)生反應，導致催化劑失去效果。

（2）為了避免廢氣中存在堿液成分，需要設置水洗段，對堿液成分進行過濾，避免堿液對廢氣凈化過程造成影響。燃燒反應器是凈化VOCs的反應裝置，需要將該裝置加熱到反應所需的溫度，為VOCs的催化燃燒反應提供適宜的反應條件。廢氣進入燃燒反應器前需要對其進行預熱，這樣當廢氣進入燃燒反應器后，VOCs可以直接參與到催化燃燒反應中，為反應過程節(jié)省大量的時間，提高催化燃燒反應的效率。由于廢氣中不含有氧氣，催化燃燒反應需要由空氣鼓風機來提供氧氣，保障反應能夠順利進行。

2.3 控制方案

2.3.1 催化燃燒反應器的出口溫度控制

需要對尾氣進行循環(huán)凈化，在該過程中尾氣的溫度將會逐漸降低，進而達到尾氣溫度控制的目的。尾氣排放溫度需要根據(jù)VOCs的成分而定。以聚丙烯尾氣為例，排放溫度為120℃，當出口溫度大于120℃時，需要加大循環(huán)尾氣的流速，使尾氣溫度能夠迅速降低。當出口溫度小于120℃時，需要減小循環(huán)尾氣的流速，使尾氣溫度及時恢復，并且延緩尾氣的溫度變化。

2.3.2 催化燃燒反應器的入口溫度控制

入口溫度由換熱器調(diào)節(jié)閥進行控制，入口溫度設定值由VOCs成分決定。若入口溫度超過設定值，則需要提高換熱器的流通量，降低尾氣的溫度。若入口溫度低于設定值，則需要降低換熱器的流通量，使尾氣溫度逐漸回升。對反應器入口溫度進行控制可以有效地對尾氣進行預熱，使尾氣溫度達到催化燃燒反應的反應溫度，一方面，可以提高催化燃燒反應的速率，快速地對VOCs進行處理。另一方面，可以避免裝置內(nèi)溫度不均，使裝置存在爆炸的安全隱患，進而提高催化燃燒反應的安全性。

2.3.3 催化燃燒反應器安全聯(lián)鎖控制

該控制的目的是提高反應裝置的安全性，保障裝置能夠自動進行調(diào)節(jié)，進而有效地回避催化燃燒反應中存在的風險，使VOCs廢氣處理能夠順利進行。例如：當循環(huán)尾氣冷卻出口溫度大于設定值后，將會觸發(fā)聯(lián)鎖反應，及時使尾氣調(diào)節(jié)閥處于閉合狀態(tài)，停止對尾氣進行供應，這樣尾氣在缺乏熱量來源后，溫度將會逐漸降低，進而起到尾氣溫度的聯(lián)鎖調(diào)控作用，為催化燃燒反應的安全性提供重要保障。

3 催化燃燒技術處理污水處理廠廢氣

3.1 工藝特點

（1）廢水中VOCs的濃度較大，若不經(jīng)過處理，將會對環(huán)境造成極大的污染。另外，廢水的流量波動較大，VOCs在廢水中的混合較為充分，因而VOCs的分離具有一定的難度。

（2）廢水中的氧氣含量較為充足，在進行催化燃燒反應時，無須或僅需少量氧氣供給即可，便可保障催化燃燒反應的順利進行。

（3）污水處理廠中VOCs在不同位置時含量不同，例如：在前端部分，VOCs的含量較高，可以達到3 000-4 000mg/m3。在后端部分，VOCs的含量較低，可以達到200～400mg/m3。對于前者，可以采用催化燃燒反應對廢水進行處理，具有良好的處理效率。對于后者，可以采用吸附濃縮法進行廢水處理，這樣可以為企業(yè)節(jié)約大量的成本。

（4）廢水中含有H2S、硫醇等，若不將其從廢氣中濾除，將會與催化劑發(fā)生反應，導致催化劑失去催化效果。

3.2 工藝流程

催化燃燒技術處理污水處理廠廢氣的流程如下：污水處理廠廢氣中含有的H2S、硫醇等物質(zhì)，需要通過脫硫罐進行過濾，將這些物質(zhì)從廢氣中濾除，這樣才能保障催化燃燒反應中催化劑不失效，使廢氣中的VOCs能夠得到充分濾除。脫硫工作完成后，需要將廢氣引入均化罐，對廢氣中VOCs的濃度進行均化，使廢氣成分能夠均勻分布，這樣保障催化燃燒反應更加地平穩(wěn)，避免因為反應過于劇烈導致反應不充分，無法將廢氣中的VOCs進行有效的濾除，導致燃燒反應器排出廢氣中的VOCs濃度過大。接著，廢氣需要進入過濾器，清除其中的大顆粒物質(zhì)，防止對裝置造成堵塞，使裝置存在爆炸的風險。最后，廢氣在經(jīng)過預熱后，進入催化燃燒反應器，由于廢氣中的氧氣含量達到反應所需要求，因而不需要進行額外供氧。在廢氣中的VOCs濾除充分后，可以將廢氣排出。

3.3 控制方案

3.3.1 催化燃燒反應器出口溫度控制

溫度可由空氣量進行調(diào)節(jié)，當出口溫度高于設定值時，需要增加空氣量，這樣廢氣將會與空氣產(chǎn)生熱傳遞，可以有效地降低廢氣的溫度。當出口溫度低于設定值時，需要減少空氣量，使廢氣溫度能夠逐漸升高，恢復到設定溫度。空氣量由調(diào)節(jié)閥進行控制，調(diào)節(jié)閥開度的變化決定著空氣量的多少，而且通過調(diào)節(jié)閥對空氣量進行控制具有較高的精度。

3.3.2 催化燃燒反應器入口溫度控制

入口溫度由電加熱器進行調(diào)節(jié)，電加熱器具有穩(wěn)定的熱輸出功率，可以使入口溫度恒定，可以對廢氣起到良好的預熱效果。當入口溫度高于設定值時，需要減少電加熱器熱輸出，使廢氣的溫度能夠降下來。反之，則需要加大電加熱器熱輸出功率，提高廢氣的溫度，對其進行有效的預熱，使其進入催化燃燒反應器后能夠快速地參與到反應中，對廢氣中的VOCs進行處理，從而有效地降低廢氣中VOCs的濃度。

3.3.3 催化燃燒反應器安全聯(lián)鎖控制

通過安全聯(lián)鎖控制可以有效地提高催化燃燒反應的安全性，保障VOCs廢氣處理能夠順利進行。例如：當電加熱器溫度超過設定值時，將會觸發(fā)安全聯(lián)鎖控制，停止反應裝置入口廢氣的輸入，使廢氣溫度能夠逐漸降低下來。安全聯(lián)鎖控制是一種重要的安全控制手段，可以有效地提高催化燃燒反應的安全性，避免裝置在反應過程中發(fā)生危險，使反應過程能夠安全運行。

4 結束語

采用催化燃燒技術可以有效地對廢氣中的VOCs進行處理，從廢氣中濾除VOCs成分，使廢氣的排放符合國家標準。VOCs廢氣處理需要依托催化燃燒工藝來實現(xiàn)，依據(jù)不同尾氣的特點采取相應的處理手段，這樣可以有針對性地對VOCs廢氣進行凈化，提高VOCs廢氣的處理效率，從而保障石油化工企業(yè)能夠綠色化發(fā)展。此外，在催化燃燒反應中，需要注意反應器出口、入口溫度的控制，這樣可以提高廢氣的處理效率，并且為反應的安全性提供重要保證。