石化企业污水处理场总进口、隔油池、浮选池等散发的污染物以挥发性烃类物(VOC)为主,浓度在几千到几万mg/m3,还有少量的硫化物和氨等,其污染物浓度高、气味和毒性大,而且浓度波动大。
废气处理催化燃烧设备针对该废气,可采用目前“脱硫及总烃浓度均化一催化燃烧”工艺技术和配套的WSH-1催化燃烧催化剂,例如已经采用该技术并投入工业使用的企业其中中石化系统有五家,中石油系统有一家,装置运行情况均良好。最先投入运行的wSH-1催化剂已经使用了近两年,其催化活性良好,没有明显的下降迹象。废气经净化后,非甲烷总烃(NTHC)去除率大于95%,苯、甲苯、二甲苯去除率大于99%,排放气体中的苯、甲苯、二甲苯和非甲烷总烃等指标符合我国《大气污染物综合排放标准》(GB-)中规定的排放标准。装置的投用,显著改善了污水处理场及其周围的空气质量。该技术正在石化系统内推广应用。
一、wSH-1催化燃烧催化剂的制备
wSH-I催化剂载体为堇青石蜂窝陶瓷整体,规格为××50mm,孔数为孔/时2。孔内涂有活性氧化铝涂层,经过干燥和焙烧后,涂层比表面积可达~m2g。用常规浸渍方法加入铂、钯贵金属作为主要活性组份,同时为了改善活性组份在载体上的分散度,增强载体的热稳定性和抗烧结性能,增加催化剂的耐硫性,还添加了适量的ceO2、ZrO2、LaO3、TiO2等助剂。该催化剂具有活性好、机械强度高等特点。
二、废气处理工艺流程说明
“脱硫及总烃浓度均化一催化燃烧”联合工艺处理流程见图1。
首先,来自总进水口、隔油池、浮选池、污油罐、浮渣罐等设施的废气进入分水脱除凝结水,然后依次通过阻火器、脱硫及总烃浓度均化罐、换热器加热、加热器、反应器、换热器冷却排放。
该技术的核心是催化燃烧及其催化剂,废气中的有机物在适宜的温度和WSH-1催化剂作用下,与氧气发生氧化反应,生成H2O和CO2。脱硫及总烃浓度均化罐中装有试剂,能够脱除废气中的H2S和有机硫,防止催化剂中毒;该试剂的另一个功能是通过吸附与解吸作用使总烃浓度得到均化处理,防止反应器温度剧烈波动。VOC催化燃烧是放热反应,反应器进出口气体换热器可以充分回收反应热,并且在ⅤOC达到一定浓度后,可以在没有外加热量的情况下,保持催化燃烧反应器在一定温度下正常运行。加热器主要是为反应器启动提供初始热量,但在废气中VOC浓度较低时还需要用于废气加热,使废气达到需要的反应器入口温度。
整套装置采用PLC或DCS控制系统,设有温度自动控制、安全及报警连锁等。
三、“脱硫及总烃浓度均化一催化燃烧技术应用实例
中石化系统某些企业的污水处理场废气催化燃烧处理装置污染源见表1:
由表1可见,处理的废气源主要为隔油池、浮选池、进口集水井、污油罐、浮渣等废气,非甲烷总烃浓度-mg/m3,总硫1-mg/m3,废气处理量在-Nm3/h。
1、脱硫及总烃浓度均化罐的性能
(1)脱硫性能
工业装置上使用的蜂窝状Pt/Pd贵金属催化剂有一定的抗硫性,但废气中的总硫浓度不宜大于10mg/m3,否则催化剂有可能发生急性中毒。
四套装置运行结果表明,经过脱硫处理后,废气的总硫浓度一直低于10mg/m3,符合催化燃烧反器的进气要求。
(2)总烃浓度均化功能
废气中总烃浓度的波动,将导致催化燃烧反应器内催化剂床层温度的波动。这种波动,一方面会缩短催化剂使用“寿命”,另一方面会使加热器、换热器处于不稳定的工作状态。如果在短时间内,床层温度迅速降低或升高,以至于操作人员或自控系统无法做出应急反应,有可能导致停车。
脱硫及总烃浓度均化剂具有吸附和解吸烃类化合物的性能。当气相总烃浓度高于气一固平衡分压时烃被吸附,当气相总烃浓度低于气一固平衡分压时,烃解吸进入气相,交替进行的这种吸附与解吸,使气体中不断波动的总烃浓度得到均匀化处理。脱硫及总烃浓度均化剂装填量越大,这种作用越显著。
图2是使用脱硫及总烃浓度均化罐与没有使用脱硫及总烃浓度均化罐时,反应器岀口温度的对比曲线。
在没有使用脱硫及总烃浓度均化罐时,温度曲线呈锯齿状,出口温度随废气中总烃浓度的波动而抖动。使用脱硫及总烃浓度均化罐后,温度曲线比较平滑,短时间内温度变化不大;而在较长时间内,当温度变化趋向于超出正常操作范围时,工作人员来的及进行干预,使之保持正常。如果装置上有在线总烃浓度检测仪,可以更直观地,通过脱硫及总烃浓度均化罐进、出口总烃浓度的变化来看到其浓度均化作用。
2、催化燃烧处理效果
废气催化燃烧处理效果见表2:
反应器进口温度-℃,出口温度-℃之间,床层温升在-℃,可见,污水处理场隔油池经过催化燃烧装置处理后,净化气体中的苯、甲苯、二甲苯和非甲烷总烃浓度符合我国《大气污染物综合排放标准》(GB-)中规定的排放标准,非甲烷总烃去除率在95%以上,苯、甲苯、二甲苯去除率大于99%。
四、废气处理装置能耗
污水场废气催化燃烧处理装置的能耗主要有电和浄化风,没有水、蒸汽等其它能耗电的能耗主要是风机和电加热器的能耗;在装置正常运转时,废气中有机物的燃烧放热,就可以满足整个系统的热量平衡,此时加热器不工作。整个装置的耗电量很低。根据几个厂家运转情况来看,整套装置每小时耗电量在10-40kW,主要是风机的耗电量净化风主要是装置气动开关阀的用风,用风量很小。
综上所述:
(1)采用脱硫及总烃浓度均化一催化橪烧”工艺技术和配套的wSH-催化燃烧催化剂能够很好的处理石化污水处理场隔油池、浮选池、浮渣罐、污油罐等散发的有机物废气,消除由此产生的恶臭污染。
(2)脱硫及总烃浓度均化系统具有良好的脱硫和总烃浓度均化效果,从而避免了催化剂床层温度的剧烈波动,增加了催化剂的使用寿命。
(3)配套的催化剂具有良好的催化活性和稳定性。净化后气体中的苯、甲苯、二甲苯和非甲烷总烃等指标符合我国《大气污染物综合排放标准》(GB-)中规定的排放标准。其中,非甲烷总烃(NTHC)去除率大于95%,苯、甲苯、二甲苯去除率大于99%。
(4)整套装置能耗主要是电和净化风,没有水和蒸汽等其它能耗。每小时耗电量很小,为10~40kW,主要是风机的耗电量。装置还具有自动化程度高、操作方便、能耗低等特点。
感谢您的耐心阅读,石化污水场废气催化燃烧处理技术在工业应用上已经废气成熟,欢迎