一种大风量、低AN浓度尾气的处理方法探讨

陈伟峰，刘格宏，武春雷，辛立坤，王全

(北京石油化工工程有限公司,陕西西安710075)

1 尾气简介

天津大沽化工股份有限公司40 万t/a ABS 装置HRG 单元共有 4 条絮凝干燥线，HRG 浆料经过旋转干燥器干燥后尾气经除尘器风机排出，每条线风量可达12 万Nm3/h，含有一定浓度的AN，同时也有少量SM、BD 和其它有机物质，其主要成分及浓度设计值如表1。

表1 HRG 除尘尾气主要成分及浓度

由表1 可见，根据《合成树脂工业污染物排放标准》（GB31572-2015），尾气的 AN 含量和总VOCs 不符合排放要求，必须对其进行治理以确保AN＜0.5mg/m3的同时总VOCs 等项目均达到标准要求。因除尘尾气风量大，且含有AN，处理难度大[1]。

2 处理方法介绍

因HRG 除尘尾气单线风量大，且存在AN，处理难度较大，一般的活性炭吸附再生方法难以达标，通常可以使用：常温催化法、催化氧化法(RCO)、蓄热式燃烧法（RTO）和直接催化氧化法。因HRG 絮凝干燥线单线风量巨大，可考虑使用吸附浓缩或直接进气焚烧的方法，但现场处于原有建筑物二层位置除尘器周边，带明火的直接焚烧RTO 装置无法使用且其成本高，因此重点研究常温催化法、吸附浓缩催化氧化法和催化氧化法对此尾气进行处理的效果[2，3]。

2.1 常温催化法

常温催化法采用自由基激发器，将空气中的氧气和水转化为高浓度的强氧化自由基，与尾气混合后，在常温高效催化剂的作用下，在适合的大型气固相反应器内将尾气中的有机物氧化为CO2和H2O。工艺流程简图如图1。

图1 常温催化法工艺流程简图

此项技术方案工艺流程相对简单，能耗相对较低。由于运行温度较低，可以有效避免苯乙烯和丁二烯等单体自聚的问题[4]。

2.2 吸附浓缩催化氧化法

吸附浓缩催化氧化法是根据吸附和催化燃烧两个基本原理设计的，即含有机物的尾气经过活性炭吸附，有机物质被活性炭截留在其内部，洁净气体排出；经过一段时间后，活性炭达到饱和状态时，停止吸附，此时有机物已被浓缩在活性炭内。再经加热到有机物的沸点时，有机物从活性炭内脱附出来，进入催化室进行催化分解成CO2和H2O，同时释放出能量。利用释放出的能量再进入吸附床脱附时，此时加热装置停止工作，有机废气在催化燃烧室内维持自燃，此过程循环进行，直至有机物完全从活性炭内部分离并在催化室分解。活性炭得到了再生，有机物得到催化分解处理。吸脱附可采用活性炭罐进行也可采用转轮进行，本文以活性炭罐进行试验。工艺流程简图如图2。[5]

图2 吸附浓缩催化氧化法工艺流程简图

2.3 直接催化氧化法

此方法是将尾气在Pt 等贵金属催化剂直接作用下催化氧化，所用催化剂是典型的气－固相催化反应的催化剂，其实质是活性氧参与的深度氧化作用。Pt 贵金属催化剂表面原子因受力场不平衡，有多余电子或轨道未得到饱和，形成了表面活性中心。吸附在活性基体上的烃类分子、H2、O2会被活化而参加反应。VOCs 组分与氧之间在催化剂活性中心处发生无焰氧化，生成CO2和H2O，达到去除尾气中的有害物质的目的，同时放出热量。工艺流程简图如图3。[6]

图3 直接催化氧化法工艺流程简图

3 试验和测试

试验时制作了常温催化法、吸附浓缩催化氧化法和直接催化氧化法三套装置，通过用风机从现场HRG 除尘尾气排口抽取约1000m3/h 的尾气进各自装置，每天取样检测，情况如下。

3.1 在常温催化中试的过程中因初期只安装了主体装置，未考虑到尾气中含水、含粉尘的影响，导致催化剂严重失活。经改造后，装置可以正常连续运行。试验期间测试结果如表2。

表2 常温催化法试验数据

3.2 在吸附浓缩催化氧化法测试过程中，初期尾气中含水（HRG 除尘尾气中约有4%wt 的水）对催化燃烧室影响较大，催化室升温不稳定。后经增加冷却器除水后运行基本正常。试验期间测试结果见表3。

3.3 在直接催化氧化中试过程中，因HRG 尾气VOCs 含量相对较低，在催化氧化过程中本身放出的热量不能够维持热平衡，需外界提供热量，试验时为 方便采用电加热器加热。试验期间测试结果见表4。

表3 吸附浓缩催化氧化法试验数据

表4 直接催化氧化法试验数据

通过第三方检测得到三种方法处理后尾气的总 VOCs 分别在 15 mg/m3，50 mg/m3和 7mg/m3，综上可见直接催化氧化法能完全满足《合成树脂工业污染物排放标准》要求，且结果稳定。

表5 各种方法处理HRG 除尘尾气优缺点对比

4 总结

经过试验，在测试期间所进行的三种尾气处理方法各有其优缺点，总结对比如表5。

HRG 絮凝干燥工艺是连续工艺，要求除尘尾气处理装置连续稳定运行，处理装置不能有明火，所用设备便于现场布置，且要维护简单，有足够的巡检、检修空间，综合上述工艺的优缺点和试验结果，认为以直接催化氧化为技术核心的处理方案较适用于类似HRG 除尘尾气这种大风量、低AN 浓度尾气的治理。