蓄熱催化氧化焚燒雙模式處理 VOCs 技術

發布日期：2023-07-22 　瀏覽次數：770

1 蓄熱焚燒與蓄熱催化氧化焚燒流程

三塔 RCO 與三塔 RTO 整體流程相似，不同之處在于是否填裝催化劑以及運行溫度水平( RCO 運行溫度 250 ～ 350 ℃; RTO 運行溫度 850 ～ 900 ℃) ，三塔 RTO 在每個蓄熱室的蓄熱體上部填裝催化劑即轉換為三塔 RCO。RCO系統見圖 1。

初始狀態廢氣從 A 室進入，催化氧化處理后通過 B 室排出，同時 C 室執行反吹動作; 在一個切換周期后，廢氣從B 室進入，催化氧化處理后通過C室排出，同時 A 室執行反吹動作; 在下一個切換周期后，廢氣從C 室進入，催化氧化處理后通過 A 室排出，同時 B 室執行反吹動作; 下一個切換周期后循環至初始狀態。

催化劑床層布置于蓄熱體床層上部，并通過格柵板與蓄熱體分層，留有空間監測催化劑入口處溫度; 燃燒器布置于頂部爐膛側墻中間位置; 在蓄熱催化氧化爐內部設置 3 組( 共 9 支)熱電偶，分別監測蓄熱室底部溫度、催化劑入口處溫度、爐膛溫度，爐膛溫度參與控制、聯鎖，催化劑入口處溫度參與聯鎖，在溫度達到催化劑中毒溫度前聯鎖停車。在催化劑中毒失效或達到使用壽命失效后，將催化劑以及催化劑支撐取出并局部重新保溫后即可實現從 RCO 切換到 RTO

模式運行。

2 工程應用實例

20 萬 t / a EO 裝置生產過程中會產生一股CO2廢氣，廢氣量 8 820 m3/ h，其中含有微量的有機污染物，非甲烷總烴質量濃度理論數據為250 mg /m3，直

接排放無法滿足 GB 31571—2015《石油化學工業污染物排放標準》中對非甲烷總烴的排放要求。針對該股廢氣，在工程實踐案例中選用蓄熱催化氧化焚燒(

RCO) 爐型對其進行處理。選用 3G 燒嘴用于初期升溫以及運行過程中的補燃; 選用陶瓷載體貴金屬催化劑，提高反應速率，并在更短的停留時間內發生無焰燃燒反應。理論運行溫度250 ～300 ℃，運行溫度低意味著未給 NOx的生成提供條件，不會因焚燒處理 VOCs 帶來二次污染。該蓄熱催化氧化爐其他設計參數均按照 850 ℃ 進行，包括襯里材料以及襯里厚度的選型、蓄熱體填充量的計算、爐膛容積的校核等。在催化劑達到使用壽命后，可以局部調整氧化爐內部結構，切換至 RTO 模式運行，包括催化劑及其支撐結構的拆除、燃燒器出口處護火筒的拆除等。國內近幾年應用 RCO 方式處理VOCs 中出現的主要問題是于燃燒器處火焰對催化劑的直接輻射導致催化劑容易超溫中毒失效。前期經過多方考察討論，通過數值模擬計算，得到了造成該短板的主要原因。由于三塔蓄熱爐處理小風量廢氣時受功率的限制，只能布置單臺燃燒器，考慮爐膛溫度場均勻分布，燃燒器需布置于爐膛側墻中間位置。該結構導致中間蓄熱室內催化劑上方受火焰直接熱輻射作用，一段時間后催化劑局部超溫中毒，致其失效，造成工程應用失敗。針對上述失敗原因，在設計過程中，調整燃燒器出口結構并結合數值模擬結果，在燃燒器出口處增設護火筒，有助于阻隔火焰對催化劑的直接熱輻射作用。

1) RCO 焚燒處理方式綜合了催化氧化焚燒法催化氧化反應溫度低與蓄熱焚燒法蓄熱式回收熱能等優勢，具有啟爐速度快、反應溫度低、節能效果好等特點。

2) 在燃燒器出口處增設護火筒，并在護火筒頂部 80°范圍內開一定數量規格的圓孔可以避免催化劑超溫中毒失效，并能夠實現連續穩定運行。