催化燃烧处理橡胶废气技术

催化燃烧处理橡胶废气技术

 

介绍了催化燃烧技术在橡胶生产废气处理中的应用。采用冷凝催化燃烧技术，在空速30000h-1、反应器入口温度250 ~ 300℃的条件下，处理橡胶废气，达标排放。

 

在石油化工生产过程中，会产生以挥发性有机物为主要成分的废气。这些有机物如果直接排放到大气中，会危害人体健康，污染周围环境。因此，我国《大气污染物综合排放标准》(GB16297-1996)严格限制了有机物的排放。

 

有机废气的处理方法包括吸收、吸附、冷凝、直接燃烧、热燃烧和催化燃烧。催化燃烧是处理有机废气的有效方法。用催化剂使有机物在250-400℃的低温下无焰燃烧。燃烧的产物是二氧化碳和H2O。为了保护催化剂，在进行催化燃烧处理时，往往需要根据废气的不同性质采用不同的预处理方法。

 

1、废气的来源和成分

 

橡胶工业的废气一般含有环己烷、己烷和芳烃。某石化企业橡胶厂SBS 的生产工艺包括聚合单元、回收单元、凝聚单元和后处理单元四个部分。来自的废气主要在后处理装置中产生。后处理单元有四个废气排放，分别为进口闪蒸蒸汽、挤出机出口闪蒸蒸汽、产品风输送废气和热风干燥废气。四种废气的主要污染成分是环己烷和己烷。此外，挤出机进出口的闪蒸蒸汽也含有大量水蒸气。

 

废气总烃浓度远远超过国家排放标准《大气污染物综合排放标准》中非甲烷总烃的排放限值，为120mg/m3。

 

2、废气处理流程

 

2.1废气处理流程

 

针对SBS后处理装置中四种废气的组分FRIPP，开发了“冷凝-催化燃烧”处理工艺。

 

风力运输和产品热风干燥产生的废气直接进行催化燃烧处理。挤出机入口的闪蒸蒸汽和出口的闪蒸蒸汽含有大量水蒸气和环己烷。两种废气通过两级冷凝进行预处理，以回收其中的水和环己烷。两级冷凝得到的不凝气体与风力输送和热风干燥的废气混合，然后一起进行催化燃烧处理。混合气体经除雾器、催化风机、换热器、加热器、催化燃烧反应器、换热器等处理。依次回收能量，净化后的气体达标排放。

 

2.2工厂处理规模的确定

 

当采用催化燃烧工艺处理上述四种废气时，出于安全原因，进入催化燃烧反应器的废气中的有机物浓度一般控制在低于25%LEL的爆炸下限。环己烷和正己烷的爆炸下限为1.2% LEL体积分数，因此可以任意比例混合，其混合气体的爆炸下限为1.2%体积分数，而25%为0.3%体积分数，也就是说，废气浓度应控制在3000μL/L/L。环己烷转化的废气总烃浓度低于11250mg/m3。考虑到催化剂、反应器和换热器的耐温性，催化燃烧反应器入口处的废气浓度设计为8000mg/m3。

 

因此，工厂的处理规模确定为30000m3/h..通过添加稀释空气，反应器入口处废气的总烃浓度控制在8000mg/m3以下。

 

3、结果和讨论

 

废气处理装置投入运行。使用蜂窝状贵金属催化剂，由FRIPP生产。整个装置由可编程控制器控制系统控制。

 

3.1预处理效果

 

该装置采用的预处理措施主要包括冷凝、除雾和过滤。

 

第一级冷凝采用30℃的循环冷却水作为冷却介质，第二级冷凝采用冷却盐水和30%氯化钙溶液-3作为冷却介质。水和环己烷的混合物通过冷凝得到，进入工厂的环己烷-水分离罐进行分离和脱水，环己烷由回收。废气经冷凝预处理后，废气中的水蒸气含量大大降低，减少了进入反应器的水蒸气量，延长了催化剂的使用寿命，避免了废气冷凝对管道和设备造成的腐蚀问题。

 

废气中含有SBS填充的油雾，容易在输气管道法兰、阀门、弯头、过滤器、换热器、加热器等设备中粘附积累，降低设备效率。油雾浓度的不确定性也给催化燃烧带来了一些隐患。因此，应该被抓获并清除。在装置中设置的油雾捕集器中，玻璃纤维滤筒用作内芯。气体从油箱入口进入滤筒，油雾和固体颗粒被截留。气体穿过滤筒的顶壁和侧壁，进入由滤筒和金属罐形成的空间，然后从罐的出口排出。截留的油雾和固体颗粒在重力作用下落到金属罐底部，由厂家定期作为污油排放统一回收。

 

3.2废气处理效果

 

启动运行时，催化燃烧反应器入口温度保持在250-300℃，出口温度为350-520℃，床层空速为30000h-1。由于废气浓度高，该装置充分利用废气催化燃烧产生的大量反应热，对反应器入口处的废气进行预热。因此，在设备运行过程中，加热器的输出功率为零，大大降低了设备的能耗。

 

处理后的气体总烃浓度为62-100mg/m3，低于国家排放限值120mg/m3。该装置投入使用后，污染得到有效控制，装置周围环境空气质量明显改善。

 

催化燃烧处理装置在长期运行期间的处理效果。空速是30000h-1。

 

经过近一年的运行，催化剂活性没有下降的迹象。

 

3.3设备能耗

 

废气催化燃烧产生的大量热量通过高效换热器在反应器入口处用于预热待处理废气，以降低装置能耗。当废气浓度达到一定值时，催化燃烧反应完全由自氧化产生的热量维持，不需要额外的热量。因此，在设备正常运行期间，加热器已关闭。此时设备的功耗只是风机、仪器、电等的功耗。

 

SBS废气浓度高，热值高，在反应过程中产生大量的反应热。除了维持反应本身，一些产生的反应热也可以用于工厂的热风干燥系统，以取代目前使用的蒸汽加热系统。

 

4、结论

 

(1)橡胶厂SBS废气含有环己烷、己烷等有机物，废气中总烃浓度高达20000mg/m3，远远超过国家排放标准。

 

(2)橡胶废气采用“冷凝-催化燃烧”技术处理。在催化燃烧反应器入口温度250-300℃，床层空速30000h-1的条件下，净化气中总烃浓度低于100mg/m3，符合国家排放标准。

 

(3)该装置充分利用自身产生的反应热，正常运行时加热器输出功率为零，大大降低了装置的能耗。