旋轉RCO在大風量、低AN濃度尾氣處理中的應用及評價

（天津大沽化工股份有限公司，天津300000）

目前，催化氧化技術廣泛應用在真空系統尾氣、儲罐和罐裝系統尾氣以及工藝裝置產生低濃度、大流量尾氣的處理方面。如今催化氧化的研究發展是以催化劑為中心的，合適的催化劑活性組分可降低氧化反應的能力，促進自由基的生成，使VOCs的催化氧化能在較低溫度下進行，降低處理所需能耗。在處理裝置中常采用特定載體催化劑，目前催化氧化裝置常用催化劑一般有三大類：貴金屬催化劑、過渡金屬氧化物催化劑、復合氧化物催化劑。催化氧化裝置采用貴金屬鉑、鈀，在250～600℃下催化氧化(或還原)尾氣中的揮發性有機物或氮氧化合物，使其轉化成二氧化碳、二氧化氮、二氧化硫、氯氣、氯化氫、水和氮氣[1]。

1 HRG旋轉RCO裝置簡介[2]

來自HRG單元的絮凝尾氣首先進入過濾器，去除液態水等雜質后，經預處理后的尾氣，溫度約60～70℃，經主工藝風機送入RCO反應器旋轉翼的入口，被高溫蓄熱陶瓷預熱后溫度升至320℃左右后進入催化床層發生催化氧化反應，催化劑為貴金屬鉑、鈀催化劑。當完成催化氧化反應后，尾氣溫度將升高。高溫尾氣向下流經低溫蓄熱陶瓷，低溫蓄熱陶瓷被加熱以開始下一個循環周期，尾氣溫度得到降低，并旋轉翼出口從煙囪排空。

正常運行過程中，根據放熱量的大小，若來料廢氣中的VOCs較高可以使用RTO方式處理；若在1000～2000ppm左右，通過催化劑降低活化能后，基本能靠反應放熱維持自身溫度，而HRG尾氣濃度相對較低，通常在300～500ppm，氧化放熱量不足以維持RCO運行所需熱量，這在中試時也得到了證實，因此需補充甲醇作為燃料。甲醇通過供應泵及雙流體噴槍進入RCO入口管道內，與入口尾氣充分混合均勻。RCO爐膛溫度對甲醇供應泵電機頻率進行PID調節，自動控制甲醇噴入量，控制爐膛溫度為320℃左右。

當甲醇系統因其他原因無法投運時，本系統設置了電加熱器系統。當反應溫度低于300℃時，可開啟循環風機及電加熱器，將反應溫度調至正常。

2 旋轉RCO裝置運行穩定性評價

HRG絮凝工藝屬于連續生產，要求尾氣處理裝置連續運行，處理裝置不能有明火，所用設備便于現場布置，且要維護簡單，有足夠的巡檢、檢修空間，受限于上述條件，旋轉RTO裝置比較適合大沽現場要求。因此大沽以EPC的方式在現場建設了HRG絮凝除塵尾氣RCO環保裝置,如圖1。

與傳統的固定床催化反應器不同，旋轉蓄熱式催化氧化反應器將系統的換熱部件蓄熱床和反應床層集成于一體，催化劑布置于蓄熱床層之上。這種一體化結構與分體式相比，具有熱損失小、結構緊湊、節省占地等優勢，反應器底部為氣流分布裝置旋轉翼，是區別于分床式蓄熱氧化裝置的核心部件。它采用連續旋轉氣體分配機構代替傳統的機械閥門，無需定期頻繁開關，只要以0.2～0.5rpm的速度緩慢轉動即可實現進口和出口氣流的有效分離和分布,但因存在旋轉翼與外殼的長期磨擦，兩者之間的密封尤為關鍵，其性能好壞決定了裝置漏氣率和治理效果，經過1a多運行，目前未見任何問題，使用正常。

在尾氣處理過程中，需集塵器引風機與主工藝風機共同運行，才既能保證上游生產線工藝要求和下游尾氣正常處理。由于風量大，風機功率高，尾氣緊急排放閥偶有喘振的現象，從而帶動現場設備、管道異常震動。

圖1 尾氣處理示意圖

出現問題的原因在于緊急排放閥使用的是單蝶片方形氣動調節閥，閥門尺寸規格比較大（2m 長×1.2m 寬），在大風量（120000Nm3/h）的作用下，易出現閥門喘振的現象。針對這一問題，采取的解決方案是將單蝶片方形氣動調節閥更換為六蝶片方形氣動調節閥，這樣能有效增加閥門的承壓能力，消除閥門喘振的現象，避免設備及管道異常震動。更換新式氣動調節閥后，喘振現象得到消除，系統運行正常，能適應長周期穩定運行，目前旋轉RCO系統運行穩定。

3 旋轉RCO裝置尾氣處理效果評價[3]

根據《合成樹脂工業污染物排放標準》特別排放限值的要求，適用于ABS生產的排放標準見表1。

表1 大氣污染物排放限值與特別排放限值

旋轉RCO尾氣處理裝置運行后，定期在排氣煙囪取樣口進行取樣，取樣分析數據見表2。

表2 氣體取樣分析數據表

通過氣體取樣分析數據表可以看出，經RCO尾氣裝置處理后，尾氣排放符合《合成樹脂工業污染物排放標準》特別排放限值的要求。根據投用后季度檢測結果來看，旋轉RCO裝置排放的尾氣均達標，處理效果和穩定性較好。目前我公司正在實施排口增加NMHC-CEMS（非甲烷總烴連續排放監測系統），完成后可以準確方便評價達標率。

4 旋轉RCO裝置能源消耗評價

HRG 尾氣 VOCs總濃度約 200～500mg/m3，靠自催化氧化釋放出的熱量不能維持RCO反應器正常運行溫度，需要外界提供熱量保持正常運行溫度，進而保證HRG尾氣處理效果。維持RCO正常運行溫度有兩種方式，一種是使用電加熱器和循環風機向RCO反應器內吹入熱風，另外一種方式是在主工藝風出口向管道內噴入甲醇，提高VOCs總濃度，通過催化氧化釋放出的熱量來維持RCO反應器溫度。

由表3可以看出，使用電加熱器維持RCO反應溫度需要消耗較多的電能，根據當前電價和甲醇價格計算，采用電加熱的綜合運行費用約是采用甲醇維持溫度的2.5～3倍。因此在正常生產中，電加熱器在初始冷態開車條件下，將旋轉RCO反應器溫度升到設定值后便停止工作，再使用甲醇維持RCO反應器工作溫度。

在催化氧化反應中，雖然也可使用其它燃料，但與天然氣、LPG、汽油等其他燃料注入相比，甲醇需要的催化氧化溫度最低，更加節能。相同催化溫度下甲醇的催化氧化效率最高，維持催化溫度甲醇的用量遠遠低于其爆炸下限，使用甲醇注入相對較安全。

表3每套RCO裝置能源消耗對比

5 總結

根據我公司旋轉RCO尾氣處理裝置尾氣排放情況及近1a多尾氣處理裝置運行情況來看，旋轉RCO裝置總體運行平穩，尾氣排放滿足國家標準要求，處理效果達到預期。

在工藝生產方面，解決了緊急排放閥門喘振的問題，可以確保上游生產工藝正常運行，并保證產品質量（主要是含水穩定達標）。尾氣處理裝置與生產運行裝置銜接較為流暢，滿足連續生產要求。

在尾氣處理效果方面，結合第三方檢測數據和自測數據，經過旋轉RCO裝置處理后尾氣能夠滿足《合成樹脂工業污染物排放標準》等相關標準的要求。

在能源消耗方面，由于HRG絮凝除塵尾氣具有風量大、VOCs濃度低的特點，在處理過程需要消耗一定的能量，通過在尾氣中注入甲醇，能在滿足裝置運行溫度要求的過程中適當降低運行成本，取得環境效益和經濟效益間的平衡。

綜上，使用旋轉RCO裝置處理大風量、低AN濃度HRG絮凝除塵尾氣是可行的和成功的。