１ －茔产 ＰＥＴＲＯＣＨＥＭＩＣＡＬ ＩＮＤＵＳＴＲＹ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ 石化技术，２０１１，１８（４）：４９ 催化焚烧技术在苯酚丙酮装置尾气处理中的应用 王伯超 （上海东化环境工程有限公司，上海２０ｏ１３５） 摘要： 阐述了催化焚烧的基本原理及其特点，介绍了催化焚烧技术在苯酚丙酮装置尾气处理中的应用情 况。苯酚丙酮装置尾气处理技术主要有活性炭吸附、直接燃烧处理和催化焚烧。催化焚烧技术所用催化剂具有活性 高、热稳定性好、使用寿命长的特点。催化焚烧处理系统自动化程度高、运行费用低、操作性能优良，在处理废气、废 水的同时能最大限度地回收有机单体和余热蒸汽。 关键词： 催化焚烧技术 苯酚丙酮装置尾气处理系统 有机废气是石油化工、轻工、塑料、印刷、涂料 等行业排放的常见污染物。有机废气中常含有烃 燃温度较低，一般在２００－５００℃即可发生氧化反 应，因而能耗较低。２）催化焚烧的净化效率高，有 类化合物，含氧有机化合物，含氮、硫、卤素及含磷 有机化合物等 。这些废气如果不加处理，直接排 人大气将会对环境造成严重污染。目前，国内苯酚 丙酮装置生产过程中排放的尾气主要含异丙苯、 甲醇、丙酮、甲烷及非芳烃等有毒有害物质，采用 机废气净化率一般都在９５％以上且排出产物仅为 二氧化碳和水，不会产生二次污染。３）系统处理能 力大。催化焚烧处理系统的单套处理量可以从几 千标准立方米／／Ｊ、时到几十万标准立方米／小时。由 上海东化环境工程有限公司承建的国内最大的催 化焚烧处理系统单套处理量达到３．５ｘｌＯ Ｎｍ３／ｈ。 ４）适用范围广。催化焚烧几乎可以处理所有的烃 传统的有机废气净化方法处理尾气时易产生二次 污染＿引，不仅处理效率低、能耗高而且处理时受到 有机废气浓度和温度的限制。作为成熟的尾气处 理技术 Ｊ，催化焚烧技术已在国内多套工业装置 成功应用。在此基础上，上海东化环境工程有限公 司开发了催化焚烧处理系统，该系统先后应用于 类有机废气及恶臭气体。 ２催化焚烧处理系统在苯酚丙酮装置尾气处理 中的应用 中国石油、中国石化的工业生产装置，取得了良好 的经济效益和社会效益。尤其在处理苯酚丙酮装 置尾气过程中，催化焚烧处理系统运行时不需要 消耗任何燃料，运行成本低。 １催化焚烧的基本原理及其特点 ２．１苯酚丙酮装置尾气的组成 苯酚丙酮装置尾气的主要成分为氮气、氧气、 二氧化碳，同时含有一定量的苯、异丙苯等对环境 有害的有机物。 ２．２苯酚丙酮装置尾气处理技术 目前，处理效果比较显著且已工业应用的苯 酚丙酮装置尾气处理技术主要有活性炭吸附技 术、催化焚烧和直接燃烧处理技术［７－９］。直接燃烧处 催化焚烧是指有机废气在固体催化剂的催化 作用下，当反应温度达到起燃温度而发生无火焰 氧化，并氧化分解为二氧化碳和水，同时放出大量 理技术由于能耗高，处理效率低等缺点而逐渐被 收稿日期：２０１１－０６－１５。 修改稿收到日期：２０１１－０９—１８。 作者简介：王伯超，工程师，硕士，２００６年毕业于华东理 热能的现象。催化焚烧的实质是，空气中的氧气被 催化剂中的活性组分所活化，当活性氧与反应物 分子接触时发生了能量的传递，反应物分子随之 被活化，从而加快了氧化反应的反应速率。 与直接燃烧相比，催化焚烧的特点如下：１）起 工大学环境工程专业，主要从事化工尾气回收及处理工 作。Ｅ—ｍａｉｌ：ｗａｎｇｂｏｃｈａｏ５２０＠１６３．ＣＯＩｎ。 ・５０・ 石化技术２０１１年第１８卷第４期 市场淘汰。活性炭吸附技术的原理是选择适宜的 吸附剂（颗粒状或片状活性炭）吸附有机物，然后 通过解吸分离，回收有机物。该技术的主要优点是 安全性高，且能回收氧化尾气中的大部分有机物， 的分析数据见表１。从表１可以看出，采用活性炭 技术吸附前各取样点尾气中异丙苯、苯及总烃的 含量较高且波动幅度不大，尽管活性炭吸附发挥 了一定的作用，但吸附后净化尾气中异丙苯、苯及 总烃含量仍达不到国家标准要求（苯含量小于 １２ ｍｇ／ｍ ，总烃含量小于１２０ ｍｇ／ｍ。）。 ｍｇ／ｍ 但去除率较低，不能满足日益严格的环保要求。活 性炭吸附前后取样分析的某厂苯酚丙酮装置尾气 表１活性炭吸附前后取样分析的苯酚丙酮装置尾气数据 ２．３催化焚烧技术与活性炭吸附技术的对比 长。活性炭吸附技术采用活性炭作为吸附介质，价 格较低，一次性投资小，但使用寿命较短。不论从 从表２可以看出，采用催化焚烧技术处理苯 酚丙酮装置尾气时异丙苯及非甲烷总烃脱除率明 显高于活性炭吸附技术，设备操作简单，安全可 靠。催化焚烧技术主要采用进口贵金属催化剂，价 处理效果，还是运行费用上看，催化焚烧技术都优 于活性炭吸附技术，在日益严格的环保要求下，采 用催化焚烧技术处理苯酚丙酮装置的尾气是比较 理想的选择。 格较高，因而一次性投资大，但催化剂使用寿命较 表２催化焚烧技术与活性炭吸附技术的比较 ２．４催化焚烧处理系统工艺流程 来自苯酚丙酮装置的尾气脱除杂质后进入尾 气换热器（见图１），加热完毕进入催化反应器进 行催化焚烧反应，将有害的挥发性有机物转化为 二氧化碳和水。从催化反应器出来的净化气体进 入尾气换热器回收热量后从烟囱放空。催化焚烧 处理系统投用阶段采用开工预热器预热尾气，系 统运行正常后开工预热器停止工作。 ２．５催化焚烧处理系统的运行效果 上海某厂苯酚丙酮装置原来采用活性炭吸附 苯酚丙酮尾气 图１催化焚烧处理系统工艺流程示意 丙苯脱附困难，导致活性炭更换频繁，处理系统运 行费用高。２００９年３月催化焚烧处理系统在该厂 技术处理尾气，处理效果比较差，无法达到国家环 保标准，加上异丙苯与吸附介质结合紧密造成异 投入使用，２００９年５月１２日８：００和１３：００分别对 烟囱排放的净化尾气进行了取样分析。分析结果 王伯超．催化焚烧技术在苯酚丙酮装置尾气处理中的应用 ・５１・ 表明，净化尾气中异丙苯含量由３．３３ ｍｇ／ｍ 降至 ２．９２ ｍｇ／ｍ ，总烃含量由３．７８ ｍｇ／ｍ 降至３．５６ ｍｇ／ ｍ ，苯含量均小于Ｏ．１ ｍｇ／ｍ。。从两年的运行情况 综合排放标准》实施后，有机废气污染控制由浓度 控制转向浓度和总量控制，此类污染迫切需要治 理，因此催化焚烧技术在有机废气的处理方面具 有广阔的前景。 参 考 文 献 ［１］ 卢军．挥发性有机废气的催化治理【Ｊ］．贵金属，２００２，２３（２）： ５３—５５． 来看，催化焚烧处理系统运行稳定，催化反应器出 口温度波动范围在５℃，排放的尾气达到国家排 放标准。 ２．６ 催化焚烧处理系统的特点 工业应用表明，催化焚烧处理系统具有以下 特点：１）采用无火焰燃烧，自动化程度及安全可靠 ［２】夏治强．催化焚烧治理有机废气［ＪＪ．城市环境与城市生态， 性高。２）采用矩形催化反应器，方便催化剂装填， 降低了安装维修费用。３）采用高效耐高温换热器 回收反应热以加热进料尾气，系统正常运行过程 中无需补充任何燃料，电加热器也无需投用，运行 成本低。４）尾气换热器面积大，系统操作弹性大， 可满足苯酚丙酮装置尾气波动较大的工况，并保 证使用后期催化剂的起燃活性。５）系统在处理废 气、废水的同时最大限度地回收了有机单体和余 热蒸汽，取得了良好的社会效益和经济效益。 ３结 语 １９９３，６（１）：３４－３８． ［３］ 黄裕侃．催化焚烧新技术治理有机废气［ＮＪ．中国环境报， ２００６－０５－０６（２）． ［４】 盂丹，祁永智，丁瑞星．有机废气的催化焚烧［Ｊ］．洛阳工学 院学报，２０００，２１（３）：９１—９４． 【５】 袁贤鑫．催化燃烧『Ｊ１．工业催化，１９９２（１）：４２—４８． 【６］ 苏建华．工业有机废气催化焚烧技术发展概况［Ｊ］．环境工 程，１９９０，８（４）：５２－５６． ［７］ 何勤伟，曾颖群．ＰＴＡ氧化尾气的处理技术［Ｊ１＿聚酯工业， ２００７，２０（１）：３４－３７． ［８］ 张广宏，赵福真，季生福，等．挥发性有机物催化燃烧消除 随着国内石化行业的蓬勃发展和人们环保意 识的逐步增强，石化行业迫切需要采用先进的环 保工艺技术来控制污染，以实现可持续发展。催化 焚烧技术成熟可靠，已成为苯酚丙酮行业尾气治 理的最优工艺选择。ＧＢ １６２９７－－１９９６（大气污染物 的研究进展ｆＪ］．化工进展，２００７，２６（５）：６２４－６３０． 【９】 马温亮．催化燃烧技术进展及其应用的研究【Ｊ］．科技咨询 导报，２００６（６）：１７５． （编辑：孙彤彤） Ｔｈｅ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃａｔａｌｙｔｉｃ Ｉｎｃｉｎｅｒａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｆｏｒ Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｉｎ Ｐｌａｎｔ ｏｆ Ｐｈｅｎｏｌ ａｎｄ Ａｃｅｔｏｎｅ Ｗａｎｇ Ｂｏｃｈａｏ （Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｄｏｎｇｈｕａ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏｒｐ．，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２００１３５，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ａｎｄ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｃａｔａｌｙｔｉｃ ｉｎｃｉｎｅｒａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｒｅ ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｅｘｈａｕｓｔ ｇａｓ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｉｎ ｐｌａｎｔ ｏｆ ｐｈｅｎｏｌ ａｎｄ ａｃｅｔｏｎｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄｓ ｉｎｃｌｕｄｅ ａｃｔｉｖａｔｅｄ ｃａｒｂｏｎ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ，ｄｉｒｅｃｔ ｉｎｃｉｎｅｒａｔｉｏｎ，ａｎｄ ｃａｔａｌｙｔｉｃ ｉｎｃｉｎｅｒａｔｉｏｎ．Ｃａｔａｌｙｓｔ ｆｏｒ ｔｈｅ ｃａｔａｌｙｔｉｃ ｉｎｃｉｎｅｒａｔｉｏｎ ｈａｓ ｆｅａｔｕｒｅｓ ｏｆ ｈｉｇｈ ａｃｔｉｖｉｔｙ，ｔｈｅｒｍａｌ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ，ｌｏｎｇ ｐｅｒｉｏｄ ｉｎ ｕｓｅ．Ｔｈｅｒｅ ａｒｅ ｓｅｖｅｒａｌ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ｃａｔａｌｙｔｉｃ ｉｎｃｉｎｅｒａｔｉｏｎ，ｓｕｃｈ ａｓ ｈｉｇｈ ｌｅｖｅｌ ｏｆ ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ，ｌｏｗ ｒｕｎｎｉｎｇ ｃｏｓｔｓ ａｎｄ ｓａｔｉｓｆａｃｔｏｒｙ ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ．Ｔｈｅ ｅｘｈａｕｓｔ ｇａｓ ａｎｄ ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ ａｒｅ ｔｒｅａｔｅｄ ｉｎ ｍｅａｎｔｉｍｅ ｔｈｅ ｏｒｇａｎｉｃ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｎｄ ｈｅａｔ ｒｅｃｙｃｌｅｄ ｉｎ ｍａｘｉｍｕｍ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｃａｔａｌｙｔｉｃ ｉｎｃｉｎｅｒａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；ｐｈｅｎｏｌ ａｎｄ ａｃｅｔｏｎｅ ｐｌａｎｔ；ｅｘｈａｕｓｔ ｇａｓ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ