旋转RCO在大风量、低AN浓度尾气处理中的应用及评价

（天津大沽化工股份有限公司，天津300000）

目前，催化氧化技术广泛应用在真空系统尾气、储罐和罐装系统尾气以及工艺装置产生低浓度、大流量尾气的处理方面。如今催化氧化的研究发展是以催化剂为中心的，合适的催化剂活性组分可降低氧化反应的能力，促进自由基的生成，使VOCs的催化氧化能在较低温度下进行，降低处理所需能耗。在处理装置中常采用特定载体催化剂，目前催化氧化装置常用催化剂一般有三大类：贵金属催化剂、过渡金属氧化物催化剂、复合氧化物催化剂。催化氧化装置采用贵金属铂、钯，在250～600℃下催化氧化(或还原)尾气中的挥发性有机物或氮氧化合物，使其转化成二氧化碳、二氧化氮、二氧化硫、氯气、氯化氢、水和氮气[1]。

1 HRG旋转RCO装置简介[2]

来自HRG单元的絮凝尾气首先进入过滤器，去除液态水等杂质后，经预处理后的尾气，温度约60～70℃，经主工艺风机送入RCO反应器旋转翼的入口，被高温蓄热陶瓷预热后温度升至320℃左右后进入催化床层发生催化氧化反应，催化剂为贵金属铂、钯催化剂。当完成催化氧化反应后，尾气温度将升高。高温尾气向下流经低温蓄热陶瓷，低温蓄热陶瓷被加热以开始下一个循环周期，尾气温度得到降低，并旋转翼出口从烟囱排空。

正常运行过程中，根据放热量的大小，若来料废气中的VOCs较高可以使用RTO方式处理；若在1000～2000ppm左右，通过催化剂降低活化能后，基本能靠反应放热维持自身温度，而HRG尾气浓度相对较低，通常在300～500ppm，氧化放热量不足以维持RCO运行所需热量，这在中试时也得到了证实，因此需补充甲醇作为燃料。甲醇通过供应泵及双流体喷枪进入RCO入口管道内，与入口尾气充分混合均匀。RCO炉膛温度对甲醇供应泵电机频率进行PID调节，自动控制甲醇喷入量，控制炉膛温度为320℃左右。

当甲醇系统因其他原因无法投运时，本系统设置了电加热器系统。当反应温度低于300℃时，可开启循环风机及电加热器，将反应温度调至正常。

2 旋转RCO装置运行稳定性评价

HRG絮凝工艺属于连续生产，要求尾气处理装置连续运行，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，受限于上述条件，旋转RTO装置比较适合大沽现场要求。因此大沽以EPC的方式在现场建设了HRG絮凝除尘尾气RCO环保装置,如图1。

与传统的固定床催化反应器不同，旋转蓄热式催化氧化反应器将系统的换热部件蓄热床和反应床层集成于一体，催化剂布置于蓄热床层之上。这种一体化结构与分体式相比，具有热损失小、结构紧凑、节省占地等优势，反应器底部为气流分布装置旋转翼，是区别于分床式蓄热氧化装置的核心部件。它采用连续旋转气体分配机构代替传统的机械阀门，无需定期频繁开关，只要以0.2～0.5rpm的速度缓慢转动即可实现进口和出口气流的有效分离和分布,但因存在旋转翼与外壳的长期磨擦，两者之间的密封尤为关键，其性能好坏决定了装置漏气率和治理效果，经过1a多运行，目前未见任何问题，使用正常。

在尾气处理过程中，需集尘器引风机与主工艺风机共同运行，才既能保证上游生产线工艺要求和下游尾气正常处理。由于风量大，风机功率高，尾气紧急排放阀偶有喘振的现象，从而带动现场设备、管道异常震动。

图1 尾气处理示意图

出现问题的原因在于紧急排放阀使用的是单蝶片方形气动调节阀，阀门尺寸规格比较大（2m 长×1.2m 宽），在大风量（120000Nm3/h）的作用下，易出现阀门喘振的现象。针对这一问题，采取的解决方案是将单蝶片方形气动调节阀更换为六蝶片方形气动调节阀，这样能有效增加阀门的承压能力，消除阀门喘振的现象，避免设备及管道异常震动。更换新式气动调节阀后，喘振现象得到消除，系统运行正常，能适应长周期稳定运行，目前旋转RCO系统运行稳定。

3 旋转RCO装置尾气处理效果评价[3]

根据《合成树脂工业污染物排放标准》特别排放限值的要求，适用于ABS生产的排放标准见表1。

表1 大气污染物排放限值与特别排放限值

旋转RCO尾气处理装置运行后，定期在排气烟囱取样口进行取样，取样分析数据见表2。

表2 气体取样分析数据表

通过气体取样分析数据表可以看出，经RCO尾气装置处理后，尾气排放符合《合成树脂工业污染物排放标准》特别排放限值的要求。根据投用后季度检测结果来看，旋转RCO装置排放的尾气均达标，处理效果和稳定性较好。目前我公司正在实施排口增加NMHC-CEMS（非甲烷总烃连续排放监测系统），完成后可以准确方便评价达标率。

4 旋转RCO装置能源消耗评价

HRG 尾气 VOCs总浓度约 200～500mg/m3，靠自催化氧化释放出的热量不能维持RCO反应器正常运行温度，需要外界提供热量保持正常运行温度，进而保证HRG尾气处理效果。维持RCO正常运行温度有两种方式，一种是使用电加热器和循环风机向RCO反应器内吹入热风，另外一种方式是在主工艺风出口向管道内喷入甲醇，提高VOCs总浓度，通过催化氧化释放出的热量来维持RCO反应器温度。

由表3可以看出，使用电加热器维持RCO反应温度需要消耗较多的电能，根据当前电价和甲醇价格计算，采用电加热的综合运行费用约是采用甲醇维持温度的2.5～3倍。因此在正常生产中，电加热器在初始冷态开车条件下，将旋转RCO反应器温度升到设定值后便停止工作，再使用甲醇维持RCO反应器工作温度。

在催化氧化反应中，虽然也可使用其它燃料，但与天然气、LPG、汽油等其他燃料注入相比，甲醇需要的催化氧化温度最低，更加节能。相同催化温度下甲醇的催化氧化效率最高，维持催化温度甲醇的用量远远低于其爆炸下限，使用甲醇注入相对较安全。

表3每套RCO装置能源消耗对比

5 总结

根据我公司旋转RCO尾气处理装置尾气排放情况及近1a多尾气处理装置运行情况来看，旋转RCO装置总体运行平稳，尾气排放满足国家标准要求，处理效果达到预期。

在工艺生产方面，解决了紧急排放阀门喘振的问题，可以确保上游生产工艺正常运行，并保证产品质量（主要是含水稳定达标）。尾气处理装置与生产运行装置衔接较为流畅，满足连续生产要求。

在尾气处理效果方面，结合第三方检测数据和自测数据，经过旋转RCO装置处理后尾气能够满足《合成树脂工业污染物排放标准》等相关标准的要求。

在能源消耗方面，由于HRG絮凝除尘尾气具有风量大、VOCs浓度低的特点，在处理过程需要消耗一定的能量，通过在尾气中注入甲醇，能在满足装置运行温度要求的过程中适当降低运行成本，取得环境效益和经济效益间的平衡。

综上，使用旋转RCO装置处理大风量、低AN浓度HRG絮凝除尘尾气是可行的和成功的。