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voc催化燃烧设备厂家_vocs催化燃烧工艺流程

,存储热氧化(RTO)等技术,因此,当公司将挥发性有机化合物(VOC)废气发送到工艺加热炉和锅炉时,他们应注意VOC的燃尽率和氧气浓度的转换。。在这三个标准中,为了防止通过空...


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  voc催化燃烧设备厂家

  VOCs燃烧技术是当前普遍认可的高效、彻底的处理技术,所以最近几年得到了广泛的应用。昨天在微信群里看到一位环保设备老总问,为什么在二甲基甲酰胺(DMF)催化燃烧处理后检测到了一氧化碳(化学分子式为CO),而且浓度还不低”。

  按照这位老总的理解是,催化燃烧不可能产生一氧化碳。针对这个问题,根据我30多年的VOCs催化剂研发的经验,作如下讨论,供参考。

  是DMF催化燃烧后的烟气分析,检测到大量CO,和NOx。

  1. 燃料不充分燃烧产生一氧化碳

  冬天经常发生燃气热水器使用过程的一氧化碳中毒,是由于燃气在燃烧过程不充分产生了一氧化碳;汽车尾气中的大量一氧化碳也是汽油(柴油)在发动机内燃烧不充分产生的。包括家里的煤气灶,在使用过程也会产生一氧化碳。也就是说一氧化碳是不所有燃烧的产物之一,如果能组织非常好的燃烧过程,也就是具备充足的氧气、充分的混合,足够高的温度和较长的滞留时间,中间产物一氧化碳最终会燃烧完毕。

  可见,只要是燃烧,不管是热力燃烧(TO)和催化燃烧(CO)都有生产一氧化碳的可能。

  2. 催化燃烧产生一氧化碳的分析

  前面讲过,只要是燃烧,就存在产生一氧化碳的可能。其本质是一氧化碳是燃烧的中间产物。燃烧过程产生的一氧化碳(CO),如果来不及进一步氧化(燃烧)生成二氧化碳,就会残留在烟气中。VOCs在催化剂表面反应是一个极其复杂的过程,目前对反应机理(反应过程)的认识还很肤浅。平常认为VOCs分子首先在催化剂表面吸附,然后VOCs分子中的某些化学键得到活化或者断裂,进一步和活化的氧分子或气相氧反应,经过复杂过程生成最终产物二氧化碳。

  VOCs在催化燃烧过程会生成各种中间产物,如有机酸、一氧化碳。但是这些中间产物如果不能进一步有效的氧化,就会在排放口检测到有机酸、一氧化碳,这涉及到串联反应的相对反应速度问题。以乙醇氧化,生成中间产物一氧化碳为例,反应过程如下:

  以上两个反应,如果反应速度K2大大的大于k1时,一旦生成一氧化碳(CO)就即将转化为二氧化碳(CO2),这种情况下,在最终产物中不会出现CO。但是,如果反应速度K2小于k1时,反应生成一氧化碳(CO)在有限的反应时间内无法转化为二氧化碳(CO2),这种情况下,在最终产物中就会出现CO。

  大多数情况下一氧化碳在催化剂表面的氧化反应速度很快,所以催化燃烧处理VOCs不会生成一氧化碳。但是,当反应物(VOC)特殊,催化剂性能不足,氧气不够充分,设备设计不合理时,就会产生一氧化碳。

  3. DMF催化燃烧产生CO的可能性分析

  由于没有详细做过相关的研究,一下分析是根据我对催化反应的认识展开的。如下是DMF分子结构。

  DMF分子中包附有C-N键、C-H键和C=O键。下表是VOCs中常常见到化学键的键能(详见:光解技术的思考和逃逸臭氧的利用及清除,铂锐催化 2017-10-28),从下表能够看出DMF分子中的C-N键最弱,使得C-N键最容易断裂,生成ˑCH3和ˑHCO。ˑCH3和ˑHCO很容易转化为一氧化碳(CO),当催化剂的CO氧化活性不足时,就会产生CO。于有些催化剂对CO的氧化能力往往是不够的,也是在实际工况中生成大量CO的原因之一。可见,由于DMF的特殊性,需要选择性能更优的、针对DMF的催化剂。

  由于DMF是含N有机物,如何让N元素转化为N2,减少NOx的生成,这是还有一个话题,这里不做展开了
 

  voc催化燃烧工艺流程
 

  目前,各省市环境执法部门对GB31570等三个标准中的焚烧技术作了基本解释,即焚化炉或过程加热炉,锅炉,不包括催化氧化(或催化燃烧)。  ,存储热氧化(RTO)等技术,因此,当公司将挥发性有机化合物(VOC)废气发送到工艺加热炉和锅炉时,他们应注意VOC的燃尽率和氧气浓度的转换。 如果对标准的解释有争议,则由生态与环境部解释。 建议在对包括GB31570在内的三个标准进行修订时,对焚化方法和非焚化方法的要求是相同的。 只要没有人为稀释,就没有必要转换为基线氧气浓度。

  2015年4月,GB31570,GB31571和GB31572等三个炼油,石化和合成树脂行业污染物排放标准的发布和实施,有效促进和规范了石化行业的环境治理。  。 在这三个标准中,为了防止通过空气稀释排放挥发性有机化合物(VOC),在计算焚烧有机废气排放口的污染物浓度时引入了基准氧气浓度的转换。 氧气浓度的转换与VOCs处理技术的选择,处理的技术和经济可行性,排放标准的解释以及如何确定许多使用中的设备是否符合排放标准有关。

  1我国的VOCs标准体系

  目前,约有13种与VOCs排放有关的国家标准,包括:GB14554-1993恶臭污染物排放标准,GB16297-  1996年《空气污染物综合排放标准》,GB20950-2007年《储油库空气污染物排放标准》,GB20951-2007年《汽油运输空气污染物排放标准》,GB209522007年《加油站空气污染物排放标准》,GB27632-2011橡胶制品工业污染物排放标准,GB16171-2012炼焦化学工业污染物排放标准,GB31570-2015石油炼制工业污染物排放标准,GB31571-2015石化工业污染物排放标准,GB31572-2015合成树脂工业污染物排放标准, 等等。; 其中,正在修订GB14554,GB16297,GB20950,GB20951和GB18483五个标准。

  该国正在制定18种涉及VOC排放的标准,包括:挥发性有机化合物的无组织排放控制标准,铸造行业的空气污染物排放标准,制药行业的空气污染物排放标准和电子产品 工业污染物排放标准,涂装空气污染物排放标准,煤化工污染物排放标准,农药行业空气污染物排放标准,家具制造业空气污染物排放标准,集装箱制造业空气污染物排放标准,纺织印染等8个工业 空气污染物排放标准,印刷行业空气污染物排放标准和森林化学工业污染物排放标准已经发布以征求意见。

  地方政府发布了许多与VOC排放有关的标准:包括天津DB12 / 524-2014工业企业挥发性有机化合物排放控制标准,北京DB11 / 447-2015炼油和石油化工 大气污染物排放标准,北京DB11 / 1385-2017有机化工制造大气污染物排放标准,上海DB31 / 933-2015河北省大气污染物综合排放标准DB13 / 2322-2016工业企业挥发有机化合物排放控制标准,江苏省DB32  / 3151-2016化学工业挥发性有机化合物排放标准,山东省DB37 / 2801.6-2018挥发性有机化合物排放标准第6部分(有机化学工业),上海DB31 / 1059家具制造工业空气污染物排放标准等

  2我国引入了标准的氧气浓度换算VOCs排放标准

  1)转化率 燃烧烟气污染物排放标准中普遍存在参考氧浓度的变化,参考氧浓度通常是指燃料燃烧良好。燃烧过程中烟道气中所含过量氧气的浓度。 根据参考氧气浓度转换烟道气中的污染物浓度可以确保排放浓度不会因空气系数过高或人工稀释而变化。 由于各种燃烧过程对氧气含量的要求不同,因此基线氧气浓度也不同。 例如,在GB132230-2011火力发电厂空气污染物排放标准中,燃煤锅炉,燃油锅炉,燃气锅炉和燃气轮机的基准氧气浓度分别为6。  %,3%和16%。

  2)在已发布的涉及VOCs排放的13个国家标准中,GB31570,GB31571和GB31572于2015年7月1日同时发布并实施,率先计算了排放量 家用挥发性有机化合物的浓度。 引入参考氧气浓度的转换是为了防止VOC通过空气稀释达到排放标准。 以GB31571为例,相关内容表示为:非焚烧有机废气排放口,利用测得的浓度确定排放是否符合标准。 必须将焚烧有机废气排放口和过程加热炉的测量的空气污染物排放浓度转换为基线氧气含量为3%的基线空气污染物排放浓度,并与排放限值进行比较,以确定排放是否符合标准 。 空气污染物的基准排放浓度根据公式(1)计算。

  其中,有机废气排放口应以工艺排放口为准。  GB31571规定,装载和罐区废气处理装置的控制指标应参照有机废气排放口实施。

  气体过程加热炉的烟道气中的氧气含量通常小于3%,根据公式(1)的计算没有问题; 但是,在橡胶干燥尾气的VOCs废气处理装置的废气和有机液体负荷中,氧的浓度可能高达20.5%以上。 根据公式(1),存在一个问题,即转换后的浓度可能比所测量的浓度大几十倍。

  3)在已发布的涉及VOC排放的数十个地方标准中,河北省只有DB13 / 2322-2016等个别标准引入了氧气浓度转换。

  4)该国家正在制定并已发布征求意见的与VOC排放有关的8个标准中,有5个标准还引入了氧气浓度转换,但它们与3个标准相关,例如 GB31570表达式不同。

  2017年,环境保护部在4月14日发布的“挥发性有机化合物无组织排放控制标准(征求意见稿)”中,相关内容规定为:进入VOC燃烧(焚化,氧化)装置的废气需要补充氧气(空气)进行燃烧 因此,此时应根据公式(1)将测得的排气筒中的空气污染物排放浓度转换为基准氧含量为3%的基准空气污染物排放浓度,并将其与排放限值进行比较 确定排放是否符合标准;  VOCs燃烧(焚化,氧化)装置的废气中的氧气含量可以满足自燃和氧化反应的需要,所测量的排气瓶中的大气污染物浓度用于确定排放物是否符合标准。 此时,设备出口处的烟道气中的氧气含量不应太高。设备入口处的废气中的氧气含量应不高。 其他VOC处理设施使用测得的浓度作为确定符合性的基础,但不得人为稀释排放物。

  环境保护部于2018年3月2日发布的《活性炭行业污染物排放标准(征求意见稿)》中的有关内容表示为: 用活性炭行业测得的活性炭行业废气中污染物的排放浓度应符合GB5468或GB / T16157的规定,按式(1)换算成基准含氧量排放浓度,并用作 判断排放是否符合标准的依据。

  煤基活性炭碳化排气的基准氧含量为14%,活性排气的基准氧含量为9%。 木材活性炭和活化炉的基准氧含量为17%。

  5)比较以上三个标准,我们可以看到:根据GB31571,无论废气是否已被空气稀释,都必须采用焚烧法处理废气,以将其转化为烟气。 污染物浓度按基线含氧量的3%计算; 对于后两个标准,只有当废气需要补充空气时,燃烧才能完成,或者当废气中的氧气浓度超过正常工作条件下可能的氧气浓度(即参考浓度)时,污染物浓度才被转换。 到参考氧气浓度。 显然,后两个标准更准确地反映了转换基准氧浓度和防止人工稀释的初衷。

  3欧美炼油和化学VOCs控制标准

  美国EPA 40 CFR-60-QQQ炼油厂污水系统VOC排放标准[7]规定:燃烧设备应 减少VOC排放≥95%,或温度≥816℃,停留时间≥0.75秒; 蒸汽回收系统中的VOC回收产率≥95%。

  1994年,美国EPA 40 CFR第63部分,R部分标准[8]规定,每输送或接收1升汽油,各种废气排放的碳氢化合物总量 油气处理设备不应超过10 mg,油气回收率是94%〜97%。

  美国EPA 40 CFR-60-Kb挥发性有机液体储罐(包括石油液体储罐)性能标准[9]要求,根据储罐容量和所储存的挥发性有机液体(VOL  )根据实际蒸气压力选择蓄压罐,浮顶罐或固定顶罐。 为了存储VOL最大实际蒸气压≥5.2 kPa的固定屋顶储罐,应在VOC去除效率≥95%的处理设备上安装密闭排气系统。

  对于工艺废气,美国新的固定源排放标准(NSPS)要求TOC(总有机化合物,扣除甲烷和乙烷)的还原率≥98%,或浓度≤20 mL / L; 美国《有害空气污染物排放标准》(NESHAP)要求总有机有害空气污染物(HAP)的减少量≥98%或浓度≤20 mL / L。

  德国“空气质量控制技术指南”(TA Luft,2002年)将气态有机污染物的排放限值分为两个级别:20 mg / m3和100 mg / m3。

  上述欧美精炼和化学VOCs控制标准均没有参考氧气浓度转换要求。

  4根据参考氧含量转换污染物浓度的影响分析

  是否根据参考氧含量转换污染物浓度,对确定污染物的影响 废气处理装置的净化气体是否符合标准非常大。 实施例1:北京某橡胶厂尾气的催化氧化处理装置(橡胶颗粒热风干燥),进口的废气中非甲烷总烃类(主要为正己烷)2 600 mg / m3,测得的出口纯净气体 -甲烷总碳氢化合物(NMHC)为10 mg / m3,氧气浓度为20.2%,在处理设备的入口和出口都没有人出现空气稀释现象。 根据测得的浓度计算出NMHC去除率为99.6%。

  GB31571标准要求NMHC去除率≥97%,正己烷≤100mg / m3。

  北京DB11 / 447‒2015标准要求NMHC去除率≥97%,过程加热器和焚化炉焚化NMHC≤20 mg / m3,吸收,吸附,冷凝和其他非焚化方法来处理NMHC去除率≤100 mg / m3。 厌氧浓度转换要求。 从以上数据可以看出,废气处理装置符合当地标准的要求。

  如果废气处理装置属于非焚化类别,则其NMHC去除率和纯净气体己烷浓度符合GB31571的要求; 如果废气处理设备属于焚化类别,则净化气体浓度需要基于3%的参考氧气浓度换算。 转化后,非甲烷总烃(主要是正己烷)的浓度为225 mg / m3。 由转化浓度计算出的NMHC去除率为91.3%,不符合GB31571的排放要求。

  实施例2:某炼厂的装苯废气低温柴油吸收-总烃均化-催化氧化处理装置,进口废气苯浓度为80 000 mg / m3,出口净化气体苯浓度 1 mg / m3,氧气浓度为19.8%,进排气中没有人被空气稀释的现象。 整个装置中苯的去除率为99.998 75%。

  如果是非焚化设备,则废气处理设备的净化气体符合GB31571的要求,并达到标准排放。

  如果使用焚烧装置,则该装置的净化气体将根据3%的参考氧气浓度进行转换,转换后的苯浓度为15 mg / m3,超过排放量 GB31571中苯的限量≤4 mg / m3; 如果在转化后达到标准,则测得的苯浓度要求≤0.266 67 mg / m3。

  GB31571规定企业边界的苯容许浓度小于或等于0.4 mg / m3,非甲烷总容许烃浓度小于或等于4.0 mg / m3。 然后,焚烧装置必须符合排放标准,净化后的气体中的苯浓度必须小于工厂边界处空气中的允许浓度。

  实施例3:某炼油废水处理厂的低温柴油吸收脱硫及总烃均质催化氧化处理装置,处理提升槽,均质槽,隔油池,气浮槽,废油 罐式废气,即处理对象包括含油污水池和污水池,低温柴油吸收单元进口废气中非甲烷总烃浓度为36000 mg / m3; 催化氧化装置进口废气非甲烷总烃4 800 mg / m3,苯浓度360 mg / m3,出口纯净气体非甲烷总烃14 mg / m3,苯浓度0.8 mg / m3,氧气浓度20.1%,整套装置的进出口 设备不被空气稀释。 非甲烷碳氢化合物的总去除率为99.96%。

  GB31571标准要求污水处理厂净化气体中的非甲烷总烃量≤120mg / m3,苯≤4mg / m3。

  如果使用非焚化装置,则净化后气体中非甲烷总烃和苯的浓度符合排放标准。

  如果根据焚化装置和催化氧浓度换算为催化氧化装置出口处的非甲烷总烃和苯的浓度,则参考氧气浓度为3%,则总非甲烷烃 转化后的浓度为280 mg / m3,苯的浓度为16 mg / m3,大于标准限值。

  如果转换后的浓度符合排放标准,则测得的总非甲烷碳氢化合物浓度小于6 mg / m3,苯浓度小于0.2 mg / m3(分析检测极限为 苯为0.4 mg / m3)。

  实例4:一家炼油公司的低温柴油吸收剂-碱脱硫-总烃均质化-再生氧化(Tg-RTO①)装置,用于处理沥青加料废气和储油罐废气,并且油性 污水池的废气,储罐设有氮气保护系统; 低温柴油吸收器进口非甲烷总烃浓度为56 000 mg / m3,出口为8000 mg / m3; 储热氧化装置出口纯净气体中非甲烷的总烃量为10 mg / m3,氧浓度为18.2%,苯,甲苯和二甲苯均低于检出限,即苯≤0.4 mg / m3,甲苯≤0.6 mg / m  m3,二甲苯≤1.9 mg / m3。

  由于空气稀释,设备的入口和出口没有人。 非甲烷碳氢化合物的总去除率为99.98%。

  如果使用非焚化设备,则纯净气体中非甲烷总烃的去除率以及苯,甲苯和二甲苯的浓度均符合GB31571的排放要求。

  如果使用焚烧装置,则需要根据3%的参考氧气浓度转换储热氧化单元出口处净化气体中污染物的浓度。 转化后,非甲烷总烃浓度为64.3 mg / m3,非甲烷总烃浓度为64.3 mg / m3。 总甲烷烃的总去除率为99.89%。

  示例5:某化工公司采用RTO碱吸收法回收活性碳吸附装置处理氯化苯装置的真空泵的废气,硝基氯苯装置的真空泵的废气和有机液体储罐的废气。 其中,有机储液罐由氮气保护,储热氧化装置去除苯,氯苯和硝基氯苯,其他有机物被氧化为CO2,H2O,HCl和微量二恶英。 碳酸钠碱洗单元除去HCl; 活性炭吸附单元可去除二恶英。 整套设备的非甲烷总烃去除率≥99%; 设备的净化气体少于总非甲烷碳氢化合物的10 mg / m3,氧气浓度为17%,氯苯,苯,HCl和其他污染物的浓度低于检测极限,二恶英的浓度 0.01〜0.04ng-TQE / m3。 与GB31571标准相比,净化后的气体符合排放标准。

  解释和实施包括5GB31570

  GB31570,GB31571和GB31572在内的3个标准,并已执行了3年多,各种环境执法机构 各省市基本采用了焚烧技术。作为焚化炉或过程加热炉,锅炉,催化氧化(或催化燃烧),再生氧化,臭氧氧化,生物氧化等,不属于焚烧技术。 各省市环保执法机构强调,不允许人工稀释达到排放标准,但要执行HJ2027-2013催化燃烧法工业有机废气处理工程技术规范。 当废气中有机物的浓度高于爆炸下限的25%时,允许使用空气稀释使其达到最低爆炸下限的25%以下。 燃烧装置。

  6结论和建议

  1)GB31570,GB31571和GB31572标准中焚烧有机废气排放口污染物浓度的计算方法引入了 防止参考氧气浓度通过空气稀释,达到污染物排放标准。

  2)焚化式有机废气排放口或污染物浓度是否根据基线氧含量转换对废气处理装置的净化气体能否满足要求有很大影响 排放标准。

  3)目前,各省市环保执法部门对GB31570等三个标准中的焚烧技术进行了基本解释,将其作为焚化炉或过程加热炉和锅炉,但不包括催化氧化(或催化)。 燃烧)。  ),再生氧化等技术。

  4)企业在将挥发性有机化合物排放到工艺加热炉和锅炉中进行处理时,应注意挥发性有机化合物的燃尽率。以及氧气浓度的转换问题。

  5)如果对标准的解释存在争议,应由生态和环境部做出解释。

  6)建议对这三个标准进行修订时,焚化方法和非焚化方法应具有相同的要求; 只要没有人为稀释,就没有必要转换为基线氧气浓度。