于志日,韩帅,倪黎,白洋,杜霞茹*
整体式催化剂在模板剂焙烧尾气处理中的应用
于志日1,韩帅2,倪黎3,白洋3,杜霞茹1*
(1. 大连凯特利催化工程技术有限公司,辽宁 大连 116085;2. 中国石化催化剂有限公司工程技术研究院,北京 101111;3. 中国石化催化剂长岭分公司,湖南 岳阳 414012)
研究大连凯特利催化工程技术有限公司整体式催化剂对中石化催化剂长岭分公司模板剂焙烧的尾气处理能力。结果表明,通过调整反应温度至340 ℃,流量62~72 m3·h-1,出口尾气中非甲烷总烃含量低于120 mg·m-3,符合排放标准[1]。
模板剂;挥发性有机物;整体式催化剂;非甲烷总烃;环保标准
模板剂因具有模板作用、结构导向作用、空间填充作用和平衡骨架电荷,在合成中具有重要作用。一般情况下,模板剂也就指的是有机胺类和季铵离子[2]。在模板剂的生产过程中,通过焙烧去除原料中的杂质,同时会释放大量挥发性有机物(VOCs)。目前VOCs治理技术主要有冷凝法、吸收法、吸附法、膜分离法、生物法、低温等离子体法、光催化氧化法、蓄热式热氧化技术法(RTO)和蓄热式催化燃烧法(RCO)等[3-4]。
中石化催化剂长岭分公司模板剂焙烧过程中,尾气含有丙烯和三丙胺等挥发性有机物,非甲烷总烃超过5 700 mg·m-3,不符合排放标准。本文研究大连凯特利催化工程技术有限公司整体式催化剂通过催化燃烧,对该尾气处理的应用效果,考察反应温度对尾气中非甲烷总烃含量的影响。
反应器、整体式催化剂由大连凯特利催化工程技术有限公司提供。反应器电加热器最高加热温度400 ℃;催化剂共两块上下填装,均为150 mm×150 mm×150 mm的正方体,体积为0.006 75 m3,最高耐受温度550 ℃。
中石化催化剂长岭分公司模板剂焙烧炉尾气作为原料气,除含有有机挥发物外,还含有一氧化碳等可燃气体。整个焙烧过程历时28.5 h,3~16 h浓度较高,16 h后逐渐减少。原料气通过风机引入反应器,流量在62~72 m3·h-1之间,温度设定340 ℃,常压反应。
催化燃烧后的尾气用干净的气袋采集,经长炼环保站色谱分析,计算出口浓度。色谱采用安捷伦7890B,按照《中华人民共和国国家环境保护标准HJ 38—2017》中有关《固定污染源废气 总烃、甲烷和非甲烷总烃的测定 气相色谱法》要求标定[5]。
考察280、300、以及340 ℃下的催化燃烧效果,结果见表1。从表1可以看出,流量在62~72 m3·h-1之间,温度设定280 ℃时,反应2 h后,反应器入口和反应器内无明显升温,说明该温度下催化剂未起活。当温度设定为300 ℃时,出口小于120 mg·m-3,但是增长速度很快。当温度设定为340 ℃时,出口小于10 mg·m-3,优于300 ℃时的效果。现场最高浓度能达到5 700 mg·m-3,考虑在340 ℃下对整个焙烧过程进行催化燃烧。
表1 280、300以及340 ℃下的催化燃烧效果
考察340 ℃下对整个焙烧过程的催化燃烧效果,结果见表2。
表2 340 ℃下对整个焙烧过程的催化燃烧效果
从表2可以看出,开始焙烧到16 h之间,出口非甲烷总烃低于120 mg·m-3。16 h开始后原料气中易挥发组分含量减少,反应放热减少,反应器内温度不够,不能充分燃烧某些难挥发组分,非甲烷总烃大于120 mg·m-3。随着焙烧过程的进行,难挥发组分的含量也在减少,19 h后入口的含量已经小于120 mg·m-3,符合排放标准,实验提前结束。
1)通过在280、300和340 ℃三个温度下的活性实验结果,找出催化燃烧的最佳温度是340 ℃。
2)340 ℃下对焙烧过程进行跟踪实验,结果证明出口非甲烷总烃符合120 mg·m-3以下的排放标准,该整体式催化剂可用于焙烧尾气的处理。
[1]大气污染物综合排放标准,GB 16297—1996[S].
[2]李天文,周国成,林朝阳,等.模板剂在分子筛合成中的作用[J].化工中间体,2006,11:16-19.
[3]栾志强,郝郑平,王喜芹.工业固定源 VOCs 治理技术分析评估[J].环境科学,2011,32(12):3476-3486.
[4]王晶,王炳华,刘忠生,等.石化企业 VOCs 废气治理技术概述[J].当代化工,2017,46(11):2338-2341.
[5]中华人民共和国国家环境保护标准,HJ 38—2017[S].
Application of Monolithic Catalyst in Tail Gas Treatment of Template Roasting
1,2,Ni Li , BAI Yang, DU Xia-ru
(1. Dalian Kaiteli Catalytic Engineering Technology Co., Ltd., Dalian Liaoning 116085, China;2. Engineering Technology Research Institute of Sinopec Catalyst Co., Ltd., Beijing 101111, China;3. Sinopec Changling Catalyst Company, Yueyang Hunan 414012, China)
The tail gas treatment performance of monolithic catalyst developed by Dalian Kaiteli Catalytic Engineering Technology Co., Ltd. used in the template roasting of Sinopec Changling Catalyst Company was studied. The results showed that, by adjusting the reaction temperature to 340 ℃, the flow rate 62~72 m3·h-1, the non-methane total hydrocarbon content in the exhaust gas was lower than 120 mg· m-3, and compliance with emission standards[1].
Template; Volatile organic compounds; Monolithic catalyst; Non-methane total hydrocarbon
2020-04-29
于志日(1985-),男,工程师,硕士,辽宁省大连市人,2013年毕业于天津工业大学化学工程专业,从事工业催化剂的研究及评价工作。
杜霞茹(1977-),女,高级工程师,博士,从事工业催化剂的开发研究工作。
TQ032.41
A
1004-0935(2020)09-1153-02