催化氧化技术处理橡胶干燥尾气VOCs侧线试验

催化氧化技术处理橡胶干燥尾气VOCs侧
线试验
摘要：挥发性有机物（VOCs）是一类重要的大气污染物，会引起恶心、头晕和头痛问题，有些还属于致癌物，严重危害人体健康；同时，作为形成PM2.5、臭氧等二次污染物的重要前驱物，VOCs在空气中还会引发雾霾、光化学烟雾、臭氧含量升高等大气污染问题。

近年来，对VOCs的排放控制要求愈发严格，我国生态环境部在2021年2月25日公告，VOCs将取代SO2成为“十四五”大气环境治理的5个指标之一。

VOCs的治理技术众多，其中的催化氧化技术因具有操作温度低、处理效率高、无二次污染等优势而得到广泛应用。

本工作采用中国石油石油化工研究院自主研发的纳米涂层技术和活性组分分散技术制备出VOCs催化氧化催化剂，并在10万t/a丁苯橡胶装置开展了16m3/h规模的干燥尾气处理侧线试验，完成2000h长周期运行，考察了该催化剂的催化性能。

关键词：催化氧化技术；处理橡胶干燥尾气；VOCs侧线试验
引言
随着居民生活质量的不断提高，人们对环境质量提出了更高的要求。

在化学生产领域，特别是合成橡胶生产中，经常产生大量的废气(los)。

当这些有害气体进入大气层时，会引起普遍的天气阴霾，加剧环境恶化。

此外，释放大量的挥发性有机化合物也会严重损害人体健康。

因此，现阶段，在研究催化氧化处理技术时，改善环境质量和居民生活水平具有重要意义。

1比较几种挥发性有机物的处理技术
主要净化技术包括冷凝、吸收、热燃烧、生物处理和氧化。

比较挥发性有机化合物处理技术的优点和缺点:冷凝方法的优点是回收有机溶剂，还可以处理含有混合成分的废气，高浓度废气更适合。

缺点:沸点低的物质不适合这种方法，低浓度废气引起的处理效果不太好。

吸附方法的优点是可以减少有机溶剂，还可
以处理含有多种混合成分的废气，运营成本低。

缺点是需要洗涤剂，低浓度下的
治疗效果不理想，因此恢复混合物时需要进一步分离。

生物处理的优点:运营成
本相对较低，适合低浓度气体废弃物。

缺点:处理过程中需要的空间很大，因此
不适合处理高浓度废物。

生物过滤层进入空气时要降温、调节湿度，治疗效果不
明显。

氧化加速法的优点:处理效果非常高，能更好地处理浓度和流量高的废气，成本低，能在低温环境下工作。

缺点:烟气中有铅、磷、硫、砷和颗粒物时，催
化剂中毒，效率降低。

分析比较后，我们研究了催化氧化技术的应用。

2VOCs处理技术
D SBS生产单元后清洗装置中废气净化工艺的选择主要洛斯净化工艺包括冷凝、吸收、吸附、热燃烧、生物净化和催化氧化。

不同洛斯处理方法的优缺点见
表1。

热燃烧方法需要800℃以上的燃烧温度，因此不仅消耗了大量的辅助燃料，
而且在高温运行条件下产生了二次NOx污染。

有机废气的生物处理在德国、荷兰
等国家得到了大规模的应用，但在我国喷气过滤器塔的运行中只进行了初步探索。

催化氧化过程简单，操作方便，广泛用于石油化工行业的VOC加工。

燕山分公司Post-Cleaning Unit的SBS生产厂废气清洗单元采用富顺石化研究所和WSH-1F
蜂窝金属催化剂开发的催化氧化工艺。

3原材料
堇青石蜂窝陶瓷（Mg2Al4Si5O18），方孔形，外形尺寸50mm×50mm×50mm，
孔径为2.68mm，孔隙率为65%，孔道高径比为75，市售品。

纳米Ti-Al复合载体
涂覆液和贵金属纳米分散液，均为实验室自制。

10万t/a丁苯橡胶装置干燥尾气，
相关参数如下：压力约500Pa，温度50～80℃，含水体积分数约4%，含苯乙烯质
量浓度91.0～844.6mg/m3（平均值为338.1mg/m3），其他烃类质量浓度12.66～273.00mg/m3，其他成分为空气、少量弱酸性固体物。

4废气的处理方法
有机废气处理中使用的方法主要包括:吸收法、吸附法、催化氧化法、冷凝法、直接燃烧法等。

栋在上述处理方法中，催化氧化技术是一种比较成熟有效的
处理方法。

在该方法的应用过程中，氧化活化能主要通过催化剂还原，橡胶生产
的废气在低温(250 ~ 400 C)下氧化，进而产生二氧化碳和水等环保物质。

此外，对于催化氧化技术，适用的洛斯浓度范围相对较宽，并且洛斯可以被彻底清洗。

在某些操作中，温度要求低，并且这具有低功耗、安全性、经济性和可靠性的优点。

因此，该技术目前在国内外废气处理中得到广泛应用。

通过采用催化氧化技术，废气中总非甲烷碳氢化合物的质量浓度可控制在20毫克-3或更低，且这一
环节的能耗最低。

对于合成橡胶矿床，洛斯是生产过程中最重要的排放源，一条
生产线每小时可以排放数万立方米的污染废气。

采用该技术不仅可以降低环境对
生产环节的污染，还可以改善周围居民和员工的生活质量。

5催氧化技术在橡胶废气处理使用装置后的效果
没有这项技术的橡胶生产设备各位置排放的年度气体的浓度如图表2所示，
废气的总体积为30，000 nm~3/hour。

催化氧化技术处理后，处理了烟气中的环
己烷等主要非甲烷共同碳氢化合物。

不间断运行后，催化氧化反应器对主要污染
废气有良好的清洗效果。

根据工作中的一些实际数据，如果反应器入口的温度为239℃~ 257℃，出口温度为381℃~ 455℃，则反应器内环己烷和非甲烷总烃的去
除率可以提高到98 %以上，处理后的废气的排放与相关环境标准的标准值相对应。

在使用催化氧化技术的4年里，其操作大部分是稳定的。

后来在使用中开发了改
进的方法，装置的凝固装置从两个水壶工艺升级为三个水壶工艺，挥发性有机化
合物减少为来源。

升级后的装置更加高效，反应器入口的非甲烷碳氢化合物总量
明显减少，装置中催化氧化技术的使用更加稳定，有害气体的清除率可以保持在
98 %，清洁工作非常好。

催化氧化反应器出口有害气体浓度低于50 mg / m3。

表2处理前生产装置处理单元
6废气处理装置的安全效果与规模分析
如果使用催化氧化技术在BR生产中处理废气，为了提高该工艺的安全效果，需要控制催化氧化反应器内废气的浓度，其核心是控制有机物的浓度，使其低于LEL的25 %。

另外，NOMALHEC酸的低爆炸性极限的体积系数为0.012，因此废气
的体积分数在处理过程中必须控制在0.003以内。

此外，在处理中必须考虑催化
剂的耐热性以及反应器、热交换器等设备的耐热性，因此，催化燃烧反应器入口
处废气的大量浓度应控制在约8000mg m-3。

基于上述因素，治疗装置的治疗规模
最终设定为70，000 m-3 h-1。

在特定过程中，反应器入口废气内总烃的浓度通
过添加稀释空气来控制。

结束语
a.在橡胶干燥尾气的侧线处理试验中，制备的VOCs催化氧化催化剂不仅表
现出较强的工况适应性和催化活性稳定性，而且NMHC去除效果良好。

b.在VOCs
催化氧化催化剂入口温度约为260℃，反应温度为260～290℃，体积空速为
16000h-1，NMHC入口质量浓度为1400~1700mg/m3的条件下，在2000h长周期运
行过程中，NMHC去除率维持在97.0%以上。

参考文献
[1]冯楠.催化氧化技术在顺丁橡胶装置后处理单元尾气的应用[J].化学工程
与装备,2018(11):32-34.
[2]赵磊,王新,刘忠生,方向晨,王海波.合成橡胶生产中废气的催化氧化处理技术[J].橡胶工业,2018,63(05):316-319.
[3]陈义良,李汶冬,李继文,李晓光.蓄热催化氧化技术在处理丁苯橡胶尾气中的应用[J].化工科技,2018,23(01):59-62.
[4]程文红,袁晓华,田凤杰.催化氧化技术在橡胶废气处理中的应用[J].化工环保,2018,32(02):156-159.
[5]崔小明.橡胶生产尾气催化氧化处理技术通过技术鉴定[J].橡胶科技市场,2018,7(18):39.。