蓄热燃烧氧化法治理含氯有机废气

1 治理目标

      目前国内外有机化工装置的苯和氯苯类污染物排放标准见表1。我国各项污染物排放标准均严于美国EPA的排放标准。

      按表1中各污染物排放最为严格的标准制定了该企业的治理目标，即ρ（非甲烷总烃）不大于20mg/m³；ρ（苯）不大于4mg/m³；ρ（氯苯类）不大于50mg/m³；ρ（氯化氢）不大于30mg/m³；ρ（二噁英）不大于0.1ng/m³。

1 蓄热燃烧氧化技术（RTO）

      工业上采用较多的有机尾气处理方式主要有催化氧化法、蓄热氧化法和吸附法。因废气中含有氯，且浓度高、沸点高，采用吸收-冷凝-吸附工艺的吸附法不能使尾气达标排放，热氧化法主要包括催化氧化法（600℃以下）、蓄热氧化法（800~950℃）、高温焚烧法（900~1100℃）三种方法或多或少生成二噁英。综合考虑处理效果。能耗、操作费用和二噁英产生量等因素，蓄热氧化法是处理这类废气较为理想的处理方法。与此同时，为了去除蓄热氧化反应后产生的氯化氢和及少量的二噁英，工艺路线采用蓄热氧化VOCS-碱洗脱氯化氢-活性炭吸附二噁英的路线。

      在有机废气净化领域中，蓄热燃烧氧化法（RTO技术）是近年来在燃烧法的基础上发展出来的新技术，通过使用陶瓷蓄热体充分利用燃烧尾气热量，与传统燃烧法相比，降低了运行费用。由于节能效果明显，RTO技术在有机废气治理中得到了广泛应用。

      RTO技术在我国的应用虽然晚于活性炭吸附法，但由于其操作简单，运行维护较少，对挥发性有机物的去除效率较高，一般在95%以上，是目前我国有机废气治理的主要技术之一。在国内，主要用在汽车制造、化工、电子制造、集装箱制造、涂布、碳纤维制造等VOCs 排放组份复杂的行业。根据不完全统计，已经在用的 RTO治理设备已经超过200套，并呈不断上升的趋势。有机废气蓄热氧化成套处理技术，对含氯尾气进行集中处理，装置废气处理能力为 15000 m²/h。

1.1 原理

      含有氯苯、硝基氯苯等复杂组分的废气，在低温氧化时极易生成二噁英，在 700℃时开始分解，在800℃时2秒完全分解。为了最大程度的减少二噁英的生成，氧化的温度控制在850~950℃，将有机组分氧化为CO2、H2O和HCL等。将燃烧产生的热量经蓄热体回收预热进炉废气，达到节能的目的。由于燃烧过程中的可能的短时间缺氧，使有机物与产生的HCL生成微量二噁英，通过活性炭吸附去除。

1.2 工艺过程

      将氯化苯、硝基氯苯、油品表活剂等废气收集后，经过配风降低废气中的VOCs（挥发性有机化合物），进入蓄热氧化反应器。

      蓄热氧化反应器有3个炉体，三室RTO的操作原理是在一个蓄热室进气、一个蓄热室排气的同时，一个蓄热室处于吹扫状态。在一个循环后，废气始终进入到在上一循环时排出净化气的蓄热室，而原来进入废气的蓄热室则用净化气或空气冲洗。每个炉体有进气、出气、和空气清洗三个阶段，三台炉体进气、出气、和空气清洗三个阶段的切换构成了三条废气通道。进气时，废气吸收进气炉体蓄热体中的热量升温全氧化反应温度，进入燃烧室充分燃烧后进入出气炉体，将热量传递给蓄热床体后排出，处于清洗状态的炉体用空气将进气时炉体中残留废气置换并送入燃烧室。蓄热室在进去以后用于排气之前均可得到吹扫，从而解决了VOC直接排放问题，提高了VOC的平均破坏去除率。

      燃烧后的气体进入碱洗吸收塔去除HCL，再经过活性炭吸附极少量的二噁英后排放。

1.3 蓄热氧化过程中燃烧热值的监测

    有机废气净化的燃烧法是基于废气中有机化合物可以燃烧氧化的特性，将废气中可氧化的组分转为无害物质。RTO的工作原理即将VOC废气经预热室吸热升温后，进入燃烧室高温焚烧，使有机物氧化成二氧化碳和水，再经过另一个蓄热室蓄存热量后排放，蓄存的热量用于预热新进入的有机废气，经过周期性的改变气流方向，从而保持炉膛温度的稳定。

      RTO装置主要是由多台蓄热室和顶部相连通燃烧室组成，其中蓄热室内部通常采用具有良好耐高温性能的陶瓷材料作为蓄热体。燃烧室舍友辅助燃烧器，可用油或天然气作为燃料。辅助燃烧器的作用主要是为了在开车时将蓄热体加热到一定温度，或当废气中可燃物的浓度较低时，需要补充燃料来维持燃烧室所要求达到的反应温度。

      在此工艺过程中，一般厂家会安装蓄热室可燃气热值监测设备来监测室内燃烧热值是否达标，一方面可以保障燃烧室持续稳定的发挥作用，另一方面对节约能源也有着重要的影响。

1.4 蓄热氧化过程中氯化氢（HCL）的监测

      氯化氢为无色非可燃性气体，有极刺激气味，其极易溶于水，形成盐酸。接触氯化氢或盐酸，可引起急性中毒。眼和皮肤接触可致化学性眼部灼伤和化学性皮肤灼伤。长期接触，引起慢性鼻炎、慢性支气管炎、牙齿酸蚀症及皮肤损害。因此氯化氢的在线监测非常重要，本公司自主开发了一种简单经济、反应灵敏、响应时间短的氯化氢在线监测装置，在实际生产应用中，运行情况良好，实现了在线监测的目的，保证了安全生产。

2 尾气处理情况

      不同浓度废气处理前后非甲烷总烃质量浓度对比见表1。

      处理后非甲烷总烃质量浓度在60mg/m²以下，去除率95%以上。

      经过处理的排放气组成达到 GB3095-1996《环境空气质量标准》。

3 结 语

      含氯有机废气蓄热氧化成套处理技术成功使排放气中的苯、氯苯、氯化氢和二噁英实现了达标排放，是套成功处理含氯有机废气蓄热氧化装置。

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