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催化燃烧催化剂常识

什么是低温催化剂低温催化剂性能指标:起燃温度≤200℃,氧化转化效率≥95%,孔密度200-400cpsi,抗压强度≥8MPa 。催化剂在催化燃烧系统中的作用与影响通常VOCs的自燃烧温度较高,通过催化剂的活化,可降低VOCs燃烧的活化能,从而降低起燃温度,减少能耗,节约成本。另外:一般(无催化剂存在)的燃烧温度都会在600℃以上,这样的燃烧会产生氮氧化物,就是常说的NOx, 这也是要严格控制的污染物。催化燃烧是没有明火的燃烧,一般低于350℃,不会有NOx生成,因此更为安全和环保。什么是空速?影响空速的因素有哪些在VOCs催化燃烧系统中,反应空速通常指体积空速(GHSV),体现出催化剂的处理能力:反应空速是指规定的条件下,单位时间单位体积催化剂处理的气体量,单位为m3/(m3催化剂•h),可简化为h-1。例如产品标注空速30000 h-1:代表每立方催化剂每小时能处理30000 m3废气。空速体现出催化剂的VOCs处理能力,因此和催化剂的性能息息相关。贵金属负载量与空速的关系。贵金属含量是越高越好吗?贵金属催化剂的性能与贵金属的含量、颗粒大小和分散度相关。理想状态下,贵金属高度分散,此时的贵金属以极小的颗粒(几个纳米)存在于载体上,贵金属得到*大程度的利用,此时催化剂的处理能力与贵金属含量成正相关。然而当贵金属含量高到一定程度后,金属颗粒容易聚集长大成为较大的颗粒,贵金属与VOCs的接触面反倒下降,大部分贵金属被包在内部,此时增加贵金属含量反而不利于催化剂活性的提高。气体燃烧后,气体体积膨胀对空速的影响稳定运行状态下,气体体积膨胀对空速影响不大,因为一般而言VOCs含量不高,仅仅这部分气体的膨胀,体积流量的增加很少。纳米级催化剂的优势是什么纳米催化剂是指催化剂的有效成分(比如贵金属)以纳米的尺度分散在载体上,催化剂的有效成分尽可能多地暴露在气体中,使两者的接触机会大大增加,这样的催化剂一般性能更为优越。起燃温度和完全转化温度的定义,以及与废气浓度的关系起燃温度:净化率达到10%所需要的温度完全转换温度:净化率>98%所需要的温度催化燃烧一经点起燃将在很短时间内达到高温,而废气的浓度达到一定程度后,其反应放热可实现自热催化反应。

催化燃烧法在VOCs治理中的重要地位

VOCs 治理有较多措施, 其治理方法包括源头减量、中间控制和末端处理等。目前,我国以末端治理为主。末端治理技术一般分为破坏性处理和回收性处理。破坏性处理主要包括催化燃烧法和焚烧处理法。回收性处理包括吸收法、冷凝法、吸附法和膜分离法等[5]。回收性处理因其技术手段还不成熟,成本较高,目前没有大规模应用。焚烧法是直接将 VOCs 通入焚烧炉中,在炉内充分燃烧,产生二氧化碳和水。该方法成本较低,运用范围较广,技术线路也比较成熟。催化燃烧法是在废气燃烧的时候加入某种催化剂,降低 VOCs 的燃点, 使 VOCs 能够充分燃烧, *终生成二氧化碳和水,实现直排。当前常用催化剂种类有 Cu、Fe、Ti 等非贵金属与 Pd、Au、Pt等贵金属两大类。焚烧处理法和催化燃烧法在 VOCs 治理中占据核心地位,因其分解氧化彻底、治理效率高而得到广泛应用,其中催化燃烧法因无明火、节能、氧化温度低而得到广泛应用。催化燃烧是一种涉及气—固两相的化学反应,其本质机理为在有活性氧参与的条件下发生的深度氧化反应[7]。在反应过程中,加入催化剂可以显著降低反应所需的活化能,VOCs 富集在催化剂表面,在较低燃烧温度下发生无焰燃烧,*终分解为二氧化碳和水,同时释放出大量的热。其化学反应方程式如下:CnHm+ (n+m/4) O2→ n CO2+m/2 H2O + 能量在催化剂的作用下,VOCs 可以在较低温度下充分燃烧,生成二氧化碳和水,去除率高达 90%。催化燃烧法具有能耗低、运行可靠稳定、无二次污染等突出优点,在欧美国家已得到广泛推广应用。在我国,催化燃烧法也是处理 VOCs 的主要手段,其应用比例约为 55%。目前,催化燃烧法已经成为处理 VOCs 的主流。

催化燃烧装置

我国首先用于有机废气催化燃烧的催化剂是Pb-Al2O3,蜂窝陶瓷载体催化剂。这种催化剂自由空间大,自身磨损率低,床层阻力小,比较适合钢桶涂装废气的治理。但由于它自由空间大,反应气与催化剂表面的接触效果往往不及颗粒状催化剂好,因此其活性比同类活性组分的颗粒状催化剂低。同时,其机械强度差,容易热冷破碎,耐热稳定性不好。为了克服接触效果差的强点,国内已研制了微孔平板状催化剂,应用效果很好。

RTO装置工艺优化及运行结果分析

采用RTO装置处理焦化废气,优化RTO装置的工艺性能对提高有机废气处理效率,实现废气达标排放至关重要,本项目在RTO工艺设计等方面做了升级和改进。1)采用焦炉煤气作为辅助燃料本项目采用焦炉煤气作为辅助燃料,既节约了成本,又提高了焦炉煤气的利用率。从用户记录所得到的辅助燃料使用量表明,RTO装置冷启动时所需焦炉煤气为240m3/h,能够满足RTO装置正常运行时的燃料需求。2)RTO前端增加安全水封、捕雾器和阻火器水封的主要作用是防止高温回火。由于其安全性能好,可用在管道收集前端防止回火;焦化废气中含有少量的水分,为使进入RTO内部的焦化废气更加洁净,增加了捕雾器用于气液分离;与此同时,由于废气中含有易燃气体,为了阻止易燃气体在RTO内燃烧时火焰传播到整个管网中,在RTO进气管道前端增加了阻火器。3)高温阀水冷系统在大多数的RTO装置中,高温阀主要靠自然散热。考虑到发生紧急情况时燃烧室的温度过高,本项目采用循环水冷却系统。水冷系统由软水槽、软水循环泵及软水冷却器组成,软水通过浮球液位计自动补充到软水槽中,通过软水循环泵输送至高温阀,再通过软水冷却器被循环水冷却后进入软水槽。

焦化废气处理工艺流程

从化产区域各排气洗净塔后收集的废气进入废气总管,经过安全水封、捕雾器后进入缓冲罐,由废气引风机输送,经过阻火器后进入RTO进行焚烧。本项目中RTO收集处理的废气有14路,各排气洗净塔洗涤后的废气通过各自的调节阀控制排出压力,保证废气进入废气总管。RTO冷态启动后,首先启动吹扫风机,用新鲜空气对设备进行吹扫;吹扫结束后,催化燃烧系统进行燃气检漏,确保点火系统安全;检漏完成后,启动燃烧器,通过9个阀门的周期切换完成3个填料床的预热;预热结束后焦化废气进入RTO进行焚烧,燃烧室温度开始缓慢提升。如果燃烧室温度持续上升,说明废气浓度过高,当温度达到1100℃时,打开高温排放阀,将多余的热量直接排放至烟囱;当温度达到1180℃时,系统自动报警;当温度达到1200℃时,为了确保RTO装置安全,RTO开启自动离线程序。RTO离线时,燃烧系统熄火,废气风机减速直至停机,新风阀打开,引入小风量新鲜空气进入RTO蓄热室,开始RTO降温程序。为了降低高温阀的温度,在高温阀设置了1套水冷系统,以确保高温阀的密封性能,水冷系统由软水槽、软水循环泵及软水冷却器组成,软水通过浮球液位计自动补充到软水槽中,通过软水循环泵输送至高温阀,再通过软水冷却器被循环水冷却后回到软水槽。由于焦化废气中有机成分的沸点较高,易凝结在蓄热填料底部,堵塞填料床层,本项目中RTO设置了1套反烧程序,当床层底部和顶部的压差达到3kPa时,自动启动反烧程序,将凝结在蓄热填料底部的胶状物质氧化,从而达到对蓄热床层清理的目的。反烧程序与正常运行一样,只不过是排气温度达到480℃时再进行阀门切换。3个床层底部温度依次达到480℃时,反烧程序自动结束,反烧程序有自动和手动2种方式。手动方式可根据实际运行情况,点击反烧按钮进行清理。为了保证系统安全,风机前设置了3套可燃气体浓度监测仪,其中1套为快速反应型,响应时间小于1s,用于快速连锁,当废气中可燃组分浓度达到爆炸下限的25%时,系统自动连锁停机。同时RTO设置了2个防爆门,当炉内压力达到11kPa时自动泄压。

催化裂化反再常见事故与处理方法

 对于催化裂化装置,搞好平稳操作的关键在于控制好物料平衡、压力平衡和热量平衡。由于催化裂化生产操作复杂,反应是在高温和催化剂的环境下进行,原料、裂化油气以及中间物料和产品易燃易爆,当发生较严重的设备、电气仪表故障或公用工程(水、电、汽、风的供应)出现故障时,若不及时处理或处理不当,极易发生次生事故甚至是重大恶性事故,将造成重大损失。  1.反应事故处理的一般原则  ⑴一般不允许压空反再两器催化剂藏量。催化燃烧特殊情况,如反应系统供汽中断,为避免提升管噎塞和沉降器汽提段催化剂死床,要及时将反应部分的催化剂转到再生器,在保持单器流化的同时,控制反应压力高于再生压力,严禁热风串入反应器。只要反再系统维持催化循环,就要保持油浆循环。若油浆循环长时间中断,应采取再生器单器流化。  ⑵反再两器只要有催化剂,就要通入流化介质,并保持反吹风和松动蒸汽不中断。一旦主风中断,应立即切断反应所有进料,再生器不可喷入燃烧油。有条件时可采取闷床操作。  ⑶在反应进料情况下,蜡油催化裂化反应温度≮450℃,重油催化裂化反应温度≮480℃。⑷反再系统发生严重的超温、火灾事故或高温催化剂大量泄漏时,应酌情切断反应进料,迅速降压降温操作。  ⑸无论发生任何事故,都必须以保证现场人员生命安全和保全主要关键设备为原则。  2 反应进料严重带水  当反应新鲜进料严重带水时,会出现进料温度突降、反应压力和反应温度以及进料量激  烈波动大、原料换热器憋压、原料油泵抽空等现象。当发生以上情况时,应大幅度降低反应进料量、适当降低新鲜进料温度、看管好原料换热器和原料油泵,并联系原料罐区加强切水和/或换罐。  3 反应新鲜进料中断  造成新鲜进料中断的可能原因:因原料严重带水、原料供应中断、原料油泵出现机械或  电气故障等造成原料油泵抽空或停运,新鲜进料流控阀失灵关闭。  出现以上情况时,应立即采取相应的措施,仪表故障应改付线控制,并联系处理。机泵故障应切换到备用泵运行,并联系对故障机泵进行检修。原料供应中断应联系主管部门尽快恢复原料供应(或更换原料)。  4 碳堆积  碳堆积是由于反应生焦与再生烧焦的平衡被打破形成的。造成碳堆积的可能原因:反应进料量突增或进料性质变、反应深度过大,如回炼油或回炼油浆量增大,造成反应生焦量增大,而主风量(或氧气流量)偏小,烧焦能力不足,造成再生催化剂含碳量逐渐升高。  出现碳堆积时,再生烟气氧含量迅速降低回零,再生催化剂颜色变黑,反应深度变小,再生温度降低。严重时,反再两器催化剂藏量上升。  处理碳堆积,要大幅度降低反应进料量(掺渣量和油浆回炼量),适当降低再生压力,逐渐提高主风流量(和/或氧气流量),及时采再生催化剂做比色分析,直到再生催化剂颜色恢复正常。  5 待生催化剂带油  对于重油催化裂化,由于反应进料量突增、进料性质变重或进料温度过低而反应转化率  偏小、汽提蒸汽过小、待生滑阀失灵全开等,易造成待生催化剂带油。  待生催化剂严重带油时,再生器冒黄烟,再生温度明显升高,再生烟气氧含量降低。