于志日，韓帥，倪黎，白洋，杜霞茹*

整體式催化劑在模板劑焙燒尾氣處理中的應(yīng)用

于志日1，韓帥2，倪黎3，白洋3，杜霞茹1*

（1. 大連凱特利催化工程技術(shù)有限公司，遼寧 大連 116085；2. 中國石化催化劑有限公司工程技術(shù)研究院，北京 101111；3. 中國石化催化劑長嶺分公司，湖南 岳陽 414012）

研究大連凱特利催化工程技術(shù)有限公司整體式催化劑對中石化催化劑長嶺分公司模板劑焙燒的尾氣處理能力。結(jié)果表明，通過調(diào)整反應(yīng)溫度至340 ℃，流量62~72 m3·h-1，出口尾氣中非甲烷總烴含量低于120 mg·m-3，符合排放標(biāo)準(zhǔn)[1]。

模板劑；揮發(fā)性有機(jī)物；整體式催化劑；非甲烷總烴；環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)

模板劑因具有模板作用、結(jié)構(gòu)導(dǎo)向作用、空間填充作用和平衡骨架電荷，在合成中具有重要作用。一般情況下，模板劑也就指的是有機(jī)胺類和季銨離子[2]。在模板劑的生產(chǎn)過程中，通過焙燒去除原料中的雜質(zhì)，同時會釋放大量揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）。目前VOCs治理技術(shù)主要有冷凝法、吸收法、吸附法、膜分離法、生物法、低溫等離子體法、光催化氧化法、蓄熱式熱氧化技術(shù)法（RTO）和蓄熱式催化燃燒法（RCO）等[3-4]。

中石化催化劑長嶺分公司模板劑焙燒過程中，尾氣含有丙烯和三丙胺等揮發(fā)性有機(jī)物，非甲烷總烴超過5 700 mg·m-3，不符合排放標(biāo)準(zhǔn)。本文研究大連凱特利催化工程技術(shù)有限公司整體式催化劑通過催化燃燒，對該尾氣處理的應(yīng)用效果，考察反應(yīng)溫度對尾氣中非甲烷總烴含量的影響。

1 實驗部分

反應(yīng)器、整體式催化劑由大連凱特利催化工程技術(shù)有限公司提供。反應(yīng)器電加熱器最高加熱溫度400 ℃；催化劑共兩塊上下填裝，均為150 mm×150 mm×150 mm的正方體，體積為0.006 75 m3，最高耐受溫度550 ℃。

中石化催化劑長嶺分公司模板劑焙燒爐尾氣作為原料氣，除含有有機(jī)揮發(fā)物外，還含有一氧化碳等可燃?xì)怏w。整個焙燒過程歷時28.5 h，3~16 h濃度較高，16 h后逐漸減少。原料氣通過風(fēng)機(jī)引入反應(yīng)器，流量在62~72 m3·h-1之間，溫度設(shè)定340 ℃，常壓反應(yīng)。

催化燃燒后的尾氣用干凈的氣袋采集，經(jīng)長煉環(huán)保站色譜分析，計算出口濃度。色譜采用安捷倫7890B，按照《中華人民共和國國家環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)HJ 38—2017》中有關(guān)《固定污染源廢氣 總烴、甲烷和非甲烷總烴的測定 氣相色譜法》要求標(biāo)定[5]。

2 結(jié)果與討論

2.1 活性實驗

考察280、300、以及340 ℃下的催化燃燒效果，結(jié)果見表1。從表1可以看出，流量在62~72 m3·h-1之間，溫度設(shè)定280 ℃時，反應(yīng)2 h后，反應(yīng)器入口和反應(yīng)器內(nèi)無明顯升溫，說明該溫度下催化劑未起活。當(dāng)溫度設(shè)定為300 ℃時，出口小于120 mg·m-3，但是增長速度很快。當(dāng)溫度設(shè)定為340 ℃時，出口小于10 mg·m-3，優(yōu)于300 ℃時的效果?，F(xiàn)場最高濃度能達(dá)到5 700 mg·m-3，考慮在340 ℃下對整個焙燒過程進(jìn)行催化燃燒。

表1 280、300以及340 ℃下的催化燃燒效果

2.2 全程跟蹤實驗

考察340 ℃下對整個焙燒過程的催化燃燒效果，結(jié)果見表2。

表2 340 ℃下對整個焙燒過程的催化燃燒效果

從表2可以看出，開始焙燒到16 h之間，出口非甲烷總烴低于120 mg·m-3。16 h開始后原料氣中易揮發(fā)組分含量減少，反應(yīng)放熱減少，反應(yīng)器內(nèi)溫度不夠，不能充分燃燒某些難揮發(fā)組分，非甲烷總烴大于120 mg·m-3。隨著焙燒過程的進(jìn)行，難揮發(fā)組分的含量也在減少，19 h后入口的含量已經(jīng)小于120 mg·m-3，符合排放標(biāo)準(zhǔn)，實驗提前結(jié)束。

3 結(jié) 論

1）通過在280、300和340 ℃三個溫度下的活性實驗結(jié)果，找出催化燃燒的最佳溫度是340 ℃。

2）340 ℃下對焙燒過程進(jìn)行跟蹤實驗，結(jié)果證明出口非甲烷總烴符合120 mg·m-3以下的排放標(biāo)準(zhǔn)，該整體式催化劑可用于焙燒尾氣的處理。

[1]大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)，GB 16297—1996[S].

[2]李天文，周國成，林朝陽，等.模板劑在分子篩合成中的作用[J].化工中間體，2006，11:16-19.

[3]欒志強(qiáng)，郝鄭平，王喜芹.工業(yè)固定源 VOCs 治理技術(shù)分析評估[J].環(huán)境科學(xué)，2011，32（12）：3476-3486.

[4]王晶，王炳華，劉忠生，等.石化企業(yè) VOCs 廢氣治理技術(shù)概述[J].當(dāng)代化工，2017，46（11）：2338-2341.

[5]中華人民共和國國家環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，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，工程師，碩士，遼寧省大連市人，2013年畢業(yè)于天津工業(yè)大學(xué)化學(xué)工程專業(yè)，從事工業(yè)催化劑的研究及評價工作。

杜霞茹（1977-），女，高級工程師，博士，從事工業(yè)催化劑的開發(fā)研究工作。

TQ032.41

A

1004-0935（2020）09-1153-02