VOCs 废气处理用催化燃烧装置应用分析与研究

挥发性有机化物（VOCs）是指沸点在50~260℃之间，室温下饱和蒸汽压超过 133.3 Pa的易挥发性有机化合物，包括苯、甲苯、二甲苯等常规烃类化合物，硫氨有机化合物等[1]。有机废气容易与大气中的氮氧化物反应生成 O3 并形成光化学烟雾，会对人体健康产生有害影响，因此 VOCs 废气的处理受到了各国的高度重视，发达国家近年陆续颁布了相关的法令以限制 VOCs 的排放。

2017年VOCs的排放量已超过3100 万 t [2]，其来源主要有固定源与移动源2 种。移动源排放主要集中在汽车、轮船和飞机等以石油产品为燃料的交通工具的排放气。固定源的种类很多，主要为石油化工工艺过程和储存设备等的排出物及各种使用有机溶剂的场合，如喷漆、印刷、金属除油和脱脂、黏合剂、制药、塑料和橡胶加工等。全国各地对于 VOCs废气的排放有着严格的控制，陆续公布了最新的VOCs 排放标准。常规处理 VOCs 废气采用前端回收技术或后端氧化分解2种方式，前者采用物理方法，在一定温度与压力下，通过冷凝、吸收剂、吸附剂或具有选择性的膜对VOCs进行分离；而氧化分解技术则是通过生化法，利用光、热、催化剂或微生物对VOCs进行氧化分解，并生成CO2与H2O。氧化分解VOCs的方法一般有直接燃烧法、蓄热式燃烧法、催化燃烧法等。其中，催化燃烧法的原理是通过使加热至一定温度的 VOCs废气与装置内的贵金属催化剂进行接触并发生催化氧化反应，将有机物氧化生成无害的 CO2与H2O，达到除去VOCs目的的一种设备与工艺。

1 催化燃烧装置介绍

催化燃烧装置是一种通过氧化催化剂对加热至一定温度的废气催化氧化，使其生成无害的 CO2 与 H2O 的工艺设备。与传统蓄热燃烧、直燃式热氧化炉相比，具有热耗低、处理效率高（≥95%）的特点。常用的催化燃烧装置根据氧化催化剂的最佳工作温度（250~400 ℃），可实现低温氧化废气中的 VOCs，并大大节省处理废气的运行成本。

1.1 催化燃烧装置原理

催化燃烧装置的结构及处理流程。含 VOCs 废气进入装置入口，经过滤器过滤后进入换热器室进行热交换，再进入燃烧器室对废气进行预加热（燃烧用氧气为废气中所含有的空气，也可通过旁路风阀补充空气），待加热至 350 ℃后由送风机将预热气体抽至催化剂室进行催化氧化。由于部分废气中含有硫、硅、磷等元素，会使贵金属催化剂中毒，因此预加热后的废气在进入催化剂室前需进行预处理。当处理后的废气进入催化剂室并与氧化催化剂接触时，催化剂将废气中的 VOCs 氧化分解成CO2 和 H2O。处理后的无害气体将被送入一次换热器，与从入口来的废气进行热交换，达到节约热源的目的。风机采用耐高温型号，放置于设备本体下游部分，目的在于使上游路径形成负压，防止气体泄漏。装置排气口预设取样孔，用于对处理后的废气进行成分检测。