YZW系列催化氧化催化剂在含VOCs废气治理中的工业应用
朱伟、杨爱武、汪洋、刘建新、陈韶辉、杜鹃、李丹
（中国石化扬子石油化工股份有限公司研究院）
摘要：介绍了扬子石化研究院YZW系列催化剂的性能、特点、应用领域及治理效果，以及该系列催化剂在扬子石化研究院开发的催化氧化（CO）及吸附-催化氧化（XCO）两套工艺中的工业应用情况。
关键词：催化氧化、含VOCs废气、催化剂
1、序言
催化氧化技术是指在较低温度下(350-600℃)，通过催化反应器中的催化剂的作用，将废气中的可燃性组份氧化分解的一种废气处理方[1、2、3]。
2015年以来，随着国家对环境保护的重视程度日益提高，工业尾气排放标准越来越严格，新的国家及地方排放标准中，非甲烷总烃及特征污染物排放限值较1996年实行的 《大气污染综合排放标准》有了更为严格的规定[4、5]。如GB31570—2015 石油炼制工业污染物排放标准》、《GB31573—2015 无机化学工业污染物排放标准》、《GB31572—2015 合成树脂工业污染物排放标准》、《江苏省化学工业挥发性有机物排放标准》等。
扬子石化研究院经过多年研究，开发出适用于PTA氧化尾气处理工业级催化剂（YZW-400）， 2015-2016年在扬子石化PTA装置上进行了工业考评，催化剂达到进口催化剂性能指标。2018年3月，该催化剂在扬子石化PTA装置上得到完全应用。
2014年至今，随着国家对大气环境治理工作越来越重视，在YZW-400型催化剂的基础上，开发出针对低温治理要求的YZW-800型催化剂及专用于处理大风量低浓度的YZW-200型催化剂。
上述三种催化剂在2014年至2018年期间，均以技术服务的形式进行了对外转化工作，进行过工业应用。
2、YZW系列催化剂介绍
2.1 YZW-200型催化剂
1）催化剂各项技术参数
|
序号
|
项目名称
|
单位
|
数据
|
说明
|
|
1
|
外形尺寸
|
mm
|
100X100X50
|
尺寸可根据需求定制
|
|
2
|
类型
|
|
|
蜂窝式
|
|
3
|
最高使用温度
|
℃
|
500
|
|
|
4
|
抗压强度（正面）
|
MPa
|
≦20
|
|
|
5
|
抗压强度（侧面）
|
MPa
|
≦2
|
|
|
6
|
堆密度
|
g/L
|
700
|
|
2）催化剂适用范围及使用条条件
|
序号
|
项目名称
|
单位
|
数据
|
说明
|
|
1
|
应用领域
|
|
|
含VOCs脱附气的循环处理
|
|
2
|
适用装置
|
|
|
XCO装置
|
|
3
|
适用VOCs种类
|
|
|
烃类、醇类、酯类、卤代烃等
|
|
4
|
不适应VOCs种类
|
|
|
水含量>10%的气体，含硫砷类化合物的气体
|
|
5
|
处理VOCs的浓度
|
mg/m3
|
100～500
|
结合吸附催化氧化工艺处理大风量低浓度含VOCs废气
|
|
6
|
催化剂的起燃温度
|
℃
|
250～300
|
针对“三苯”
|
|
7
|
催化床层工作温度
|
℃
|
≦500
|
|
|
8
|
处理空速
|
h-1
|
1000～5000
|
|
3）催化剂使用性能
|
序号
|
项目
|
单位
|
期望值
|
保证值
|
说明
|
|
1
|
非甲烷总烃去除率
|
%
|
≥97
|
≥95
|
循环处理条件下
|
|
2
|
非甲烷总烃残留
|
mg/m3
|
≦15
|
≦20
|
循环处理条件下
|
|
3
|
二甲苯残留
|
mg/m3
|
≦10
|
≦20
|
循环处理条件下
|
|
4
|
甲苯残留
|
mg/m3
|
≦8
|
≦15
|
循环处理条件下
|
|
5
|
苯残留
|
mg/m
|
≦2
|
≦4
|
循环处理条件下
|
|
6
|
使用寿命
|
年
|
5
|
3
|
规定的使用条件
|
|
7
|
催化剂能否回收
|
|
|
|
能够进行载体回收
|
2.2 YZW-400型催化剂
1）催化剂各项技术参数
|
序号
|
项目名称
|
单位
|
数据
|
说明
|
|
1
|
外形尺寸
|
mm
|
100X100X50
|
尺寸可根据需求定制
|
|
2
|
类型
|
|
|
蜂窝式
|
|
3
|
最高使用温度
|
℃
|
450
|
|
|
4
|
抗压强度（正面）
|
MPa
|
≦20
|
|
|
5
|
抗压强度（侧面）
|
MPa
|
≦2
|
|
|
6
|
堆密度
|
g/L
|
750
|
|
2）催化剂
适用范围及使用条条件
|
序号
|
项目名称
|
单位
|
数据
|
说明
|
|
1
|
应用领域
|
|
|
流量和浓度稳定的含VOCs尾气
|
|
2
|
适用装置
|
|
|
RCO装置，CO装置
|
|
3
|
适用VOCs种类
|
|
|
烃类、醇类、酯类、卤代烃等
|
|
4
|
不适应VOCs种类
|
|
|
水含量>10%的气体，含硫砷类化合物的气体
|
|
5
|
处理VOCs的浓度
|
mg/m3
|
500～2000
|
直接催化氧化处理
|
|
6
|
催化剂的起燃温度
|
℃
|
200～300
|
针对“三苯”
|
|
7
|
催化床层工作温度
|
℃
|
≦450
|
|
|
8
|
处理空速
|
h-1
|
5000～30000
|
|
3）催化剂使用性能
|
序号
|
项目
|
单位
|
期望值
|
保证值
|
说明
|
|
1
|
非甲烷总烃去除率
|
%
|
≥98
|
≥97
|
循环处理条件下
|
|
2
|
非甲烷总烃残留
|
mg/m3
|
≦15
|
≦20
|
循环处理条件下
|
|
3
|
二甲苯残留
|
mg/m3
|
≦10
|
≦20
|
循环处理条件下
|
|
4
|
甲苯残留
|
mg/m3
|
≦8
|
≦15
|
循环处理条件下
|
|
5
|
苯残留
|
mg/m
|
≦2
|
≦4
|
循环处理条件下
|
|
6
|
使用寿命
|
年
|
5
|
3
|
规定的使用条件
|
|
7
|
催化剂能否回收
|
|
|
|
能够进行载体回收
|
2.3 YZW-800型催化剂
1）催化剂各项技术参数
|
序号
|
项目名称
|
单位
|
数据
|
说明
|
|
1
|
外形尺寸
|
mm
|
100X100X50
|
尺寸可根据需求定制
|
|
2
|
类型
|
|
|
蜂窝式
|
|
3
|
最高使用温度
|
℃
|
400
|
|
|
4
|
抗压强度（正面）
|
MPa
|
≦20
|
|
|
5
|
抗压强度（侧面）
|
MPa
|
≦2
|
|
|
6
|
堆密度
|
g/L
|
850
|
|
2）催化剂适用范围及使用条条件
|
序号
|
项目名称
|
单位
|
数据
|
说明
|
|
1
|
应用领域
|
|
|
流量和浓度稳定的含VOCs尾气
|
|
2
|
适用装置
|
|
|
RCO装置，CO装置
|
|
3
|
适用VOCs种类
|
|
|
烃类、醇类、酯类、卤代烃等
|
|
4
|
不适应VOCs种类
|
|
|
水含量>5%的气体，含硫砷类化合物的气体
|
|
5
|
处理VOCs的浓度
|
mg/m3
|
500～4000
|
直接催化氧化处理
|
|
6
|
催化剂的起燃温度
|
℃
|
150～250
|
针对“三苯”
|
|
7
|
催化床层工作温度
|
℃
|
≦400
|
|
|
8
|
处理空速
|
h-1
|
5000～50000
|
|
3）催化剂使用性能
|
序号
|
项目
|
单位
|
期望值
|
保证值
|
说明
|
|
1
|
非甲烷总烃去除率
|
%
|
≥99.5
|
≥99
|
循环处理条件下
|
|
2
|
非甲烷总烃残留
|
mg/m3
|
≦15
|
≦20
|
循环处理条件下
|
|
3
|
二甲苯残留
|
mg/m3
|
≦10
|
≦20
|
循环处理条件下
|
|
4
|
甲苯残留
|
mg/m3
|
≦8
|
≦15
|
循环处理条件下
|
|
5
|
苯残留
|
mg/m
|
≦2
|
≦4
|
循环处理条件下
|
|
6
|
使用寿命
|
年
|
5
|
3
|
规定的使用条件
|
|
7
|
催化剂能否回收
|
|
|
|
能够进行载体回收
|
3、CO和XCO含VOCs废气处理工艺介绍
3.1 CO废气处理工艺介绍
CO废气处理工艺流程图
废气（视尾气中的氧含量及VOCs浓度考虑是添加空气）经过气气换热器，与经过催化氧化反应的高温气体换热，而后进入电加热器。
