催化氧化技术在石化尾气生产液体二氧化碳上的应用

关键词 含烃尾气 食品二氧化碳 催化氧化

中图分类号：TQ116 文献标识码： A

随着国民经济的发展，工业“三废”的治理与综合利用引起越来越多的关注。对于煤化工、石油化工等国民经济的主要产业，产值与环境、生态的关系联系紧密。对此，中石油抚顺石化加大对乙二醇装置排放二氧化碳尾气利用力度，在原有产业结构的基础上，新建万吨食品级液体二氧化碳回收处理装置，既优化了企业的产能、产品结构，又减少了温室气体二氧化碳的排放量和污染物的排放量。

该万吨食品级二氧化碳核心净化装置包括脱硫、脱烃、脱水和冷凝精馏，其中脱烃采用中科院大连化学物理研究所专有的催化氧化技术，该技术是国内最早的脱烃及尾气治理技术，早于1998年就用于青岛BOC食品级二氧化碳生产装置的脱烃净化流程，后陆续在广氮、江氮、茂名石化等单位使用，应用效果良好。

一、工艺选择及主要流程、设备

1 设计条件及参照标准

1.1 原料条件

表1

表2

2 工艺的选择及流程叙述

2.1 工艺流程简述及技术说明

原料二氧化碳自压缩、精脱硫前工序来，压力2.5MPaG、温度≤40℃，进入催化氧化脱烃系统，先进入换热&能量回收工序预加热器，原料气温度提高至210℃左右，出预加热器原料气进入气体换热器，温度升至350℃左右，然后进入电加热器，通过电加热原料气温度提高至380～400℃，气体从顶部进入脱烃反应器，脱烃反应器内装填专用脱烃催化剂，在催化剂床层原料二氧化碳中碳氢化合物、可燃物与氧发生氧化反应，具体反应为：，，，将原料中碳氢化合物、可燃物转化为二氧化碳和水，净化深度可达到10-9（ppb）级。反应产物中二氧化碳与原料为同一物质，水可以通过降温、干燥工序轻松分离脱除，原料二氧化碳通过催化氧化脱烃工序得到净化和纯化。

出脱烃反应器的二氧化碳净化气，压力2.4MPaG、温度440～460℃，进入换热&能量回收工序，经过气体换热器换热降温后，进入预加热器进一步换热冷却，出预加热器二氧化碳净化气大部分热量被回收，温度降低至110℃左右，进入水冷却器，通过循环水冷却，出水冷却器二氧化碳净化气温度降至40℃以下，然后通过分液罐分离液态水后，去后续除湿、分水、干燥工序（见图1）。

图1 二氧化碳催化氧化脱烃系统流程

2.2 工艺设备清单

表3

3 催化氧化脱烃系统运行数据监测及运行说明

3.1 系统运行数据监测

表4

3.2 系统运行说明

4 结语

4.1 采用催化氧化技术用于石化二氧化碳尾气中甲烷、苯等碳氢化合物、可燃组分深度净化，技术成熟可靠，应用效果良好，并能够实现系统长周期稳定运行，易操作、无需专人值守等要求。

4.2 催化氧化技术用于石化二氧化碳尾气生产食品添加剂液体二氧化碳，原料中碳氢化合物甲烷、苯、乙烯等组分在氧化过程全部转化为二氧化碳和水，净化深度达到10-9（ppb）级，原料二氧化碳不仅被净化，纯度和产量均不同程度提高，综合效益明显。

4.3 催化氧化脱烃系统在430～460℃运行，碳氢化合物氧化反应过为放热过程，系统中配置换热&能量回收设备，当原料气中碳氢化合物含量在一定范围，氧化反应过程放热即可保证整个系统热平衡，并保证装置正常运行。因此，整个系统在低能耗、零能耗下也可稳定运行。

4.4 氧是整个催化氧化脱烃反应过程必需的反应物，原料氧含量不足时就需额外补加，补加纯氧将有利于氧化脱烃反应的进行和系统综合能耗的降低。

4.5 催化氧化技术的应用范围不仅限于石化尾气生产液体二氧化碳脱烃领域，还可用于工业有机废气的排放治理，或印染行业、皮革制造业溶剂及苯系挥发物的治理，以及石油石化罐区、装置区及装卸平台VOC的彻底治理。