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國內石化某化工廠長期排放大量含氯揮發性有機物廢氣，廢氣分別來自氯苯裝置和硝基氯苯裝置及附屬原料和產品罐區，其中，氯苯裝置廢氣已經過水洗、堿洗處理，脫除了氯化氫(HCl)和氯氣(Cl2)，但廢氣中還有苯、氯苯等污染物需要處理;硝基氯苯裝置廢氣經冷卻分液過程處理，廢氣中還有氯苯和硝基氯苯需要治理;罐區呼吸廢氣直接排放。這幾股廢氣所含污染物組分復雜、異味大、毒性大，如不經處理直接排放，將嚴重超標，且有安全風險。

本研究采用國內石油化工股份有限公司大連石油化工研究院自行開發的蓄熱氧化(RTO)技術及反應器，對該企業氯苯裝置和硝基氯苯裝置及附屬原料和產品罐區的含氯揮發性有機物廢氣進行集中處理，考察了廢氣處理工業裝置的運行效果。

1治理目標

目前國內外有機化工裝置的苯和氯苯類污染物排放標準均嚴于美國EPA的排放標準。

按各污染物排放較為嚴格的標準制定了該企業的治理目標，即P(非甲烷總烴)不大于20 mg/m3;p(苯)不大于4 mg/m3;p(氯苯類)不大T50 mg/m3;P(氯化氫)不大于30 mg/m3;p(二噁英)不大于0.1 ng/m3。

2、廢氣排放情況

該企業廢氣來源主要為氯苯裝置真空泵和硝基氯苯裝置真空泵及附屬原料和產品罐區。這些廢氣中的主要污染物是氯苯和苯，硝基氯苯由于凝固點(46 oC)和沸點(213.5℃)高、揮發性小，又采用氯苯作為液環真空泵的工作液，故在廢氣中的濃度低于檢出限值。這些廢氣的總排放氣量(以標準狀態計，下同)在750—2 350 m3/h波動，其中標準狀態單位體積氣體的氯苯質量濃度為5000—30000mg/m3，苯質量濃度為150—2000mg/m3。

3、治理工藝路線的選擇

該企業的此股廢氣中主要含有氯苯、苯及少量多氯苯等污染物，屬于含氯揮發性有機物廢氣，是揮發性有機物(VOCs)廢氣中較難處理的廢氣種類之一。現有的含氯揮發性有機物廢氣處理技術主要有回收法和熱氧化法，其國內內多采用回收法。該企業曾采用吸收一冷凝.吸附工藝對氯苯裝置尾氣進行治理，但是由于此工藝不能使尾氣達標排放，治理裝置目前已停運。熱氧化法主要包括高溫焚燒法(900—1100℃)、蓄熱氧化法(800—950℃)、催化氧化法(600℃以下)，上述三種氧化法在氧化含氯揮發性有機廢氣過程中都或多或少生成二嗯英。綜合考慮處理效果、能耗、操作費用和二嗯英產生量等因素，蓄熱氧化法是處理這類廢氣較為理想的處理方法。與此同時，為了去除蓄熱氧化反應后產生的HCl和極少量的二嗯英，該裝置采用蓄熱氧化VOCs一堿洗脫HCl-活性炭吸附二嗯英的工藝路線。

4、關鍵設備的開發

根據工藝要求，蓄熱氧化反應器設計規模(以標準狀態計)15dam3/h，反應器氧化室內設計溫度為1000℃、反應器外壁溫度小于50℃，設計壓力(表壓)為12kPa。蓄熱氧化反應器為大連石油化工研究院創舉的“Y”型三床結構，呈獨特的三角形周向均布，氧化室設置在頂部中心處，與三個蓄熱床上部聯通;在每個床層下部設置有廢氣進口、凈化氣出口和清洗氣進口并分別與相應的提升閥相連，清洗氣進口處設置有氣體分布器，保證清洗過程。

采用ANSYS軟件對蓄熱氧化反應器(RTO)內部流場進行模擬，設計蓄熱氧化反應器和內構件。如圖1分別對進口蓄熱床層、出口蓄熱床層和清洗蓄熱床層進行了流場模擬。從圖1可以看出，進氣經過下部整流板后，均勻進入蓄熱床層，經過氧化反應后的凈化氣出氣均勻從蓄熱床流出，清洗氣通過分布器后可均勻分布，，可有效地清洗蓄熱體中殘存的廢氣，避免下部殘留廢氣影響凈化氣的達標排放。

蓄熱氧化裝置進、出氣切換閥門是關鍵部件，因閥門切換頻次高，密封和耐腐蝕要求嚴格，為蓄熱氧化裝置易損部件和故障點，如果設計不好將影響裝置長周期穩定運行。為保證裝置正常穩定運行，設計開發了耐腐蝕氣動提升式閥門。提升閥由氣缸驅動，設置有緩沖防沖擊結構，閥桿采用導輪結構，閥座上設計有密封圈，實現了提升閥操作過程中的低噪音和良好的密封效果，保證了長周期穩定運行。

5、裝置運行參數的確定

裝置建成前，對該股廢氣進行了工業側線試驗，主要考察廢氣濃度、氧化溫度對處理效果的影響以及氯化氫和二嗯英生成情況，找出較佳操作條件及工業裝置運行參數。通過調節稀釋空氣量改變蓄熱氧化裝置入口總烴濃度。

可以看出：

(1)在燃燒室溫度為850℃條件下，出口凈化氣總烴均小于10 ms/m3，氯苯濃度符合GB 31571--2015標準要求，實現了廢氣深度治理目標。

(2)在保證一定溫度的條件下，進口總烴(以標準狀態計，下同)在500—5 300 ms/m。3波動，經過處理都可以實現達標排放，且進口總烴濃度變化基本不影響處理效果。

(3)進口總烴濃度在1 500 ms/m3以上時，整個蓄熱氧化系統可以維持能量自平衡，無需額外補充燃料。