摘 要：作為當前全球化的一個(gè)重大問(wèn)題，環(huán)境問(wèn)題是人們關(guān)注的焦點(diǎn)。環(huán)境惡化將會(huì )對人類(lèi)生存、社會(huì )發(fā)展帶來(lái)嚴重威脅。伴隨我國經(jīng)濟水平的不斷提升，工業(yè)生產(chǎn)排放出了大量揮發(fā)性有機物（VOCs）廢氣，因其排放量大、成分復雜等因素，將加重大氣污染程度。為此，本文在深入了解VOCs廢氣來(lái)源和危害的前提下，闡述了VOCs催化燃燒機理，在此基礎上對化工企業(yè)含VOCs廢氣中催化燃燒法的技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行了分析，并結合案例得出催化燃燒技術(shù)在VOCs廢氣處理中應用效果良好，以期能為有關(guān)方面需要提供借鑒和參考。
　　關(guān)鍵詞：催化燃燒法;VOCs廢氣;危害
　　現階段，治理VOCs廢氣途徑方面，多集中于兩方面：一方面加強源頭治理，采用新技術(shù)、新工藝來(lái)取代原有的傳統技術(shù)、工藝，但受多種因素制約，目前很難達到目標;另一方面加強末端治理，多采用催化燃燒法、吸附法、生物法等處理VOCs廢氣。催化燃燒法是一種高效、清潔的有機廢氣處理工藝，其特點(diǎn)為處理效果好、能耗低、便于工業(yè)化應用。
　　1 VOCs廢氣的來(lái)源和危害
　　自然源和人為源是VOCs的主要來(lái)源，相比之下，自然源產(chǎn)生VOCs的量更大，但在污染程度方面，人為源的危害更甚。石油化工、電子組件、食品加工、紡織、尼龍化工等均是人為源中VOCs產(chǎn)生的主要源頭。
　　VOCs是否會(huì )危害人體健康或污染環(huán)境，決定因素在于VOCs自身化學(xué)性質(zhì)與排放源。在有毒的非鹵代化合物內，苯、甲苯、丙烯等引起了廣泛重視。如甲苯被認為是一種高污染物。若人們長(cháng)期處于低濃度揮發(fā)性有機化合物環(huán)境下，將會(huì )導致心緒混亂、身體虛弱、惡心、記憶力下降等。若濃度較高，則會(huì )意識模糊，甚至死亡。此類(lèi)揮發(fā)性有機物因其具有在生物體內累積、劇毒、抗退化等特性，已被看做是有毒化合物。一直以來(lái)，人類(lèi)可通過(guò)呼吸、飲水、游泳等方式與有機化合物長(cháng)期接觸，若無(wú)法很好地治理VOCs廢氣，將會(huì )對環(huán)境和人類(lèi)健康造成嚴重威脅。
　　2 VOCs催化燃燒機理
　　催化燃燒法是指在催化劑的作用下，可深度催化廢氣內的有機物進(jìn)行氧化，最終可全部轉化為無(wú)機氧化物，如二氧化碳、水等，此過(guò)程屬于一個(gè)不可逆的過(guò)程。催化劑的合理使用，可大幅降低氧化反應的活化能，在有機化合物廢氣處理中，與熱力學(xué)燃燒法相比，催化燃燒法的反應溫度更低，一般在溫度250～400℃之間，利用催化劑大多數有機化合物盡可快速被全部氧化，具有極高的反應速率，基本不會(huì )出現二次污染，去除VOCs率高，可視為一種高效、節能的廢氣處理方法。
　　3 催化燃燒技術(shù)要點(diǎn)
　　3.1 催化燃燒裝置安全性預防
　　采用催化燃燒法處理化工VOCs廢氣時(shí)，在燃燒室內催化燃燒裝置可通過(guò)明火預熱廢氣。結合多年工作經(jīng)驗，筆者認為可采取以下措施，第一，必須在LEL（爆炸下限）25%以?xún)瓤刂芕OCs廢氣含量，避免出現爆炸等事故。第二，為防止回火，在管道尺寸設計時(shí)，保證回火速度始終低于廢氣最低流速，也可將減壓閥設于前期管道主路上，保證進(jìn)氣壓力始終在下游氣體壓力之上。第三，合理選擇回火防止器、稀釋空氣等。第四，安設輕、重故障報警或安全聯(lián)鎖控制系統，若有回火問(wèn)題出現，可通過(guò)蜂鳴器發(fā)出指示警報。
　　3.2 催化燃燒裝置運行參數
　　最大處理風(fēng)量直接決定催化氧化裝置的大小，通常情況下，可在30000m3/h標準狀態(tài)下設置最大處理風(fēng)量，應按照VOCs廢氣處理質(zhì)量濃度與成分，合理選擇催化劑的類(lèi)型與用量。按照以往經(jīng)驗來(lái)看，350℃為催化劑氧化處理中最適宜的溫度，因此，針對廢氣可選擇燃燒室進(jìn)行預加熱處理。為避免因溫度高低變化過(guò)大而出現工況溫度異常問(wèn)題，可向編程邏輯控制器（PLC）傳送熱電偶信號，為準確監測及讀數提供方便，此外，可需設置溫度警報裝置，防止因溫度過(guò)高燒焦催化劑或溫度過(guò)低情況下催化劑處理活性不足。一般可采用液化天然氣（LNG）、液化石油氣（LPG）及電加熱等方式加熱廢氣。在確定燃氣用量時(shí)，需充分考慮燃料熱值、廢氣處理風(fēng)量、入口溫度等各項參數，做好熱量衡算。結合大量研究證明，當VOCs質(zhì)量濃度達到2000mg/m3以上時(shí)，其產(chǎn)生的熱量可達到燃氣外加的熱能要求。在熱量衡算中必須考慮此部分熱量，防止溫度過(guò)高會(huì )燒毀催化劑。
　　3.3 催化劑的選擇與使用
　　一般多采用鉑（Pt）貴金屬型材料作為催化燃燒裝置的氧化催化劑，其基本上以粉末狀、蜂窩狀呈現。根據使用說(shuō)明5年為催化劑的使用期限，當然，還需對待處理氣體的濃度、成分來(lái)確定最終使用期限。若催化劑已達到使用年限可再生處理，這就說(shuō)明其具有可循環(huán)使用性。除此之外，在氧化催化劑選擇時(shí)，還要先確定廢氣處理的風(fēng)量、組份、濃度等，原因在于催化劑類(lèi)型選擇由組份所決定，而風(fēng)量、濃度則直接決定催化劑的用量，為此，必須將所得結果作為參考依據。
　　4 案例分析
　　某化工企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中會(huì )向大氣排放大量VOCs廢氣，據實(shí)地調查結果顯示，該企業(yè)廢氣排放采用兩種形式，即集中式排放與無(wú)組織排放。其中集中式排放廢氣流量小，但具有較高污染物濃度，因此治理起來(lái)較為困難。而無(wú)組織廢氣的廢氣污染物濃度很低，但卻具有較大捕集風(fēng)量。經(jīng)分析可見(jiàn)，該企業(yè)廢氣的主要成分為丙二醇、丙烯醛等揮發(fā)性有機物。
　　4.1 工藝流程
　　根據當前企業(yè)廢氣產(chǎn)污情況，并與以往經(jīng)驗結合，筆者認為可分5個(gè)階段完成催化燃燒處理含VOCs廢氣的工藝流程，具體如下：
　　1）通過(guò)阻火除塵器過(guò)濾廢氣，后進(jìn)入熱交換裝置，經(jīng)催化反應，高溫氣體便可進(jìn)行能量間接交換，在該環(huán)節將再次提升廢氣溫度。2）氣體溫度升到一定值后，將進(jìn)入預熱室，將會(huì )第二次提升氣體溫度。3）氣體開(kāi)始第一級催化反應，該環(huán)節在低溫條件下部分有機廢氣將被分解，并有能量釋放出來(lái)，此時(shí)，可直接加熱廢氣，保證廢氣溫度滿(mǎn)足催化反應溫度需求。4）通過(guò)溫度檢測系統檢測廢氣溫度滿(mǎn)足要求后，便可進(jìn)入催化反應室，徹底分解有機氣體，并有大量廢氣熱量釋放。5）氣體凈化之后，可利用熱交換器把熱能向冷氣流轉換，待溫度降低到指定值便可通過(guò)引風(fēng)機排空。
　　4.2 主要技術(shù)參數
　　按照當前企業(yè)廢氣收集系統情況，可將1000m3/h設為催化燃燒裝置的廢氣處理能力，預熱溫度設計范圍為250～300℃，42kW為加熱功率，400～500℃為氧化分解溫度，5.5kW為風(fēng)機功率，47.5KW為設備總功率。
　　4.3 應用效果
　　通過(guò)對裝置進(jìn)出口尾氣的檢測可知，催化氧化技術(shù)的應用，可將廢氣內揮發(fā)性有機物有效去除，結果為：（1）處理前進(jìn)口尾氣檢測結果為丙烯醛排放濃度平均值為17mg/m3，處理后丙烯醛排放濃度平均值為0.83mg/m3，去除率達到94.9%;（2）處理前進(jìn)口尾氣非甲烷總烴排放平均值為37.1mg/m3，處理后非甲烷總烴排放濃度平均值為2.36mg/m3，去除率為93.2%;均符合《化學(xué)工業(yè)揮發(fā)性有機物排放標準》要求。
　　5 結束語(yǔ)
　　綜上所述，在化工企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，不可避免地會(huì )產(chǎn)生大量揮發(fā)性有機物廢氣VOCs，這些廢氣若未經(jīng)處理直接排空，將會(huì )產(chǎn)生嚴重的惡臭污染，且會(huì )對人體健康與生態(tài)平衡造成嚴重危害。催化燃燒技術(shù)在廢氣處理中去除VOCs率高，是一種高效、節能的廢氣處理方法，因此在化工企業(yè)含VOCs廢氣處理中得到了廣泛的應用。
　　參考文獻
　　[1]梁凱，崔亞軍，崔久濤，王健.催化燃燒技術(shù)處理石油化工企業(yè)含VOCs廢氣的工藝研究[J].當代化工，2017，46（4）：707-710.
　　[2]黃致鑫.微生物處理技術(shù)在環(huán)境工程中的應用分析[J].建筑工程技術(shù)與設計，2019，（24）：257.