摘要：塑料化工厂废气处理方案——催化燃烧设备应用与工艺设计一、项目背景与废气特性分析塑料化工厂在生产过程中（如注塑、挤出、造粒等工序）会产生大量挥发性有机化合物（VOCs），主要成分包括苯系物（苯、甲苯、二甲苯）、非甲烷总烃（NMHC）、醇类、酯类及氯化氢（HCl）

塑料化工厂废气处理方案——催化燃烧设备应用与工艺设计

一、项目背景与废气特性分析

塑料化工厂在生产过程中（如注塑、挤出、造粒等工序）会产生大量挥发性有机化合物（VOCs），主要成分包括苯系物（苯、甲苯、二甲苯）、非甲烷总烃（NMHC）、醇类、酯类及氯化氢（HCl）等。此类废气具有浓度波动大、成分复杂、易燃易爆等特点，若未经有效处理直接排放，将严重污染大气环境并危害人体健康。根据《大气污染物综合排放标准》（GB16297-1996）及地方环保要求，需采用高效、稳定的废气治理技术实现达标排放。

二、催化燃烧技术原理与优势

催化燃烧（Catalytic Oxidation, CO）是一种通过催化剂降低有机物氧化反应活化能，使其在较低温度（250-400℃）下完全分解为CO₂和H₂O的无焰燃烧技术。其核心优势包括：

1.高效净化：对VOCs去除率可达95%以上，尤其适用于中低浓度废气（1000-5000 mg/m³）；

2.节能降耗：相比直接燃烧（600-800℃），催化燃烧可节省30%-50%的燃料消耗；

3.安全性高：无明火操作，避免高温引发的爆炸风险；

4.适应性强：可处理含尘、含湿废气，且催化剂寿命长（通常2-5年）。

三、工艺流程设计

1.预处理系统

-干式过滤：采用初效+中效+高效三级过滤，去除废气中颗粒物（≥1μm），防止催化剂堵塞；

-降温除湿：通过冷凝器或转轮除湿装置，控制废气温度≤40℃、湿度≤80%，避免催化剂中毒；

-浓度调节：设置浓度稀释装置，确保进入催化燃烧单元的VOCs浓度低于爆炸下限（LEL）的25%。

2.催化燃烧核心单元

-催化剂选型：选用贵金属（Pt/Pd）负载型蜂窝陶瓷催化剂，具有高活性、抗中毒性强及热稳定性好的特点；

-反应器设计：采用立式固定床结构，气流均匀分布，确保接触时间≥0.5s；

-加热系统：配置电加热或天然气辅助加热装置，维持反应温度稳定；

-热交换回收：设置板式或列管式换热器，回收燃烧产物热量，预热进入废气，热效率≥75%。

3. 后处理与排放

-急冷装置：通过喷淋塔或换热器快速降温，防止二次污染；

-尾气监测：安装在线VOCs检测仪（FID法），实时监控排放浓度（≤60 mg/m³）；

-烟囱设计：高度≥15m，符合《大气污染物综合排放标准》要求。

四、设备选型与参数

- 设备名称 | 规格参数 |

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催化燃烧炉 | 处理风量：5000-30000 m³/h；耐温：800℃；材质：304不锈钢|

催化剂 |贵金属负载量：0.5%-1%；空速：10000-20000 h⁻¹；使用寿命：≥3年 |

换热器 | 换热效率：≥75%；材质：316L不锈钢|

控制系统 | PLC自动控制，具备温度、压力、浓度联锁保护功能|

五、安全与环保措施

1.防爆设计：反应器设置泄爆片、阻火器，电气元件采用防爆等级Ex dⅡBT4；

2.氮气保护：停机时充入氮气置换，防止催化剂氧化；

3.废气旁路：设置紧急排放阀，确保超标时自动切换；

4.噪声控制：风机、泵体采用消音罩，噪声≤85dB(A)；

5.固废处理：失效催化剂委托有资质单位回收，避免二次污染。

六、运行成本与效益分析

-能耗：电耗约0.3 kWh/m³废气，天然气消耗约0.2 Nm³/m³废气；

-维护成本：催化剂更换周期3年，年均维护费用约5万元；

-环保效益：年减少VOCs排放量约10吨，满足地方总量控制要求；

-经济效益：通过热回收系统，可回收热量用于生产供热，年节约能源成本约20万元。

七、结论与建议

本方案采用“预处理+催化燃烧+热回收”组合工艺，可高效、稳定处理塑料化工厂废气，满足环保法规要求。建议定期对催化剂活性进行检测，优化运行参数，并建立应急预案，确保系统长期安全运行。同时，可探索与RTO（蓄热式燃烧）或生物法联用技术，进一步提升复杂废气的处理效能。

来源：金珠环保