蓄热式催化氧化RCO、蓄热式热力焚烧RTO废气治理工艺,是囯前能够实现VOCs达标排放的成熟工艺。两种工艺从去除率、达标能力上来讲是一致的，但毕竟是两种截然不同的工艺,在许多方面还是有区别的。下面对两种工艺进行比较。
一、RCO工艺反应温度低，RTO工艺反应温度高
RCO工艺反应温度一般在300~500°C;而RTO工艺反应温度一般在800~1000°C(个别资料提到反应温度760°C,但需增加反应停留时间)。
二、RCO工艺不产生NOX，RTO工艺会产生Nox
RTO工艺的反应温度比较高,会将空气中的氮气部分转化为NOxX,并且这一转化率随着温度的提高、停留时间的延长会迅速上升,RCO工艺不会生成NOX。
据研究：
1)—套20万m3/h处理量的RTO设备,其N○ⅹ排放量约等于一台35t/h的燃煤流化床锅炉。
2)在930℃时,在空气气氛下,N2和O2反应生成的热力型NO平衡浓度可以达到210ppm(265mg/m3),如果停留时间足够长,生成的NOⅹ还会进一步增加。
3)《蓄热燃烧法工业有机废气治理工程技术规范》
5.5.1一般规定:在一般规定中,对治理工程处理后可达到的排放水平以及净化设备运行过
程中的环境保护要求、监测要求等迸行了原则性的规定。关于净化系统产生的二次污染物的控制在规范6.4中进行了规定。在此,需要指岀的是,RTO处理为髙温燃烧,在此过程中,有可能会生成NOX,需要对其净化予以考虑,具体排放要求执行国家或地方的相关排放标准。
基于此,如果采用RTO工艺治理VOCs后续要采取脱硝措施。
三、RCO工艺不产生二嗯英，RTO工艺处理含氯废气时会产生二嗯英
1.RCO工艺不产生二恶英
RCO工艺作为VOCs治理的主流技术,也是目前能够实现∨OCs达标排放的成熟技术。但许多业主,甚至环保从业人员,对催化氧化过程中是否生成二嗯英顾虑重重,尤其碰到废气中含有卤素、芳烃等物质时,在选用催化氧化技术时就会更加慎重。其实,用催化氧化技术处理VOCs废气,基本不同担心生成二嘌英,如果催化剂配伍当中配置分解二嘌英催化剂,就更不用担心二噁英问题。
二噁英又称二唿因,属于氯代三环芳烃类化合物,是由200多种异构体、同系物等组成的混合体。其毒性比氯化钾、砒霜强得多。是非常稳定又难以分解的一级致癌物质。二噁英中毒性最强的是2,3,7,8-四氯二苯并二英,
其化学结构式为
二噁英主要来自垃圾焚烧、农药及含氯有机物的高温分解或不完全燃烧。含有氯仿、氯甲烷、氯乙烷等低碳氯代烃的有机废气在催化氧化过程中不会产生二嘌英。其理由是
(1)催化氧化的温度较低,在300-500°之间
(2)催化氧化的机理与直接燃烧(热力)燃烧不同。它是反应物分子(包括氧分子)被吸附在催化剂的活性中心上得到活化、解离、重组、脱附,主要的过程都在催化剂表面上完成,受催化剂表面结构控制。
(3)低碳氯代烃浓度很低,氧很丰裕的情况下,C-O、H-O、H-c结合的活性远大于C-C、CC的结合。一个碳,两个碳的小分子,连接成氯代三环芳烃类结构是不大可能的。
可能产生二噁英的必须条件:
(1)含高浓度氯代烃,贫氧(氧不足),高温。如垃圾焚烧:垃圾中往往含有氯的塑料制品;燃烧物的中间易处于贫2层。高浓度、贫○2是必要条件。高温裂解属自由基反应机理,C-C键容易连接起来。
(2)如果废物或废气中含有氯代苯类如:氯苯、二氯苯等,浓度比较高,在贫O2条件下,不完全分解,易生成二噁英。
从上述二嘌英的定义、生成机理、催化氧化反应机理等分析可知,用催化氧化技术对vocs进行治理,不必担心二嗯英的问题。如果催化剂配伍中配置了分解二嗯英的催化剂,废气出口二嗯英的达标就更有保证!
2.RTO工艺在处理含氯废气时,会产生二噁英
RTO工艺在处理含氯废气时会产生二嗯英。如果要消除处理后废气中的二嗯英,需要在二燃室将废气加热到>1100°C,停留时间>25s,然后采用急冷技术,将废气温度从600℃迅速降温至150以下,这个时间不能超过2s,从而破坏二嗯英再度合成的温度区间,消除二噁英。
四、RCO工艺投资低,RTO工艺投资高
处理同样规模的有机废气,设备配置水平相同,应用RCO工艺投资低于应用RTO工艺的投资,一般为RTo工艺投资的80%。
有人认为,RCO工艺相比RTO工艺,多了价格高昂的催化剂,为什么反而投资低？原因如下
1)RCO工艺反应停留时间比RTO短得多,约为1/5,因此设备体积小得多;
2)RTO工艺需配各脱硝设施;
3)针对含氯废气,RTO工艺需增加急冷装置;
4)RTO工艺需配备燃料储运设施;
5)RTO工艺需采用耐高温的材质
6)针对含氯废气,RTO工艺需解决髙温氯腐蚀问题,会大幅度增加设备投资。
五、RCO工艺运行费用低,RTO工艺运行费用高
RCO工艺因为反应温度低,与外界热量交换比较少,热损失小,需要补充的外加热源相应就比较小,因此运行费用低。
六、RCO工艺没有明火,安全性高;RTO工艺明火燃烧,风险高
RCO是无焰催化氧化反应,整个过程没有明火,采用防爆电加热器作为补充热源;RTO是明火燃烧,风险相对较高。
2019年7月1日实施的《制药工业大气污染物排放标准》(GB37823-2019)、《涂料、油墨及胶粘剂工业大气污染物排放标准》(GB37824-2019)、《挥发性有机物无组织排放控制标
准》(GB37822-2019)等,均提出了高温产生氮氧化物的问题、含氯废气产生二嘌英的问题等。
综上所述,RTO工艺存在的问题是二次污染(N○二噁英等),同时存在投资大、运行费用高、风险髙等问题。相信随着整个社会对废气治理行业的关注、认知的提高、行业的自律、监管的到位,RCO工艺将会在越来越多的废气治理领域发挥作用。
来源：VOCs减排工作站
