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工业CO废气处理方法及安全措施探讨

文档作者：闫俊杰１,２钟文周２文档来源：１．中国石化催化剂有限公司长岭分公司２．湖南师范大学化学化工学院,		更新日期： 2026年07月13日	点击数：
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􀪓􀪓􀪓􀪓􀪓􀪓􀪓􀪓􀪓􀪓􀪓收稿日期:２０２４Ｇ１０Ｇ３０.作者简介:闫俊杰,男,２０１０年毕业于湘潭大学过程装备与控制工程专业,学士,现从事石油化工设备检维修技术与安全管理工作,高级工程师.Email:yanjj．chji＠sinopec．com.基金项目:中国石化催化剂有限公司(批准号:SCCＧBＧ２０２２Ｇ０３１)资助的课题.工业CO废气处理方法及安全措施探讨闫俊杰１,２,钟文周２(１．中国石化催化剂有限公司长岭分公司,湖南岳阳４１４０００;２．湖南师范大学化学化工学院,湖南长沙４１００８１)　　摘　要:文章介绍了工业一氧化碳(CO)废气的来源、排放标准、危害、安全风险和CO气体的用途.结合蓄热式热氧化炉(RTO)的基本结构和工作原理以及某催化剂生产装置CO废气处理的应用实践,详细阐述了将CO废气引入RTO作为补充燃料气焚烧处理其他装置有机废气的方法,为CO废气的处理及达标排放提供了新的思路.此外,还探讨了利用RTO设备处理CO废气的安全措施.这些安全措施的成功应用可为RTO装置的安全稳定运行提供借鉴,在石油化工行业具有推广价值.最后,对CO废气处理技术的发展提出了建议.关键词:CO废气　RTO　补充燃料　达标排放　有机废气　安全措施doi:１０．３９６９/j．issn．１００６Ｇ８８０５．２０２５．０２．００６　　一氧化碳(CO)是一种无色、无味、无臭的有毒气体,是在不完全燃烧过程中产生的主要废气之一,会对人类健康和环境造成严重危害,其主要来源包括汽车尾气、工业生产、燃煤和燃气的工业燃烧等【１】.同时,CO气体又是一种高效、高热值的燃料,常用于工业炉、发电机和汽车等.在安全生产方面,CO气体爆炸极限范围宽,与空气混合爆炸极限为１２．５％~７４．２％.CO的分子量与空气相近,如果处理不当,极易导致安全事故.尤其在石油化工等领域的含有易燃易爆介质的装置中,当遇到大气压较低的时候,如果CO气体不能及时扩散排放,就会聚集在装置周围,导致火灾爆炸事故【２】.因此,对工业CO废气进行安全有效的处理,是保证装置安全、稳定、长周期运行,促进企业可持续发展的重要举措.某催化剂生产装置生产过程中副产CO气体,排放量(标准状态)约为４５~６０m３/h,浓度≥９９％.在装置建设时,为了消除装置产生的高浓度CO废气存在的安全隐患,通过论证,决定将CO废气引入现有蓄热式热氧化炉(RTO)作为补充燃料气,替代RTO正常运行时所需的部分天然气,用于焚烧处理其他装置的有机废气,以达到废气达标排放、VOCs(挥发性有机化合物)减排、减少RTO燃料气消耗、节能降耗的目的.这样既可解决工业CO废气外排问题,又可节约能源.此外,还采取了一系列安全措施,以确保装置达标、安全、长周期稳定运行.下面进行详细介绍.１　工业CO废气来源及常规处理方法１．１　工业CO废气的来源工业CO废气的形成主要源于以下两个方面:１)不完全燃烧是产生工业CO废气的主要原因之一.在工业生产中,许多设备和机器需要由燃料燃烧提供能量,而不完全燃烧使得CO无法完全转化为CO２,从而形成CO废气【３】.２)反应副产物.某些有机合成反应在反应过程中会产生CO废气,如MACC催化剂反应.１．２　工业CO排放指标为保护环境和人类健康,各国制定了严格的工业CO气体排放标准.这些标准主要通过规定工业企业在生产过程中排放的CO浓度、排放浓度的时均值等指标控制CO气体的排放.我国环境卫生部门规定,空气中CO气体的日平均浓度不得超过０．８ppm(１ppm＝１cm３/m３),一次测设备管理　　　石油化工设备技术,２０２５,４６(２)􀅰２５􀅰PetrochemicalEquipmentTechnology
定最高容许浓度为２．４ppm.河北省地方标准DB１３/４８７—２００２«固定污染源一氧化碳排放标准»规定,新增污染源CO最高允许排放浓度(标准状态)为２０００mg/m３.１．３　工业CO废气常规处理方法工业上现有的常规处理方式是通过加入大量空气稀释CO气体的浓度,然后再通过烟囱在高空排放.这种处理方式只能治标不能治本,长此以往,空气中的CO气体势必会超标,进而严重影响大气环境.２　某催化剂企业利用RTO设备处理CO废气的实践２．１　RTO设备简介RTO是一种借助热能将有机废气直接燃烧分解成CO２和H２O,从而达到净化废气目的,并回收废气分解时所释放出来的热量的设备,广泛应用于石油、化工、合成材料等行业【４】.RTO设备按照结构不同可分为两室RTO、三室RTO、多室RTO以及旋转式RTO等.各种RTO工作原理基本相同.下面以三室RTO为例对RTO设备进行介绍.２．１．１　设备结构RTO设备主体结构由燃烧室(氧化室)、蓄热体(陶瓷填料或蜂窝陶瓷)、切换阀系统、进排气系统、辅助组件等组成.该设备主要依靠蓄热体的高效热交换能力和切换阀系统的精确控制,实现在不连续补充大量外部能源的情况下对含有VOCs废气的连续、高效处理.图１为三室RTO结构示意.其主体结构的作用如下:图１　三室RTO结构示意　　１)燃烧室.燃烧室是RTO系统的核心区域,内部设有燃烧器.在这个高温环境下(通常在７００~１０００℃之间),废气中的有机物与O２发生充分氧化反应,转化为CO２和水蒸气.２)蓄热体.蓄热体是RTO的关键组成部分,一般由高热容量的陶瓷材料制成,如陶瓷球、陶瓷砖块或蜂窝状陶瓷结构等.蓄热体被分隔成３个独立的蓄热室,交替进行吸热和放热过程.废气进入其中一个蓄热室时,会被预热到接近燃烧的温度,然后进入燃烧室;而净化后的高温气体则通过另一个蓄热室释放热量,自身降温后排出.３)切换阀系统.切换阀用于控制废气流动方向,确保废气始终从已被净化气体加热过的蓄热室进入,并将净化后的气体引导至未被加热的蓄热室进行热量回收.４)进排气系统.进气系统包括风机和管道,负责将待处理的废气引入RTO装置;排气系统收集经过净化并冷却后的气体,确保排放达到环保标准.５)辅助组件.包括温度控制系统、防爆泄压装置和自动化控制系统.其中,温度控制系统用于监测和控制各部分的温度,确保系统稳定运行及安全;防爆泄压装置用于在异常情况下防止压力过高造成危险;自动化控制系统用于集成电气和仪表设备,实现对整个工艺流程的自动化监控和控制.２．１．２　RTO设备工作原理RTO设备采用陶瓷材质的蓄热填料,利用其蓄热和放热的原理开发出高温氧化技术,将有害的VOCs废气转换成无害的CO２和H２O.其原理是把有机废气加热到７００℃以上,使废气中的VOCs在氧化室中氧化分解成CO２和H２O.反应原理如下:　　氧化产生的高温气体流经特制的陶瓷蓄热体,使陶瓷体升温而“蓄热”,这些热量可用于预热后续进入的有机废气,从而节省废气升温的燃料消耗.陶瓷蓄热体应分成３个室,每个蓄热室依次经历蓄热—放热—清扫等程序,周而复始,连续工作.蓄热室“放热”后立即引入适量洁净空气对􀅰６２􀅰石　油　化　工　设　备　技　术２０２５年　
该蓄热室进行清扫,待清扫完成后重新进入“蓄热”程序【５】.图２所示为RTO系统循环原理.图２　RTO系统循环原理２．１．３　RTO设备的优点RTO设备的优点如下:１)高效净化.RTO能够将有机废气中的VOCs通过高温氧化反应转化为无害的CO２和水蒸气,其净化效率通常高达９５％以上,部分设计优良的设备分解率可达到９９％以上.２)节能特性.采用高效的蓄热材料进行热量回收,利用前一阶段排出的高温气体对新进入的低温废气进行预热,可大大降低燃料消耗,从而显著节约能源,降低运行成本.３)智能控制.RTO设备配备有先进的自动控制系统,可根据废气流量、浓度、温度等因素自动调节运行参数,确保设备稳定运行,并能在异常情况下自动联锁停机保护,停止燃料和废气的加入.４)环境友好.VOCs排放量的减少有助于改善空气质量,同时还可降低燃烧过程中温室气体的排放,使其符合环保政策要求.５)稳定性强.RTO设备结构设计合理,使用寿命长,维护简便,能长期稳定地在各种工况条件下运行.２．１．４　RTO设备的缺点RTO设备的缺点如下:１)一次性投资费用高.RTO设备的购置成本相对较高,这可能会限制其在一些预算有限的工厂中的应用.２)不适合处理含S、含Cl、含卤素的有机物.RTO在处理这类废气时可能会面临挑战,需要进行额外的预处理或采用其他技术.３)安全风险大.化工生产中所处理尾气一般均为易燃易爆介质,因此,RTO系统由于操作维护不当、安全设计缺陷等原因导致的RTO火灾爆炸事故时有发生.２．２　利用RTO设备处理工业CO废气的实践２．２．１　CO废气处理流程介绍某催化剂企业CO废气处理流程如下:装置反应过程中产生的高浓度的CO废气通过管线输送至RTO入口,废气管线上设有氧气含量在线检测仪、阻火器;RTO入口处设有鼓风机,CO废气的进气口设计在RTO系统鼓风机出口,利用文丘里原理产生的负压将CO废气引入RTO燃烧炉处理,同时利用鼓风机出口其他装置的VOCs废气和空气混合物,将CO废气瞬间稀释至爆炸极限以下;被稀释后的CO废气作为补充燃料和VOCs废气一起进入RTO,在７００~８８０℃的高温环境下对其他装置有机废气进行焚烧,同时自身氧化燃烧为CO２气体;经RTO充分燃烧处理后的废气进入缓冲罐,其中的水蒸气在缓冲罐中被冷凝收集,CO２气体则经尾气塔和烟囱被排放掉.图３为CO废气处理流程,图４为RTO设备现场示意.２．２．２　应用效果自该装置投产以来,将CO废气引入RTO作为补充燃料气焚烧处理其他装置有机废气,不仅实现了尾气达标排放、节省能源和装置安全环保运行的目标,而且每年可节约燃气费和废气处􀅰７２􀅰　第４６卷第２期闫俊杰等．工业CO废气处理方法及安全措施探讨
理费用约６０万元.表１为装置外排废气第三方检测统计.图３　CO废气处理流程图４　RTO设备现场示意表１　装置外排废气检测统计检测日期CO/(kg􀅰h－１)颗粒物/(mg􀅰m－３)非甲烷总烃/(mg􀅰m－３)２０２３年３月０１．２３７．９２０２３年９月０１．３３３．８２０２４年３月０１．０１６．２２０２４年９月０２．９６．４３　某催化剂企业利用RTO设备处理CO废气的安全措施３．１　CO废气处理过程存在的安全隐患CO属于有毒有害、易燃易爆介质,装置现场主要存在人员中毒和火灾爆炸２种安全隐患.其中,火灾爆炸隐患又包括CO气体泄漏导致的火灾爆炸隐患和RTO系统处理CO废气时导致失火甚至爆炸的隐患.１)CO泄漏导致操作人员中毒隐患装置运行期间,若CO废气泄漏,则可能导致装置内CO含量超标,人员在富含CO气体的区域巡检时可能会出现吸入过量CO气体的情况,严重时甚至会导致操作人员窒息死亡.２)RTO系统运行时存在的火灾爆炸隐患使用RTO处理VOCs废气的方案在石油化工行业中已得到普遍应用,但在实际使用过程中,由于安全设计考虑不足或操作运行不当等原因导致RTO系统失火甚至爆炸的事故时有发生.CO气体属于易燃易爆介质,且爆炸极限范围广,同VOCs废气混合后,其危险性进一步增加,使得RTO在运行过程中可能发生闪爆等事故【２】.３．２　CO废气处理过程的安全措施探讨为保证CO废气处理系统安全平稳运行,对该装置采取了以下安全措施【６】:１)系统泄漏点周围设置有多个CO报警仪,一旦系统管线、密封点等出现泄漏,系统将自动报警,装置联锁切断所有进气阀.待现场泄漏点消除后,装置重新开工运行.２)合理选取鼓风机和引风机的功率和通风量.鼓风机和引风机功率分别为４５kW和７５kW,其对应的风量(标准状态)分别为１８０００m３/h和２６００００m３/h.通过调整风机运行频率,使正常􀅰８２􀅰石　油　化　工　设　备　技　术２０２５年　
运行状态下系统燃烧室保持微负压,且使混合后的气体中CO气体浓度小于１％,远低于CO气体爆炸极限下限.３)CO尾气管线上安装了在线氧含量检测仪,与RTO进气阀联锁.当在线氧含量检测仪测得CO废气中O２含量达到２％时,系统立即报警并自动联锁,CO尾气管线进RTO气动阀自动关闭,装置事故风机C８４０２自启动,CO尾气经C８４０２风机稀释后通过备用系统进行处理.４)CO尾气管线进RTO前设置有阻火器.阻火器可防止可燃气体回火,并可在发生事故后阻断火焰进入装置管线.５)RTO设置正压联锁.在RTO运行过程中,如引风机发生故障停止运行,则RTO内废气不能及时排出,可能导致炉体发生火灾甚至爆炸等事故.这种情况下,系统将进行正压联锁,自动进行停炉处理.６)RTO侧面设置有爆破片.这是系统最后的自保措施,在发生爆炸时将能量安全地扩散出去,防止人员伤亡和设备破损.７)RTO尾气管道采用防静电设计,防止气体流动时产生静电火花.３．３　安全措施实施效果自装置CO废气引入RTO系统以来,系统运行安全平稳,未发生安全环保事故.RTO系统中设置了多种辅助检测措施、联锁措施等,可为其安全运行提供保障.４　结语本文结合某催化剂企业工业应用,介绍了将CO废气引入RTO作为补充燃料气焚烧处理其他装置有机废气的方法,探讨了利用RTO设备处理CO废气的安全措施,同时对CO废气处理技术的发展提出了建议.总结如下:１)通过将CO废气引入RTO作为补充燃料气的方法,实现了废气达标排放、节约能源的目标,符合国家双碳政策,为工业CO废气处理提供了新方案.２)针对利用RTO设备处理CO废气可能造成的隐患,采取了一系列安全措施.这些措施的成功实践可为RTO设备的安全稳定运行提供借鉴,在石油化工行业具有推广价值.３)随着安全环保意识的提高和技术的不断进步,越来越多的新技术将应用于CO废气处理领域.面对日趋严苛的环保标准,在CO尾气处理中,监管部门应建立健全法规和标准,明确排放标准以及工业CO气体排放标准的执行主体、责任和义务.同时,国家应在政策上支持CO废气处理技术的发展及应用,使CO废气处理技术得到更加广泛的应用和推广,促进CO废气处理技术的创新.参考文献:[１]　姚姣娟,兰慧,王静．一氧化碳的职业危害及防护[J]．现代职业安全,２０１２(９):１０２Ｇ１０４．[２]　王竹槽,胡志军,徐明,等．化工废气RTO净化系统爆炸原因分析[J]．广州化学,２０１７,４２(３):６８Ｇ７２．[３]　杨珊,田开慧,魏士龙,等．焙烧竖炉废气CO含量影响因素研究[J]．甘肃冶金,２０２２,４４(２):１５Ｇ１７．[４]　刘天波,刘晓峰,姜斌．RTO技术在污水处理场工业应用总结[J]．炼油技术与工程,２０２３,５３(３):６９Ｇ７２．[５]　张旭．农药行业有机废气蓄热焚烧炉RTO设计要点探讨[J]．辽宁化工,２０２２,５１(８):１１６２Ｇ１１６５．[６]　耿玉国．RTO技术在丁辛醇装置化工异味治理中的应用[J]．安全、健康和环境,２０１８,１８(９):２７Ｇ３０．􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍􀪍(上接第３２页)[３]　张希,杨军,乔志军,等．炭负极材料储钠机理的研究进展[J]．化工新型材料,２０２３,５１(１):５１Ｇ５５．[４]　王建军,吕伟．炼油装置长周期运行管理技术[J]．石油化工设备技术,２０１８,３９(６):１Ｇ４,１４．[５]　李立,高娜,杨成炯,等．延迟焦化装置密闭除焦降低粉焦技术[J]．炼油技术与工程,２０２１,５１(７):５Ｇ８．[６]　洛阳涧光特种装备股份有限公司．一种破碎辊驱动装置的安装结构:２０１６２１１６４７９６．５[P]．２０１７Ｇ０６Ｇ２０．[７]　张翰林,吴彩保,王杜,等．红外热成像仪在埋地蒸汽管道泄漏失效分析中的应用[J]．中国特种设备安全,２０２１,３７(６):６８Ｇ７１．[８]　黄建权．密闭除焦系统取料机主螺旋轴螺栓断裂故障分析与对策[J]．齐鲁石油化工,２０２１,４９(１):６３Ｇ６８．[９]　张振强,杜博华．焦化密闭除焦隔断门系统施工控制及改造[J]．齐鲁石油化工,２０２１,４９(３):２２４Ｇ２２７．[１０]　潘从锦,木合塔尔􀅰买买提,买买提􀅰吐尔逊．数码自动加脂器在脂润滑轴承的应用[J]．化工自动化及仪表,２０１３,４０(２):１７０Ｇ１７３．[１１]　任刚,杨锋,王建军．设备完整性管理体系在炼化企业的应用[J]．石油化工设备技术,２０２１,４２(４):４８Ｇ５５．􀅰９２􀅰　第４６卷第２期闫俊杰等．工业CO废气处理方法及安全措施探讨
jing,１００７２８)Abstract:Theresidualoilfilterisakeyequipmentintheresidualoilhydrogenationunit,anditsaccuracyandoperatingconditionhavegreatimpactonthestableoperationoftheunit,thepressuredropofthereactorandtheservicelifeofthecatalyst．Thefailuressuchascracks,deformationandcorrosionofthefilterelementduringoperationwilldirectlyaffectthesafe,stableandlongperiodoperationofthedevice．Aimingattheaforementionedproblems,thispaperbringsforwardthemeasurestoimprovethefiltersbasedonthetrackingandanalysisoftheoperationconditionsabouttheresidualoilfiltersin１４setsofresidualoilhydrogenationunitsfrom１３enterprises．Keywords:residualoilhydrogenation;filter;fault;localizationONTREATMENTMETHODSANDSAFETYMEASURESFORINDUSTRIALCARBONMOＧNOXIDEWASTEGAS[２５]YanJunjie１,２,ZhongWenzhou２(１．ChanglingBranchofSINOPECCatalystCo．,Ltd．,YueＧyang,Hunan,４１４０００;２．CollegeofChemisＧtryandChemicalEngineering,HunanNormalUniversity,Changsha,Hunan,４１００８１)Abstract:Thispaperintroducesthesources,emissionstandards,hazards,safetyrisksofindustrialcarbonmonoxide(CO)wastegasandusesofCOgas．Combiningwiththebasicstructureandworkingprinciplesofregenerativethermaloxidizer(RTO)andtheapplicationpracticeofCOexhaustgastreatmentinacatalystproductionplant,itelaboratesthemethodofintroducingCOexhaustgasintoRTOassupplementaryfuelgastoincinerateandtreatorganicwastegasfromotherplants,whichprovidesanewideaforthetreatmentanddischargeofCOwastegasuptostandard．Inaddition,thepaperalsodiscussesthesafetymeasuresfortreatingCOwastegasbyRTOequipment．ThesuccessfulapplicationofthesesafetymeasurescanprovidereferenceforthesafeandstableoperationoftheRTOequipmentandisworthpopularizinginpetrochemicalindustry．Finally,somesuggestionsareputforwardforthedevelopmentofCOwastegastreatmenttechnology．Keywords:COwastegas;RTO;supplementaryfuel;upＧtoＧstandarddischarge;organicwastegas;safetymeasuresOPTIMIZATIONOFSＧCCHSCLOSEDDECOKＧINGSYSTEMOPERATIONANDCOSTREDUCＧTIONANDEFFICIENCYIMPROVEMENT[３０]ZhangYongsheng,WangJiakang,LuQian(SIＧNOPECJinanCompany,Jinan,Shandong,２５００１４)Abstract:AfterthetransformationofthecloseddecokingsystemusingSＧCCHStechnologyinthe１．２milliont/adelayedcokingunitofonecompany,theproblemsofsinglepetroleumcokeproducts,highequipmentfailureratewhichaffectsstableoperationoftheunit,andhighoperationandmaintenancecostshavegraduallyemerged．Bydevelopingspecialcarbonmaterialsforenergystorage,establishingtechnicalresearchteamtoreduceequipmentfailurerate,adoptingnewtechnologies,preventivemaintenancestrategies,smallＧscaletechnicalupgrades,andothermeasures,theoperationofthecloseddecokingsystemhasbeenoptimized．Throughthesemeasures,theobjectivesofenrichingthestructureofpetroleumcokeproducts,improvingdevicestability,andreducingcostsandimprovingefficiencyhavebeenachieved．Keywords:closeddecoking;SＧCCHStechnoloＧgy;specialcarbonmaterialsforenergystorage;operationaloptimization;costreductionandeffiＧciencyimprovementDIAGNOSISOFCOMPRESSORVALVEFAULTINCONTINUOUSCATALYTICREFORMINGUNITANDSOLUTION[３３]YangHao,FangChao(SINOPECJinanComＧpany,Jinan,Shandong,２５００１４)Abstract:Reciprocatingcompressorhasbeenwidelyusedinrefiningunitsbecauseofitsadvantagesofwidecoverageofworkingpressureandflow,highenergyefficiencyandstrongairtightness．However,thereciprocatingcompressorhascomplexstructureandmanyvulnerableparts,ofwhichgasvalvefailureaccountsformorethan６０％ofthetotalfailure．Andtheunitshutdowncausedbygasvalvefailureofboosterofcontinuousreformingunitinaplantaccountsformorethan８５％ofthetotalfailureshutdowntimesinonepetrochemicalcompany．Thispaperdescribesthediagnosisofthefailureoftheboostervalveofthisdevice,andanalyzesthecausesofthefailureandputsforwardthecorrespondingsolutions．Thesolutionreducesthefailurerateandextendstheservicelifeoftheairvalvebyoptimizingtheoperatingenvironmentofthevalve,whichisofgreatsignificanceinensuringthesafeandstableoperationoftheunitoveralongperiodoftime．Keywords:reciprocatingcompressor;airvalve;fault;diagnosisCONSTRUCTIONQUALITYCONTROLOFSTEAMDRUMREPLACEMENTOFCRACKＧINGFURNACEINETHYLENEPLANT[３７]ChenYongwei１,WangMingming１,ZhaoLei１,ABSTRACTS　PETROCHEMICALEQUIPMENTTECHNOLOGYStartedPublicationin１９８０．Bimonthly．Mar．２０２５Vol．４６No．２􀅰Ⅳ􀅰

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