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催化湿式氧化

英国PellFrishchmann公司

PellFrishchmann公司是享誉英国建筑行业的工程服务公司，公司业务涉及包括

建筑业、运输业、水处理、电力和通讯业各个领域。近80年来，公司参与了世界上

许多具有划时代意义的工程建设。PellFrishchmann公司的环保业务主要包括污染土

地的研究与修复、环境评价、污水处理、地质工艺工程等等，公司下属的生产工艺

部门为各类难降解工业废水的处理提供技术方案的选择、中试和设计等业务，生产

专门用于处理炼油碱渣、乙烯碱液及各类高浓度工业废水的BGAO湿式氧化设备等。

通过科研人员15年的努力，前英国天然气公司研发了专门处理高浓度炼油废碱

渣油的湿式氧化和催化湿式氧化技术（BGAO）。这项技术也常被用在化工和军事上。

和之前的湿式氧化技术比较，BGAO技术具有效率高、价格低、副反应少和设备占

地面积小的特点。PellFrischmann公司在2000年获得该技术的知识产权。现这项技

术已被BPExploration&production,ExxonMobil,MOL,英国国防部（皇家海军）、

Statoil等多家公司采用。从上世纪80年代中期开始前英国天然气公司一直致力于催

化湿式氧化技术及其催化剂的开发、设备的更新和制造上。现BGAO设备的处理范

围已达到：100L/h~30m3/h，设备能长期连续运行。

1．案例：

(1)室内的连续运行设备，最大的设备处理能力为30m3/h。这项工作由英国天然气

公司在1985~1995年之间进行。英国天然气公司还曾经和一家公司一起合作研

制了一套处理能力为60m3/h的设备。

(2)在2003~2004年间公司曾在欧盟的一家炼油厂安装了一套带有催化流化床的处

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理废碱渣油的设备，设备于2005年安装完成，设备的处理效率达到设计值。该

炼油厂废碱渣油的组份变化多端，含有大量的NaOH或者链烷醇胺，硫化物含量

的变化也很大，该厂之前曾用自己的湿式氧化设备处理废碱渣油，但效果不好，

最后只能用BGAO设备取而代之。湿式氧化处理后的尾水必须在该厂的污水处

理车间用生化法处理，这样，COD就必须从原来的300000mg/L降到3000mg/L，

硫化物从20000mg/降到2mg/L。

(3)曾和英国国防部(皇家海军)签订多份合同，在两年内制作了多套小型BGAO湿式

氧化设备安装在潜水艇和水面舰艇上。

(4)工程名：EarthMOL。为匈牙利一炼油厂安装了一套BGAO湿式氧化设备，帮助

他们处理了含有毒有害物质的高浓度废水。公司现正为匈牙利国家石油公司制造

BGAO湿式氧化设备

(5)工程名：BritishGasplc，英格兰北部，处理炼油高浓度含酚和多环芳香烃废水。

(6)公司还和BPExploration&Production一起研制了专门处理炼油废水的连续运行

的示范设备。BGAO技术能有效地把废碱渣油从300000以上降到100mg/L以下。

如果需要的话，可以把处理效率降低，比方说，可以把废碱渣油处理到可以用生

化法进一步处理，这样能使设备的运行成本降低。BGAO和常规的湿式氧化工艺

的原理基本相同，但工艺条件缓和。常规的湿式氧化设备可以改装为BGAO设

备，通过改装，处理能力和处理效率都将大大提高，而运行成本大大降低。

2.设计参数

BGAO工艺和设备是根据相似组份的废碱渣油的运行参数设计的，或者根据中

试实验结果获取参数。设计参数可以通过处理要求和出水参数优化。废碱渣油的有

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机物和碱的含量、它的pH缓冲能力、HS-/S2-和HCO

3

-/CO

3

2-的平衡以及H

2

S气体的

分压对工艺和设备的优化尤其重要。主要工艺参数有：温度、压力、停留时间、气

流速度和催化剂用量。

典型废碱渣油的工艺条件如下：

反应釜温度：200~2700C；压力35~80大气压

停留时间：10~60分钟气流速度0.05–2.5m3(处理能力1m3/h)

4–12m3(处理能力10m3/h)

对于特种废碱渣油，需要定量加酸（H

2

SO

4

或者HNO

3

）或者碱（NaOH）。

工艺控制

BGAO设备系全自动的，无需专人照看和管理。它主要由反应釜、开机设施、

控制关机设施和紧急关机设施构成。自动进料和废碱渣油监控设施能对处理后尾水

组份的变化进行自动调节，也能对尾气组分的变化进行自动调节。

设备的大小

处理设备基本和一个车道差不多大，它在运送到用户之前全部装配好，并通过

厂内检验。设备的大小可按照用户的要求变化，比方说，如果需要安装在室内，高

度可以减小。一般设备都安装在室外的硬质地面上运行。

和常规湿式氧化比较的优点

BGAO的主要优点如下：

(1)BGAO的操作温度和压力都比较低，所以设备成本和运行成本都比较低。

(2)BGAO的处理效率高。COD去除率在标准运行条件下达到99%（COD包括无机

和有机硫化物）。处理后尾水可以回用，灌溉等。

(3)设备的处理效率可以根据用户需要降低，从而使运行成本降低。

(4)BGAO工艺首先氧化废碱渣油中的硫化物、高分子有机物、芳香烃和带双键的有

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机物，破坏对生物有毒有害物质，大大提高处理后尾水的BOD

5

/COD比例，改

善尾水的可生化性能。

(5)停留时间比较短，所以设备的体积大大减小。

(6)氮有机物和氨被转化为N

2

去除（在常规湿式氧化过程中它们被转化为硝酸盐）。

(7)反应条件缓和，所以反应釜可以用比较便宜的材料制造，设备成本较低。

工艺性能

典型的运行参数见图1~3。BGAO设备在可以一定处理范围内根据用户的特殊要

求设计。

排放的尾气组份如下：

氮气（包括空气中余留下来的氮气）79%Mol

氧气0~3Mol

二氧化碳18-21Mol

水蒸汽饱和（25~400C）

易挥发性物质<35mg/m3

总硫<0.1ppm

压力0~2大气压

温度20~300C

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图1：处理废碱渣油的BGAO运行参数：COD的去除

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图2：处理废碱渣油的BGAO运行参数：特殊组份

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图3：处理废碱渣油的BGAO运行参数：特殊组份

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图4：设备图纸

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图5：BGAO示范设备

图6：BGAO废碱液处理设备

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图7：BGAO废碱液处理设备

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表1湿式氧化工艺的性能比较

指标

英国

BGAO工艺

Zimpro

(Siemens)

云南高科

（日本大

阪煤气）

抚顺石化研究院

瑞士Loprox

工艺

（Bertrams）

COD去除率

（%）

99

90（实仅为75%）

80

基本不能去除COD

80

氨氮去除情况

80~90%转化

为氮气，

10~20%转化

为硝酸盐

不能去除氨氮

不能去除

氨氮

不能去除氨氮

硫化物去除率

（%）

99.9999.991.29599

温度（0C）

200~270150~320200~300100~200

压力（公斤/cm2）

35~8010~20715~1002~35

停留时间（分

钟）

10~6010~12010~12012010~120

运行成本（元/

公斤COD）

<1~1~1

—

较高（纯氧作

氧化剂，危险

性大）

运行稳定性好

较好，碱用量

大，没有使用催

化剂，所以反应

釜内压力较高，

致使运行成本

提高

差，管子容

易堵塞

此设备仅能用于脱

硫，不能去除COD，

严重影响尾端污水

处理厂处理效果，废

水处理成本大幅度

提高。

设备腐蚀较

为严重