炼油与化工厂如何削减HCN排放？
从生成原因、韩国排放标准，到各处理方式的温度与副产物
图1. 烟气从FCC再生器流向布袋除尘器的顺序（示意图）
资料来源：基于MICROONE自有技术资料 · AI辅助示意图 · 与实际形状和尺寸不同
01 · SOURCES
炼油与化工厂的HCN从哪里产生？
炼油与化工厂的HCN主要来自FCC再生器和丙烯腈生产工艺。氰化氢（HCN）是含氮焦炭或废气燃烧时可能生成的有毒气体，韩国在《大气环境保全法施行规则》附表8中以ppm为单位进行管理。[1]
FCC再生器：焦炭中的氮先变成HCN
FCC再生器是烧掉催化剂上积存的焦炭、使催化剂再生的设备。焦炭中的氮燃烧时，大部分先变成HCN，其中一部分与水蒸气反应生成NH₃，或被氧化成N₂、NO。[2]在氧气充足的完全燃烧中，主要生成N₂和NO；在氧气不足的不完全燃烧中，再生器出口的NH₃、HCN等还原性含氮化合物会多得多。[2]若后段设有CO锅炉，气体会再被氧化一次，烟囱中主要剩下SOx和NOx；若没有，CO与NH₃、HCN会直接排出。[2]
排放范围：各装置差异很大
根据TRC Solutions在2016年的发表，EPA审阅的22份FCC报告中可用资料为9份（8套装置），排放量为每桶原料0.001～0.022 lb HCN。[3]Concawe给出的每吨焦炭排放系数为：完全燃烧装置0.58 kg，不完全燃烧装置0.042 kg。[4]两组数值的基准单位不同，不互相换算或比较。此外，是否使用CO锅炉等运行因素也会影响HCN排放，[3]因此不应把系数差异解读为装置优劣。
丙烯腈：分离工序产生粗氢氰酸
丙烯腈是通过丙烯与氨、氧气（空气）进行氨氧化反应（400～510°C）制得的，在分离吸收液的工序中会产生粗氢氰酸。[5]经过吸收塔的废气会直接排放或送往焚烧炉。[5]
| 排放源 | 生成原因 | 文献记载的条件与数值 | 烟囱前的设备 |
|---|---|---|---|
| FCC完全燃烧 | 焦炭中的氮燃烧时，部分变成HCN。[2] | 氧气充足时，氮主要以N₂、NO形式排出。[2]每吨焦炭系数0.58 kg[4] | 按工厂确认 |
| FCC不完全燃烧＋CO锅炉 | 氧气不足，再生器出口有大量还原性氮（NH₃、HCN）。[2] | 在CO锅炉中再被氧化一次，烟囱中主要剩下SOx、NOx。[2]每吨焦炭系数0.042 kg[4] | CO锅炉（若无，CO、NH₃、HCN直接排出）[2] |
| 丙烯腈废气焚烧 | 氨氧化后的分离工序产生粗HCN。[5] | 反应器400～510°C。吸收塔废气直接排放或焚烧[5] | 废气焚烧设施 |
02 · REGULATION
HCN排放标准是多少ppm？
韩国的一般标准为4 ppm以下。韩国《大气环境保全法施行规则》附表8规定，自2020年1月1日起，氰化氢在丙烯腈生产设施的废气焚烧设施为8 ppm以下，其他排放设施为4 ppm以下。[1]
单一特定大气有害物质年排放量在10吨以上的企业，分别为6 ppm以下和2 ppm以下。2019年以前为10 ppm以下和5 ppm以下（年排放10吨以上的企业为10 ppm以下和3 ppm以下）。[1]自家设备属于哪一类别，需直接在附表8中确认。
美国EPA在2015年炼油设施MACT（Refinery MACT 2）修订中，要求FCC装置进行一次HCN排放测试，期限为2017年8月1日。[6]本文将其介绍为一次性测试义务，而非排放限值。
| 类别 | 对象 | 标准 | 依据 |
|---|---|---|---|
| 韩国一般（2020年1月1日起） | 丙烯腈生产设施废气焚烧设施／其他排放设施 | 8 ppm以下／4 ppm以下 | 韩国《大气环境保全法施行规则》附表8[1] |
| 韩国年排放10吨以上 | 单一特定大气有害物质年排放10吨以上的企业（与上同样两个类别） | 6 ppm以下／2 ppm以下 | 附表8[1] |
| 韩国2019年以前 | 丙烯腈生产设施废气焚烧设施／其他排放设施（年排放10吨以上企业为10／3 ppm） | 10 ppm以下／5 ppm以下 | 附表8[1] |
| 美国FCC | FCC装置 | HCN排放测试1次（2017年8月1日前） | 80 FR 75178（2015）[6] |
03 · OPTIONS
HCN处理方式有哪些？
本文将处理方式分为燃烧、催化水解、催化氧化、吸附（＋催化）、碱液洗涤和催化滤袋六种。Concawe指出，现有烟气处理技术并非专为控制HCN排放而设计，[4]因此应先确认各方式的温度范围和残留副产物。
在CO锅炉或焚烧设施中燃烧。
在烟道中间设置固定床催化剂。
用碱液洗涤烟气。
在布袋除尘器内滤袋的位置进行处理。
图2. 各HCN处理方式的安装位置（示意图）
资料来源：基于MICROONE自有技术资料 · AI辅助示意图 · 与实际形状和尺寸不同
燃烧（CO锅炉、焚烧）：HCN转化为NOx
燃烧会氧化还原性含氮物质。不过，经过CO锅炉的FCC烟囱中主要剩下SOx和NOx，[2]也有资料指出HCN会转化为NOx。[3][7]燃烧能减少HCN，但随之需要管控NOx。
催化水解：HCN转化为NH₃和CO
HCN与水蒸气反应生成NH₃和CO（HCN + H₂O → NH₃ + CO）。[8]TiO₂（锐钛矿）的活性约为Al₂O₃的2倍。[8]Cu–Ni/γ-Al₂O₃催化剂在100～500°C的试验中，作者认为400°C为最佳温度，在H₂O/HCN体积比150的条件下去除率达到接近99%的最高值。[9]有氧气存在时，HCN去除率和NOx生成增加，NH₃生成减少。[9]以上均为实验室结果，并非商用性能。
催化氧化：250°C以上转化率高，副产物为N₂O、NOx
0.5% Pt/Al₂O₃催化剂在250°C以上HCN转化率达到95%，产物中观察到N₂O、NO、NO₂。[10]Pt、Pd系在约250～300°C以上活性较高，但会副产N₂O和NOx；也有报告指出Cu-ZSM-5等在相近转化率下N₂选择性更好。[8]
吸附（＋催化）：载铜活性炭催化剂为200～350°C
负载铜的活性炭（AC-Cu）在200～350°C下HCN转化率超过96%，副产物为N₂O和NOx（量随条件而异）。[11]（作者将其解释为催化水解与氧化）
碱液洗涤：伴随药剂消耗与废水
某专利的背景说明指出，强碱洗涤是完全去除HCN的方法之一，但也会吸收CO₂，导致药剂消耗增大。[7]这一点不能推广到所有洗涤工艺；由于氰化物会转移到洗涤液中，需要一并考虑废水处理设施。
催化滤袋：在布袋除尘器内同时处理粉尘与HCN
MICROONE将催化滤袋说明为：在已有布袋除尘器且烟气温度合适时，以更换滤袋为主，在同一设备中同时处理粉尘与HCN的方式。CataFill™的适用温度为烟气120～200°C，结构可在技术研究所催化滤袋页面查看。
04 · COMPARISON
处理方式应依据什么来选择？
先用烟气温度缩小范围，再依据副产物能否处理和安装空间进行筛选。
- 温度： 将表3中的文献温度与烟气温度对照。
- 氧气与水分： 水解中水蒸气是反应物，有氧气时NOx可能增加。[9]
- NOx： 有NOx时，由HCN生成的NH₃可经SCR反应转化为N₂。[8]
- 粉尘与中毒： 确认是否有粉尘以及可能使催化剂中毒的成分。
- 空间： 确认是否有放置反应器、吸附塔、洗涤塔的位置。
| 方式 | 温度（文献试验条件／产品适用范围） | 主要副产物 | 额外空间 | 既有设备改造 |
|---|---|---|---|---|
| 燃烧 | 视设备而定 | NOx | 视设备而定（取决于能否利用既有CO锅炉或焚烧设施） | 接近新建 |
| 催化水解 | 100～500°C试验，400°C最佳[9] | NH₃ | 反应器 | 烟道改造 |
| 催化氧化 | 250°C以上[10] | N₂O、NOx | 反应器 | 烟道改造 |
| 吸附（＋催化） | 200～350°C[11] | N₂O、NOx | 吸附塔 | 烟道改造 |
| 碱液洗涤 | 湿式 | 含氰废水 | 洗涤塔与废水设施 | 接近新建 |
| 催化滤袋 | CataFill™适用温度120～200°C | 取决于催化剂配置 | 在布袋除尘器内处理 | 以更换滤袋为主（已有布袋除尘器时，需确认袋笼与压差） |
不适合使用催化滤袋的情况
- 没有布袋除尘器的工艺： 没有可更换滤袋的位置，应考虑固定床催化剂或燃烧。
- 烟气不在120～200°C范围内的工艺： 与其他方式进行比较。
- 没有副产物处理计划时： 根据催化剂配置，可能残留NH₃或NOx，需一并确定处理方法。
能否改造可参阅专栏「现有布袋除尘器能改用催化滤袋吗？」，同时处理粉尘与NOx的原理可参阅专栏「催化过滤如何同时处理粉尘和NOx？」。检查项目整理在工程指南中。
选择前要确认的事：从测量开始
- 同时测量： 同时测量HCN、NOx、NH₃、O₂、H₂O和温度。氧气增加时，HCN虽会下降，NOx却可能上升。[9]
- 了解干扰： 碱液吸收法（OTM-29）会受CO₂和硫化物干扰，FTIR会受水分和采样管路冷点影响而产生误差，因此需要有经验的检测机构。[3]
- 前后比较： 燃烧方式或有无CO锅炉都会改变HCN，因此应在运行变更前后用同一方法进行比较测量。[4][3]
- 依结果决定： 若超过标准，先从表3中比较适合温度的方式，并一并评估处理残留副产物的设备。标准值与判断由各现场负责人决定。
平整贴合在催化无纺布上的薄膜。
负载催化剂的PTFE无纺布。
烟气中所含的HCN。
水解型催化剂可能产生的副产物，因催化剂配置而异。
图3. 催化滤袋袋壁剖面示意图
资料来源：基于MICROONE自有技术资料 · AI辅助示意图 · 与实际形状和尺寸不同
05 · FIELD CASE
在韩国工厂是如何应用的？
2026年，MICROONE向韩国某大型企业的炼油与石化工厂交付了840条CataFill™-DHX，使原本排放的HCN降低90%以上。催化剂可商业供应DeNOx和DeHCN，CO等则以定制设计进行评估。此业绩为该现场的结果，应用前应先确认烟气温度、氧气与水分、NOx以及布袋除尘器配置。
FAQ
常见问题
烟囱中的HCN如何测量？
采用碱液吸收法（OTM-29）或FTIR测量。两种方法都存在CO₂与硫化物、水分、采样管路冷点等干扰，因此需要有经验的检测机构。
有CO锅炉的话，HCN也会减少吗？
可能会减少。不过，在CO锅炉中部分HCN可能转化为NOx，因此需要一并考虑NOx管控。
水解生成的NH₃会怎样？
NH₃可能残留在烟气中，有氧气时部分会被氧化，使NOx增加。若同时有NOx存在，可经SCR反应转化为N₂。
年排放10吨以上企业的标准更严格吗？
是的。按韩国标准，适用2 ppm（焚烧设施6 ppm），而非一般标准的4 ppm（焚烧设施8 ppm）。适用类别请在附表8中确认。
- 韩国国家法令信息中心，《大气环境保全法施行规则》（대기환경보전법 시행규칙）附表8 大气污染物排放容许标准（2026年11月4日修订，气候能源环境部令第67号）。 链接
- Johnson Matthey，「HCN and NOx control strategies in the FCC」，Digital Refining。厂商资料（仅用于说明HCN生成原理） 链接
- TRC Solutions，「Measurement of Hydrogen Cyanide Air Emissions in Refinery Operations」，IPEC 2016。 链接
- Concawe，「An overview of HCN emissions from FCCUs and their potential impacts on human health」，Report 1/19，2019年。 链接
- 欧洲环境署（EEA），「EMEP/CORINAIR Emission Inventory Guidebook, B4520 Acrylonitrile」，2006年。 链接
- 美国EPA，「Petroleum Refinery Sector Risk and Technology Review and New Source Performance Standards」，80 Federal Register 75178，2015年。 链接
- Degussa GmbH，「Process for the separation of hydrogen cyanide from gases and waste gases」，US 5,200,161，1993年。 链接
- Kröcher, O., Elsener, M.，「Hydrolysis and oxidation of gaseous HCN over heterogeneous catalysts」，Applied Catalysis B: Environmental 92, 75–89，2009年。 链接
- Yan, L. 等，「Catalytic hydrolysis of gaseous HCN over Cu–Ni/γ-Al2O3 catalyst: parameters and conditions」，Frontiers of Environmental Science and Engineering 10(6)，2016年。 链接
- 「Catalytic oxidation of HCN over a 0.5% Pt/Al2O3 catalyst」，Applied Catalysis B: Environmental 65, 282–290，2006年。 链接
- 「Coupling catalytic hydrolysis and oxidation on metal-modified activated carbon for HCN removal」，RSC Advances 6, 57108–57116，2016年。 链接