煉油廠與化工廠如何降低HCN排放？
從生成原因、韓國排放標準，到各處理方式的溫度與副產物
圖1. 廢氣從FCC再生器流向袋式集塵器的順序（示意圖）
資料來源：依MICROONE股份有限公司自有技術資料 · AI輔助示意圖 · 與實際形狀、尺寸不同
01 · SOURCES
煉油廠與化工廠的HCN從哪裡產生？
煉油廠與化工廠的HCN主要來自FCC再生器和丙烯腈製造製程。氰化氫（HCN）是含氮焦炭或廢氣燃燒時可能生成的有毒氣體，韓國在《大氣環境保全法施行規則》附表8中以ppm為單位進行管制。[1]
FCC再生器：焦炭中的氮先變成HCN
FCC再生器是燒除觸媒上積存的焦炭、使觸媒再生的設備。焦炭中的氮燃燒時，大部分先變成HCN，其中一部分與水蒸氣反應生成NH₃，或被氧化成N₂、NO。[2]在氧氣充足的完全燃燒中，主要生成N₂和NO；在氧氣不足的部分燃燒中，再生器出口的NH₃、HCN等還原性含氮化合物會多出許多。[2]若後段設有CO鍋爐，氣體會再被氧化一次，煙囪中主要剩下SOx和NOx；若沒有，CO與NH₃、HCN會直接排出。[2]
排放範圍：各設備差異很大
根據TRC Solutions於2016年的發表，EPA審閱的22份FCC報告中可用資料為9份（8座），排放量為每桶進料0.001～0.022 lb HCN。[3]Concawe提出的每噸焦炭排放係數為：完全燃燒設備0.58 kg，部分燃燒設備0.042 kg。[4]兩組數值的基準單位不同，不互相換算或比較。此外，是否使用CO鍋爐等操作因素也會影響HCN排放，[3]因此不應把係數差異解讀為設備優劣。
丙烯腈：分離製程產生粗氰化氫
丙烯腈是以丙烯與氨、氧氣（空氣）進行氨氧化反應（400～510°C）製得，在分離吸收液的製程中會產生粗氰化氫。[5]通過吸收塔的廢氣會直接排放或送往焚化爐。[5]
| 排放源 | 生成原因 | 文獻記載的條件與數值 | 煙囪前的設備 |
|---|---|---|---|
| FCC完全燃燒 | 焦炭中的氮燃燒時，部分變成HCN。[2] | 氧氣充足時，氮主要以N₂、NO形式排出。[2]每噸焦炭係數0.58 kg[4] | 依工廠確認 |
| FCC部分燃燒＋CO鍋爐 | 氧氣不足，再生器出口有大量還原性氮（NH₃、HCN）。[2] | 在CO鍋爐中再被氧化一次，煙囪中主要剩下SOx、NOx。[2]每噸焦炭係數0.042 kg[4] | CO鍋爐（若無，CO、NH₃、HCN直接排出）[2] |
| 丙烯腈廢氣焚化 | 氨氧化後的分離製程產生粗HCN。[5] | 反應器400～510°C。吸收塔廢氣直接排放或焚化[5] | 廢氣焚化設施 |
02 · REGULATION
HCN排放標準是多少ppm？
韓國的一般標準為4 ppm以下。韓國《大氣環境保全法施行規則》附表8規定，自2020年1月1日起，氰化氫在丙烯腈製造設施的廢氣焚化設施為8 ppm以下，其他排放設施為4 ppm以下。[1]
單一特定大氣有害物質年排放量達10噸以上的事業場所，分別為6 ppm以下和2 ppm以下。2019年以前為10 ppm以下和5 ppm以下（年排放10噸以上的事業場所為10 ppm以下和3 ppm以下）。[1]自家設備屬於哪一類別，需直接在附表8中確認。
美國EPA在2015年煉油設施MACT（Refinery MACT 2）修正中，要求FCC設備進行一次HCN排放測試，期限為2017年8月1日。[6]本文將其介紹為一次性測試義務，而非排放限值。
| 類別 | 對象 | 標準 | 依據 |
|---|---|---|---|
| 韓國一般（2020年1月1日起） | 丙烯腈製造設施廢氣焚化設施／其他排放設施 | 8 ppm以下／4 ppm以下 | 韓國《大氣環境保全法施行規則》附表8[1] |
| 韓國年排放10噸以上 | 單一特定大氣有害物質年排放10噸以上的事業場所（與上同樣兩個類別） | 6 ppm以下／2 ppm以下 | 附表8[1] |
| 韓國2019年以前 | 丙烯腈製造設施廢氣焚化設施／其他排放設施（年排放10噸以上事業場所為10／3 ppm） | 10 ppm以下／5 ppm以下 | 附表8[1] |
| 美國FCC | FCC設備 | HCN排放測試1次（2017年8月1日前） | 80 FR 75178（2015）[6] |
03 · OPTIONS
HCN處理方式有哪些？
本文將處理方式分為燃燒、觸媒水解、觸媒氧化、吸附（＋觸媒）、鹼液洗滌和觸媒濾袋六種。Concawe指出，既有廢氣處理技術並非專為控制HCN排放而設計，[4]因此應先確認各方式的溫度範圍和殘留副產物。
在CO鍋爐或焚化設施中燃燒。
在風管中段設置固定床觸媒。
以鹼液洗滌廢氣。
在袋式集塵器內濾袋的位置進行處理。
圖2. 各HCN處理方式的安裝位置（示意圖）
資料來源：依MICROONE股份有限公司自有技術資料 · AI輔助示意圖 · 與實際形狀、尺寸不同
燃燒（CO鍋爐、焚化）：HCN轉變為NOx
燃燒會氧化還原性含氮物質。不過，經過CO鍋爐的FCC煙囪中主要剩下SOx和NOx，[2]也有資料指出HCN會轉變為NOx。[3][7]燃燒能減少HCN，但隨之需要管理NOx。
觸媒水解：HCN轉變為NH₃和CO
HCN與水蒸氣反應生成NH₃和CO（HCN + H₂O → NH₃ + CO）。[8]TiO₂（銳鈦礦）的活性約為Al₂O₃的2倍。[8]Cu–Ni/γ-Al₂O₃觸媒在100～500°C的試驗中，作者認為400°C為最佳溫度，在H₂O/HCN體積比150的條件下去除率達到接近99%的最高值。[9]有氧氣存在時，HCN去除率和NOx生成增加，NH₃生成減少。[9]以上均為實驗室結果，並非商用性能。
觸媒氧化：250°C以上轉化率高，副產物為N₂O、NOx
0.5% Pt/Al₂O₃觸媒在250°C以上HCN轉化率達到95%，產物中觀察到N₂O、NO、NO₂。[10]Pt、Pd系在約250～300°C以上活性較高，但會副產N₂O和NOx；也有報告指出Cu-ZSM-5等在相近轉化率下N₂選擇性更好。[8]
吸附（＋觸媒）：擔載銅的活性碳觸媒為200～350°C
擔載銅的活性碳（AC-Cu）在200～350°C下HCN轉化率超過96%，副產物為N₂O和NOx（量依條件而異）。[11]（作者將其解釋為觸媒水解與氧化）
鹼液洗滌：伴隨藥劑消耗與廢水
某專利的背景說明指出，強鹼洗滌是完全去除HCN的方法之一，但也會吸收CO₂，導致藥劑消耗增大。[7]這一點不能推及所有洗滌製程；由於氰化物會轉移到洗滌液中，需要一併考量廢水處理設施。
觸媒濾袋：在袋式集塵器內同時處理粉塵與HCN
MICROONE股份有限公司將觸媒濾袋說明為：在已有袋式集塵器且廢氣溫度合適時，以更換濾袋為主，在同一設備中同時處理粉塵與HCN的方式。CataFill™的適用溫度為廢氣120～200°C，結構可在技術研究所觸媒濾袋頁面查看。
04 · COMPARISON
處理方式應依據什麼來選擇？
先以廢氣溫度縮小範圍，再依副產物能否處理和安裝空間進行篩選。
- 溫度： 將表3中的文獻溫度與廢氣溫度對照。
- 氧氣與水分： 水解中水蒸氣是反應物，有氧氣時NOx可能增加。[9]
- NOx： 有NOx時，由HCN生成的NH₃可經SCR反應轉變為N₂。[8]
- 粉塵與毒化： 確認是否有粉塵以及可能使觸媒毒化的成分。
- 空間： 確認是否有放置反應器、吸附塔、洗滌塔的位置。
| 方式 | 溫度（文獻試驗條件／產品適用範圍） | 主要副產物 | 額外空間 | 既有設備改造 |
|---|---|---|---|---|
| 燃燒 | 依設備而定 | NOx | 依設備而定（取決於能否利用既有CO鍋爐或焚化設施） | 接近新設 |
| 觸媒水解 | 100～500°C試驗，400°C最佳[9] | NH₃ | 反應器 | 風管改造 |
| 觸媒氧化 | 250°C以上[10] | N₂O、NOx | 反應器 | 風管改造 |
| 吸附（＋觸媒） | 200～350°C[11] | N₂O、NOx | 吸附塔 | 風管改造 |
| 鹼液洗滌 | 濕式 | 含氰廢水 | 洗滌塔與廢水設施 | 接近新設 |
| 觸媒濾袋 | CataFill™適用溫度120～200°C | 依觸媒配置而定 | 在袋式集塵器內處理 | 以更換濾袋為主（已有袋式集塵器時，需確認濾袋骨架與壓差） |
不適合使用觸媒濾袋的情況
- 沒有袋式集塵器的製程： 沒有可更換濾袋的位置，應考慮固定床觸媒或燃燒。
- 廢氣不在120～200°C範圍內的製程： 與其他方式進行比較。
- 沒有副產物處理計畫時： 依觸媒配置，可能殘留NH₃或NOx，需一併決定處理方法。
能否改造可參閱專欄「既有袋式集塵器可以改用觸媒濾袋嗎？」，同時處理粉塵與NOx的原理可參閱專欄「觸媒過濾如何同時處理粉塵與NOx？」。檢查項目整理在工程指南中。
選擇前要確認的事：從量測開始
- 同時量測： 同時量測HCN、NOx、NH₃、O₂、H₂O和溫度。氧氣增加時，HCN雖會下降，NOx卻可能上升。[9]
- 了解幹擾： 鹼液吸收法（OTM-29）會受CO₂和硫化物幹擾，FTIR會受水分和採樣管線冷點影響而產生誤差，因此需要有經驗的檢測機構。[3]
- 前後比較： 燃燒方式或有無CO鍋爐都會改變HCN，因此應在操作變更前後以同一方法進行比較量測。[4][3]
- 依結果決定： 若超過標準，先從表3中比較適合溫度的方式，並一併評估處理殘留副產物的設備。標準值與判斷由各現場負責人決定。
平整貼合在觸媒不織布上的薄膜。
擔載觸媒的PTFE不織布。
廢氣中所含的HCN。
水解型觸媒可能產生的副產物，依觸媒配置而異。
圖3. 觸媒濾袋袋壁剖面示意圖
資料來源：依MICROONE股份有限公司自有技術資料 · AI輔助示意圖 · 與實際形狀、尺寸不同
05 · FIELD CASE
在韓國工廠是如何應用的？
2026年，MICROONE股份有限公司向韓國某大型企業的煉油與石化工廠交付840支CataFill™-DHX，使原本排放的HCN降低90%以上。觸媒可商業供應DeNOx和DeHCN，CO等則以客製設計進行評估。此實績為該現場的結果，應用前應先確認廢氣溫度、氧氣與水分、NOx以及袋式集塵器配置。
FAQ
常見問題
煙囪中的HCN如何量測？
採用鹼液吸收法（OTM-29）或FTIR量測。兩種方法都有CO₂與硫化物、水分、採樣管線冷點等幹擾，因此需要有經驗的檢測機構。
有CO鍋爐的話，HCN也會減少嗎？
可能會減少。不過，在CO鍋爐中部分HCN可能轉變為NOx，因此需要一併考量NOx管理。
水解生成的NH₃會怎樣？
NH₃可能殘留在廢氣中，有氧氣時部分會被氧化，使NOx增加。若同時有NOx存在，可經SCR反應轉變為N₂。
年排放10噸以上事業場所的標準更嚴格嗎？
是的。依韓國標準，適用2 ppm（焚化設施6 ppm），而非一般標準的4 ppm（焚化設施8 ppm）。適用類別請在附表8中確認。
- 韓國國家法令資訊中心，《大氣環境保全法施行規則》（대기환경보전법 시행규칙）附表8 大氣污染物排放容許標準（2026年11月4日修正，氣候能源環境部令第67號）。 連結
- Johnson Matthey，「HCN and NOx control strategies in the FCC」，Digital Refining。製造商資料（僅用於說明HCN生成原理） 連結
- TRC Solutions，「Measurement of Hydrogen Cyanide Air Emissions in Refinery Operations」，IPEC 2016。 連結
- Concawe，「An overview of HCN emissions from FCCUs and their potential impacts on human health」，Report 1/19，2019年。 連結
- 歐洲環境署（EEA），「EMEP/CORINAIR Emission Inventory Guidebook, B4520 Acrylonitrile」，2006年。 連結
- 美國EPA，「Petroleum Refinery Sector Risk and Technology Review and New Source Performance Standards」，80 Federal Register 75178，2015年。 連結
- Degussa GmbH，「Process for the separation of hydrogen cyanide from gases and waste gases」，US 5,200,161，1993年。 連結
- Kröcher, O., Elsener, M.，「Hydrolysis and oxidation of gaseous HCN over heterogeneous catalysts」，Applied Catalysis B: Environmental 92, 75–89，2009年。 連結
- 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。 連結
- 「Catalytic oxidation of HCN over a 0.5% Pt/Al2O3 catalyst」，Applied Catalysis B: Environmental 65, 282–290，2006年。 連結
- 「Coupling catalytic hydrolysis and oxidation on metal-modified activated carbon for HCN removal」，RSC Advances 6, 57108–57116，2016年。 連結