甲醇精餾含VOCs廢氣回收治理

解紅光

(山西陽煤豐喜肥業(yè)(集團)有限責任公司臨猗分公司，山西 臨猗 044100)

引 言

臨猗分公司一期10萬t年處理量為13萬t粗甲醇，產品量為12萬t精甲醇，于2006年1月14日投產。二期20萬t年處理量為26萬t粗甲醇，產品量為24萬t精甲醇，于2008年6月7日投產,兩套系統(tǒng)共產生含VOCs廢氣700 m3/h。

VOC是揮發(fā)性有機化合物(volatile organic compounds)。它是一類有機化合物的總稱，不同組織對其的定義也不同。沸點在50 ℃～250 ℃的化合物，室溫下飽和蒸汽壓超過133.32 Pa，在常溫下以蒸汽形式存在于空氣中的一類有機物被世界衛(wèi)生組織的定義VOC。2010年，環(huán)境保護部等部門聯(lián)合發(fā)行《關于推進大氣污染聯(lián)防聯(lián)控工作改善區(qū)域空氣質量的指導意見》白皮書，國務院辦公廳轉發(fā)要求各級政府部門與工廠企業(yè)嚴格執(zhí)行此標準。自此VOC污染控制正式從小作坊簡單治理走向政企合作、從幕后走向前臺，稱為環(huán)境保護工作的主要目標。全球就VOC的治理展開了浩蕩的嚴抓嚴管行動。為此，研發(fā)VOC控制高效最優(yōu)技術已成為解決VOC污染的必由之路[1]。

1 污染物成份分析

甲醇精餾現(xiàn)場粗、精甲醇計量槽、精餾裝置系統(tǒng)不凝氣(含VOCs廢氣)，廢氣組份有甲醇、氫氣、一氧化碳、二氧化碳、二甲醚、甲銨，含量在80%左右[2]。

2 治理方法及可行性分析

2.1 治理方法

統(tǒng)一收集后送鍋爐焚燒處理。就目前來說，PM2.5作為細小微粒的代表，已然成為中國城市普遍存在的重要污染源之一。PM2.5形成之初，存在一種重要的前體物——揮發(fā)性有機物(VOC)。由于它的種種變化，顆粒物污染治理越來越嚴重。要治理PM2.5，治理VOC已經成為不可避免一步。揮發(fā)性有機物的治理分為源頭控制和末端治理兩大類，源頭控制由于牽涉面廣、技術、工藝要求高，目前難以進行。末端治理技術按其目的不同分為回收法和銷毀法兩大類?；厥辗òǎ何郊夹g、冷凝技術、膜分離技術；銷毀法包括：催化燃燒技術、熱力焚燒技術、生物技術、等離子交換技術、光催化技術。上述技術各有優(yōu)缺點，廠家多采用焚燒處理的方式，使有機廢氣徹底分解[3]。

2.2 可行性

甲醇貯槽呼吸閥呼出的含甲醇廢氣的最大量為300 m3/h，甲醇精餾冷凝器排出的含甲醇不凝氣的最大量400 m3/h。鍋爐鼓風機吸入空氣量75 000 m3/h，含甲醇廢氣體積濃度為0.9%，甲醇的爆炸極限為5.5%～44%，正常運行不會達到爆炸極限，正常運行是安全的。甲醇廢氣送鍋爐風機吸入口再次稀釋后送鍋爐系統(tǒng)燃燒在理論上是安全的[4]。

3 工藝流程敘述

3.1 二期精餾VOCs外送流程

預精餾塔的不凝性氣體經預塔液封槽后，脫除不凝氣中少量的甲醇后與常壓精餾塔液封槽放空氣體一并進入放空總管。在管道的進出口設阻火器，阻斷設備之間的安全隱患。送至鍋爐風機的吸入口，含甲醇廢氣隨鍋爐鼓風機吸入的空氣一起進入鍋爐燃燒系統(tǒng)燃燒。燃燒后的氣體通過鍋爐后續(xù)的除塵、脫硫脫硝系統(tǒng)處理合格后高空排放。當鍋爐故障異常時安全聯(lián)鎖自動切換為現(xiàn)場高點放空。

3.2 甲醇計量槽VOCs外送流程

采用氮封的方式維持甲醇儲罐內外壓力的平衡，采用帶呼出管的阻火型呼吸閥將粗甲醇A槽、B槽、C槽、D槽呼出的廢氣收集輸送至鍋爐風機的吸入口，含甲醇廢氣隨鍋爐鼓風機吸入的空氣一起進入鍋爐燃燒系統(tǒng)燃燒，燃燒后的氣體通過鍋爐后續(xù)的除塵、脫硫脫硝系統(tǒng)處理合格后高空排放。當鍋爐故障異常時安全聯(lián)鎖自動切換為現(xiàn)場高點放空。

空分工段產生的污氮與密封氮氣，其中含有N2，采用15 m高排氣筒排入到大氣中。鍋爐燃燒將產生大量的煙氣，通過煙囪高空排放，其中含有大量的煙塵、SO2等，對于煙塵采用四電場電除塵器進行處理，其處理效率可達到99.8%以上，可保證達標排放；對于SO2采用石灰石爐內脫硫技術，也可保證其達標排放。為防止甲醇罐區(qū)的無組織泄漏，采用立式拱頂罐，常壓氮封儲存、甲醇罐頂設有噴淋管線，夏季噴淋降溫，防止蒸發(fā)[5]。

3.3 自控技術方案

在操作中采取一系列安全聯(lián)鎖措施，保證廢氣回收系統(tǒng)對工藝裝置的不利影響。正常開車時先開鍋爐鼓風機，再開廢氣回收閥門，停車時先關廢氣回收閥門，再停鍋爐鼓風機，保證管道系統(tǒng)甲醇不聚集，鍋爐鼓風機事故停車時聯(lián)鎖停廢氣回收系統(tǒng)。

通過以上措施，可以達到保護環(huán)境的目的。精餾過程中，預塔塔頂出來的含有甲醇和二甲醚的輕組分氣體。在設計中會將上述工藝廢氣經換熱作為燃料氣送到轉化爐燃燒提供熱源，這種方法既減輕了廢氣對環(huán)境的污染，又節(jié)約燃料。甲醇在精餾過程中正常情況下不會向大氣中排放有污染的氣體。只有裝置在動、靜密封點泄露時，主要污染物是CH3OH、CO、烴類等。在正常精餾過程中，裝置的泄露率要控制在0.05%以下，因此微量的泄露可以忽略，并且可以通過加強生產管理來進行控制。

4 對企業(yè)的生產、安全影響分析

可能存在的隱患：1) 因含VOCs廢氣內含有可燃性氣體，可能造成著火。2) 開停車操作不當，造成管道內可燃氣體聚集。3) 鍋爐鼓風機事故停車，造成管道內可燃氣體聚集。

具體處理措施：1) 在管道的進出口設阻火器，阻斷設備之間的安全隱患。2) 正常開車時先開鍋爐鼓風機，再開廢氣回收閥門，停車時先關廢氣回收閥門，再停鍋爐鼓風機，保證管道系統(tǒng)可燃氣體不聚集。3) 設置聯(lián)鎖緊急切斷閥，鍋爐鼓風機事故停車時聯(lián)鎖停廢氣回收系統(tǒng)。在操作中采取一系列安全聯(lián)鎖措施，保證廢氣回收系統(tǒng)對工藝裝置的不利影響。

能否達標排放和治理費用(設備投資和運行費用)的降低。在很多情況下需要采用組合治理技術才可以達到最佳的治理效果。組合治理技術可以充分利用各個單元治理技術的優(yōu)勢，形成優(yōu)勢互補，在保證達標排放的基礎上實現(xiàn)治理費用最小化。加強對原材料、半成品以及成品的環(huán)保標準規(guī)范，強化監(jiān)管力度，完善制度、標準、監(jiān)管措施等基礎工作，推動原材料生產企業(yè)的環(huán)?；M程，力爭從源頭上斬斷VOCs的來源；完善行業(yè)原輔料環(huán)保信息披露及交流機制，幫助上游企業(yè)提升產品的環(huán)保性管理水平，使中游企業(yè)能快速、精準地獲得需要的環(huán)保材料；推進新型環(huán)保技術的開發(fā)，降低VOCs預防與治理成本；探索新的VOCs預防、治理、回收模式，解決中小企業(yè)在技術、資金上的難題。對原輔材料供應商進行定期的環(huán)保評測，進行優(yōu)勝劣汰的選擇，堅決抵制不符合環(huán)保要求的原輔材料；企業(yè)經營中過程中獲得的原輔料環(huán)保信息進行記錄，并適時通過行業(yè)平臺進行公布，以督促各原材料生產企業(yè)進行持續(xù)的環(huán)?；?。

5 結語

甲醇精餾行業(yè)的VOCs治理之路還很長，要實現(xiàn)對VOCs的根本治理，國家、行業(yè)以及企業(yè)需各司其職、通力合作，從源頭上進行預防才是VOCs治理的長久之計。甲醇精餾含VOCs廢氣回收治理，成功解決了現(xiàn)場無組織排放問題，建設了集團公司內VOCs回收示范工程，滿足國家環(huán)保排放標準。有效的緩解臨猗公司環(huán)保排放問題，減輕對周邊環(huán)境污染，對于當?shù)丨h(huán)境的保護具有不可估量的環(huán)境效益。