山西焦化苯精制裝置VOCs治理方法研究

謝 偉

(山西焦化集團(tuán)綜合開發(fā)有限公司，山西 臨汾 041600)

引 言

根據(jù)目前對(duì)化工行業(yè)安全、環(huán)保的高壓狀態(tài)要求，山西焦化苯精制裝置區(qū)域內(nèi)13個(gè)槽罐未設(shè)計(jì)氮封裝置，放散氣通過(guò)通風(fēng)口外排，屬于VOCs無(wú)組織排放，不能滿足相關(guān)要求，因此，尋找出一條快速、安全、環(huán)保，且將罐區(qū)和裝置區(qū)周圍的苯、非甲烷總烴等監(jiān)測(cè)數(shù)值(苯為4 mg/m3、非甲烷總烴為80 mg/m3)均控制在指標(biāo)范圍內(nèi)的處理方法迫在眉睫。

1 研究的實(shí)際現(xiàn)狀

目前，山西焦化苯精制裝置儲(chǔ)罐均為內(nèi)浮頂結(jié)構(gòu)，其罐壁上部和罐頂設(shè)置有通氣孔。儲(chǔ)罐產(chǎn)生的揮發(fā)性有機(jī)物經(jīng)通氣孔直接溢散到大氣中污染環(huán)境。外界環(huán)境中的空氣也會(huì)經(jīng)通氣孔進(jìn)入儲(chǔ)罐，在儲(chǔ)罐內(nèi)浮頂上部與揮發(fā)的有機(jī)物形成可爆的危險(xiǎn)環(huán)境，罐區(qū)13個(gè)槽罐放散氣氣量約300 m3/h，具體數(shù)據(jù)如表1。

表1 罐區(qū)13個(gè)槽罐放散氣氣量統(tǒng)計(jì)表(依據(jù)設(shè)計(jì)測(cè)算值)

1.1 罐區(qū)各槽罐放散氣收集

為了避免揮發(fā)性有機(jī)物直接進(jìn)入大氣中，也防止爆炸環(huán)境的產(chǎn)生，各槽罐放散氣收集采取的方法為：

1)將罐壁及罐頂通氣孔全部封堵。

2)改為氮封結(jié)構(gòu)+呼吸閥，通過(guò)對(duì)氮?dú)庹{(diào)節(jié)閥、放散氣調(diào)節(jié)閥以及呼吸閥的控制，將各槽罐放散氣收集至罐區(qū)放散氣總管。正常情況下使用氮封組維持槽罐內(nèi)的壓力控制在0.1 kPa～0.3 kPa，當(dāng)氣相空間壓力大于0.3 kPa時(shí)，氮封進(jìn)氣閥關(guān)閉，停止氮?dú)夤?yīng)；當(dāng)氣相空間壓力低于0.1 kPa時(shí)，氮封進(jìn)氣閥開啟，開始補(bǔ)充氮?dú)猓划?dāng)氣相空間壓力大于0.5 kPa時(shí)，放散氣出氣閥打開，將放散氣排入罐區(qū)放散氣收集總管道。當(dāng)氣相空間壓力低于0.5 kPa時(shí)，放散氣出氣閥關(guān)閉。當(dāng)氣相空間壓力大于1 kPa時(shí)，防爆單呼閥打開，當(dāng)氣相空間壓力小于或等于1 kPa時(shí)，防爆單呼閥關(guān)閉。

1.2 裝置區(qū)真空尾氣、放散氣收集

裝置區(qū)真空尾氣和放散氣目前已統(tǒng)一收集送往地面火炬燃燒，將利用真空尾氣和放散氣的總管與VOCs收集總管相連，統(tǒng)一進(jìn)行收集。

2 放散氣收集后的處理方法研究

2.1 思路一

罐區(qū)儲(chǔ)罐放散氣送炭黑鍋爐(或焦?fàn)t)焚燒、裝置區(qū)放散氣和真空尾氣送吸煤氣總管。

1)罐區(qū)放散氣：罐區(qū)放散氣送炭黑鍋爐(或焦?fàn)t)焚燒。

各槽罐的放散氣匯集到罐區(qū)放散氣總管后，設(shè)置兩路管線，一路管線通過(guò)風(fēng)機(jī)，將放散氣統(tǒng)一送至炭黑鍋爐(或焦?fàn)t)進(jìn)行焚燒。一路管線引入地面火炬，非正常工況下使用。

此方法是要控制入鍋爐放散氣的配風(fēng)量，保證混合氣體的苯類物質(zhì)濃度控制在苯爆炸下限的20%。

2)裝置區(qū)放散氣和真空尾氣：裝置區(qū)放散氣和真空尾氣送吸煤氣總管。

裝置區(qū)的放散氣和真空尾氣匯集到放散氣總管后，放散氣總管與化產(chǎn)品回收廠三回收吸煤氣管道相連。表2為苯精制送化產(chǎn)品回收廠三回收車間吸煤氣總管的氣體。通過(guò)吸煤氣總管的負(fù)壓吸力將放散氣送往化產(chǎn)品回收廠三回收吸煤氣管道(入吸煤氣管道的VOCs收集總管路裝設(shè)氧含量檢測(cè)儀，氧氣含量達(dá)到0.5%報(bào)警，大于0.6%切斷至化產(chǎn)回收煤氣負(fù)壓系統(tǒng)氣動(dòng)閥，打開送現(xiàn)有火炬系統(tǒng)氣動(dòng)閥，保證不影響現(xiàn)有煤氣負(fù)壓系統(tǒng))。

表2 苯精制送化產(chǎn)品回收廠三回收車間吸煤氣總管的氣體

2.2 思路二

新建VOCs治理裝置處理。

1)各槽罐的放散氣匯集到放散氣總管后，放散氣總管內(nèi)的VOCs引入新建VOCs處理裝置，達(dá)標(biāo)后高空排放。

2)Vocs治理方法主要有吸附法、吸收法、冷凝法、膜分離法、生物法、低溫等離子法、光催法、直接氧化法、蓄熱氧化法、催化氧化法、蓄熱催化法。每種方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，現(xiàn)工程應(yīng)用中多采用組合法來(lái)滿足環(huán)保和安全要求。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，全廠統(tǒng)一治理優(yōu)先建議采用冷凝+催化氧化法，若罐區(qū)單獨(dú)治理建議優(yōu)先采用冷凝+吸附法。冷凝法主要用來(lái)回收廢氣中的有機(jī)物，催化氧化法是利用催化劑分解揮發(fā)性有機(jī)物，吸附法是用活性炭等吸附劑脫除揮發(fā)性有機(jī)物。

新增VOCs處理設(shè)施，費(fèi)用高，處理過(guò)程中產(chǎn)生廢水或固廢，處理后的廢氣不能確定達(dá)標(biāo)，且定期更換吸附劑費(fèi)用較高。

2.3 思路三

裝置區(qū)真空尾氣、放散氣保持原有處理工藝不變，繼續(xù)進(jìn)地面火炬燃燒排放；罐區(qū)各槽罐氮封后單獨(dú)收集送管式爐燃燒。

1)裝置區(qū)：裝置區(qū)真空尾氣、放散氣保持原有處理工藝不變，繼續(xù)入地面火炬燃燒排放。

2)罐區(qū)：罐區(qū)各槽罐氮封后單獨(dú)收集送管式爐燃燒(見圖1)。

圖1 罐區(qū)各槽罐氮封后單獨(dú)收集送管式爐燃燒示意圖

各槽罐的放散氣匯集到罐區(qū)放散氣總管后，設(shè)置兩路管線，一路管線通過(guò)風(fēng)機(jī)，將放散氣統(tǒng)一送至管式爐燃燒排放；一路管線引入地面火炬，非正常工況下使用。

此方法通過(guò)將收集后的氣體送入管式爐進(jìn)行焚燒，還可以回收一部分燃燒后的熱量。

2.4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)以上3個(gè)思路討論，第一種思路比較經(jīng)濟(jì)，現(xiàn)場(chǎng)不增加排放口，且安全系數(shù)較高,但真空尾氣和放散氣內(nèi)含有氮?dú)猓瑢?duì)甲醇系統(tǒng)的運(yùn)行有一定的影響；第二種思路，新增VOCs處理設(shè)施，投資費(fèi)用高，處理過(guò)程中產(chǎn)生廢水或固廢，且處理后的廢氣不能確定達(dá)標(biāo)，且定期更換吸附劑費(fèi)用較高，施工周期長(zhǎng)；第三種思路，僅對(duì)罐區(qū)氮封后的放散氣進(jìn)行處理，實(shí)施難度小，投資少，還可以回收一部分熱量，既經(jīng)濟(jì)又高效，建議采用第三種思路。

3 效益分析

基于一定的理論依據(jù)和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，終于找出一條既安全、環(huán)保，又可以回收一部分燃燒熱的處理方法，該方法消除了苯精制罐區(qū)放散氣無(wú)組織排放現(xiàn)象，減少了大氣污染物排放，滿足國(guó)家相關(guān)法律法規(guī)要求，同時(shí)改善了現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)環(huán)境，保障職工身體健康，既保證安全環(huán)保又挖潛了一定的經(jīng)濟(jì)效益。