粉煤鎖斗泄壓氣VOCs處理探討

高 翔，張斯娣

(陜西長(zhǎng)青能源化工有限公司， 陜西寶雞 721400)

近年來(lái)，隨著環(huán)保理念的不斷推行，揮發(fā)性有機(jī)廢氣(VOCs)已然成為目前環(huán)保治理的重要內(nèi)容。如何取得經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)境效益的和諧統(tǒng)一是每家化工企業(yè)現(xiàn)階段面臨的問(wèn)題。陜西長(zhǎng)青能源化工有限公司二期90萬(wàn)t/a煤制甲醇項(xiàng)目，其氣化裝置采用的是殼牌粉煤下行水激冷氣化技術(shù)，在U1200粉煤加壓及輸送系統(tǒng)中，粉煤鎖斗為高低壓交變?cè)O(shè)備，通過(guò)反復(fù)的“加壓→放料→泄壓→進(jìn)料→加壓”循環(huán)交變過(guò)程，完成氣化爐的連續(xù)供料。粉煤鎖斗的加壓介質(zhì)采用低溫甲醇洗工段產(chǎn)出的CO2，雖經(jīng)粉煤鎖斗中的粉煤可吸收減少CO2中部分甲醇，但粉煤鎖斗泄壓氣中的甲醇質(zhì)量濃度仍不能滿足GB 31571—2015 《石油化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》要求(≤50 mg/m3)，因此不能直接排放至大氣。調(diào)研以往同類(lèi)裝置后，發(fā)現(xiàn)此處泄壓氣均未直接排至大氣，在環(huán)保政策愈加嚴(yán)厲的狀況下，需要改造治理。針對(duì)粉煤鎖斗泄壓氣中VOCs污染治理進(jìn)行探討，使其排放達(dá)到或優(yōu)于國(guó)家或地區(qū)相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求。

1 VOCs廢氣污染主要治理技術(shù)

我國(guó)在VOCs治理方面的工程應(yīng)用實(shí)例較少。目前國(guó)內(nèi)外采用的VOCs廢氣治理技術(shù)主要有洗滌吸收法、直接活性炭吸附法、復(fù)合光催化法、離子除臭法、微生物降解法、臭氧法(復(fù)合活性氧法)、燃燒法及冷凝法8種[1-2]。對(duì)此從治理原理、運(yùn)行成本、投資成本、應(yīng)用情況及所存在的問(wèn)題進(jìn)行對(duì)比分析，結(jié)果見(jiàn)表1[3-6]。

表1 廢氣VOCs處理技術(shù)比較

2 洗滌吸收法工藝路線及應(yīng)用

2.1 工藝路線

根據(jù)各種VOCs治理技術(shù)的比較，同時(shí)基于甲醇?xì)怏w易溶于水的特性，針對(duì)粉煤鎖斗泄壓氣中的甲醇廢氣，推薦采用洗滌吸收法的處理工藝。具體工藝路線如下：

在每臺(tái)氣化爐(S1201)附近增設(shè)水洗塔，將U1200粉煤加壓輸送單元(S1201A/B)出口排放氣管線合并后送水洗塔洗滌后再排放。通過(guò)洗滌保證出水洗塔的氣體中甲醇質(zhì)量濃度達(dá)標(biāo)。

2.2 實(shí)際應(yīng)用

將S1201A/B的出口排放氣管線合并后從水洗塔底部進(jìn)入，水洗塔頂部噴淋的循環(huán)水與其逆向而上的排放氣在水洗塔填料層充分接觸，排放氣中的甲醇?xì)怏w被循環(huán)水吸收后大部分被循環(huán)利用，小部分排至沉降槽。當(dāng)循環(huán)水儲(chǔ)罐液位低于設(shè)定值時(shí)，新鮮水自動(dòng)補(bǔ)充。最終循環(huán)水中的甲醇隨外排黑水去污水處理裝置后，作為序列間歇式活性污泥法(SBR)中的碳源被分解利用(見(jiàn)圖1)。

圖1 粉煤鎖斗泄壓氣VOCs處理系統(tǒng)

3 洗滌吸收法工藝分析

3.1 工藝優(yōu)勢(shì)

(1) 粉煤鎖斗泄壓氣氣量大(高達(dá)7萬(wàn)m3/h左右)、甲醇含量低不宜回收，采用洗滌吸收法工藝，安全穩(wěn)定、工藝簡(jiǎn)單、操作維護(hù)方便。

(2) 用水作為吸收劑，成本低且吸收性能好；同時(shí)含甲醇的廢水可以作為SBR中的碳源被分解利用，沒(méi)有二次污染；吸收過(guò)程熱效應(yīng)不明顯，甲醇吸收率高。

(3) 裝置采用可編程邏輯控制器(PLC)控制，自動(dòng)化程度較高，操作維護(hù)方便且勞動(dòng)強(qiáng)度小。

3.2 成本分析

3.2.1 投資成本

本處理裝置由水洗塔、循環(huán)水儲(chǔ)罐、循環(huán)水泵、管道、閥門(mén)等組成，無(wú)進(jìn)口設(shè)備。設(shè)備少且簡(jiǎn)單，制造成本及維修費(fèi)用較低。

3.2.2 運(yùn)行成本

本處理裝置主要能耗來(lái)自循環(huán)水泵，由于其不是一直在運(yùn)行，并且通過(guò)變頻調(diào)節(jié)，所以整套裝置能耗很低。吸收劑采用新鮮水，可循環(huán)利用，相比其他催化劑、藥劑來(lái)源方便且價(jià)格便宜。

4 效益分析

如果甲醇廢氣不治理，不僅環(huán)保檢查通不過(guò)，還要受到環(huán)境執(zhí)法的處罰，會(huì)給企業(yè)帶來(lái)無(wú)法預(yù)估的經(jīng)濟(jì)損失。放空前采取水洗處理，大大降低了VOCs廢氣的排放濃度，很好地改善了現(xiàn)場(chǎng)的作業(yè)環(huán)境，并避免了亂排VOCs廢氣導(dǎo)致的人身安全隱患。

5 結(jié)語(yǔ)

在環(huán)保政策愈加嚴(yán)格的情況下，同類(lèi)裝置粉煤鎖斗泄壓氣都需要治理。針對(duì)在建的煤制甲醇項(xiàng)目，分析了煤粉鎖斗泄壓氣VOCs廢氣治理采用的洗滌吸收法工藝路線，為推動(dòng)粉煤氣化裝置VOCs廢氣治理技術(shù)高效發(fā)展提供技術(shù)保障。