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再论焦化行业VOCs废气治理方案

文章出处:大辰环境 人气:发表时间:2020-04-24

近年来,焦化废气治理中三级洗涤(油洗+酸洗+碱洗)+活性炭吸附工艺”应用较为普遍,但结合持续性达标性、运行成本以及操作稳定安全等因素综合考虑,该工艺并非该行业的最佳解决工艺。因此,基于焦化各工段VOCs废气来源的复杂性和特异性,建议对焦化VOCs废气分段进行精细化治理。

对于焦化企业,负压煤气净化系统是焦炉化产回收必不可少的环节。因此,将具备回收条件的VOCs放散气引入负压煤气系统应是焦化企业优先考虑的工艺流程。 同时,不具备回收条件的VOCs放散气送入焦炉燃烧通常也是经济有效的措施。洗脱苯工段及苯储槽、装车等VOCs逸散气具有污染源密闭性好、污染物回收价值高等特点,具备引入煤气负压系统的条件或采取冷凝回收工艺进行回收条件。冷鼓、脱硫、硫铵工段排气主要载气为空气,氧含量高、浓度低、回收价值较低,可考虑作为焦炉助燃风通入焦炉高温燃烧处理。

放散气引入焦炉燃烧工艺

    焦化化产区域冷鼓、脱硫、硫铵工段废气经收集预处理后通入焦炉燃烧处理,具体采用“油洗+水洗+蒸汽加热+焦炉燃烧”工艺。放散气引入焦炉燃烧工艺的基本原理是将装置内VOCs放散气收集后,与空气混合通入焦炉作为助燃空气参与燃烧,在>1000℃条件下将VOCs氧化分解为无害物质净化去除。

    冷鼓工段机械化澄清槽、焦油槽、剩余氨水槽等设备放散气与脱硫、硫铵工段脱硫再生塔、清液缓冲槽、满流槽等设备放散气经分别收集汇总后送至油洗装置脱除高沸点污染物,以避免其结晶堵塞管道。经脱油处理后的废气送入冷凝水洗装置去除水溶性物质,避免管壁的腐蚀并降低废气温度,而后废气经蒸汽加热通过引风机送至焦炉所在区域。与循环烟气混合后采用支管形式将废气连接至焦炉机侧的开闭器进入焦炉配风系统,代替部分助燃空气进入焦炉燃烧,燃烧产生的烟气进入烟气净化装置并通过烟囱排放。



    放散气引入焦炉燃烧技术工艺流程简单、处理效率高,工艺流程的核心问题是确保系统的安全及避免影响焦炉性能, 为保证系统的安全稳定运行,采取以下措施:① 设置油洗、冷凝水洗及蒸汽加热的预处理方式,提前去除易结晶的高沸点物质并升高废气温度,高沸点物质的去除为避免其结晶堵塞管道、阀门及阻火器等系统组件,洗油洗用于吸收高沸点有机物质,冷凝水洗是为了降低废气温度,进一步冷凝去除高沸点物质并吸收水溶性物质,蒸汽加热用于提升废气整体温度防止废气持续降温引起的剩余少量高沸点物质析出,预处理后的废气设置管道保持温度。② 逸散气通过连接焦炉开闭器的方式进入焦炉,设置2根废气主管,分别接入焦炉机侧奇偶编号开闭器,2根主管分别安装切断阀并与焦炉换向系统联锁,保持废气转换与焦炉交换机同步,避免因焦炉换向引起串气风险。③ 为确保尾气进入焦炉焚烧的安全性,在焦炉前废气总管上设置挥发性有机物检测仪并联锁至紧急开闭阀,实时监测易燃易爆组分的浓度,浓度超限即放散避免引发安全事故,同时引入焦炉循环烟气至废气支管道,进一步稀释进入焦炉前废气浓度,确保系统安全运行,3项措施可有效保证废气治理系统和焦炉系统安全稳定运行,废气中有害成分基本可得到无害化、完全净化。

放散气引入负压系统工艺

    粗苯工段放散气可采用负压回收工艺进行治理。放散气引入负压系统处理工艺的基本原理是将装置内VOCs放散气收集后,利用煤气净化装置鼓风机前的负压将VOCs放散气引入煤气净化系统中,依托煤气净化的脱氨、洗脱苯和脱硫等设备处理VOCs。

    根据槽罐设备内介质特性及其体系压力,采用氮气密封保护系统与压力自动分程调节控制放散气压力,以维持放散气低氧含量及集气管道压力平稳,氮气保护系统采用接入呼吸阀吸入管的型式,槽罐负压高时充入氮气, 粗苯工段产生的放散气经微负压收集后,引入安装蒸汽伴热的收集总管,经在线含氧分析合格后送至冷鼓风机前荒煤气管道内,放散气经煤气净化系统回收其挥发性组分。


    负压回收工艺过程简单,可实现污染物的零排放,其核心问题是确保管路系统及煤气系统的安全并避免集气管道压力剧烈波动。为实现系统安全稳定运行,采取如下措施:① 根据各槽罐设备压力体系设置压力自动分程调节系统,控制放散气压力平稳,同时设置放散气缓冲罐,用于平衡放散气总管压力,使所有逸散点的放散气均能稳定进入煤气净化系统。② 设置氮气密封保护系统,同时监测逸散气总管含氧量并联锁至切断阀,确保逸散气氧含量低于2%,避免因氧含量过高引起的煤气净化系统报警停车。③ 各槽罐集气支管及总管设置蒸汽伴热系统,同时设置管道吹扫与放空接口,以避免芳香烃衍生物形成的聚合物和萘结晶造成的管道及系统组件的堵塞。

3项措施可基本确保系统安全稳定运行,基本避免因负压回收工艺引起的安全性问题。

深冷冷凝回收+活性炭吸脱附工艺

    针对苯储槽大小呼吸及装车逸散气,因该排放源有瞬时性特征,在苯储槽进料或苯装车时,储罐呼吸阀或装车口苯的排放浓度瞬时急剧升高、排放量大,针对该排放源可考虑深冷冷凝回收进行资源化利用回收90%以上苯。根据安托因方程计算苯在不同温度下其饱和蒸汽浓度值,-80℃时其饱和蒸汽浓度为130mg/m3左右,可作为冷凝终点温度。整个系统通过深冷后,利用活性炭吸脱附系统将苯蒸气进行吸附处理实现达标排放,故设计”深冷冷凝回收+活性炭吸脱附”工艺处理储槽大小呼吸逸散气。此外,粗苯装车时利用蒸汽平衡系统实现装车逸散气回至储槽中。

粗苯储罐及装车废气治理工艺流程为:① 苯储槽进料时排放的废气经过接管呼吸阀呼出方向的管路,当管路上压力变送器感应到100Pa 时,自动开启密闭气相管路排气方向的阀门,储罐排放的油气输送到回收设备。② 从密闭气相管路输出的粗苯气,传输回收处理设备前端,压差感应器感应到管路压力100Pa时,启动引风机,粗苯气依次进入冷凝单元凝结器,冷凝至-80 ℃。分段冷凝液化,余气达标进入富集(吸附)单元。一级冷凝分为A、B 两个凝结器切换使用,是为了防止凝结器中因水蒸气/ 萘的物质凝结而堵塞设备。气体中易凝结物质由气体通道进入凝结器后迅速凝结,并由刮刀从凝结器表面刮除,刮下的结晶由收集槽收集,气体由收集槽上方排出, 由后端工序进行处理。③ 储罐系统静止排放的粗苯气,是随气温升高罐内液态气体体积膨胀所排放的粗苯气,此时回收设备不在运行状态,油气经过冷凝单元通道,直接进入富集单元的吸附床,粗苯组分被吸附剂吸附,空气达标。

生物滤池+焦炭吸附工艺
《关于推进实施钢铁行业超低排放的意见》(环大气【2019】35号)要求,炼焦工艺的酚氰废水预处理设施(调节池、气浮池、隔油池)应加盖并配套废气收集处理设施。
 
污水处理区域废气一般具有大风量、低浓度、高含水等特点,废气组分大多具有极低的臭味阈值,对污染物去除率要求较高。

  污水处理工段废气经加盖收集预处理后送入生物滤池净化,具体为“加盖收集+酸洗+碱洗+生物滤池+焦炭吸附”工艺。首先对污水处理工段设施设备进行加盖密闭,逸散气经收集汇总后送入酸洗塔、碱洗塔去除可溶性酸碱气体并经设备自带除雾器去除气流夹带的液滴,而后废气经过预喷淋增湿以满足微生物生长需要,经增湿后的废气通入生物过滤装置,在生物过滤装置内废气中的有害组分被附着于填料表面的微生物捕获并降解为CO2、H2O 或用于微生物生长代谢活动,对于少量疏水性较强未被微生物捕获的污染物质,最终被焦炭吸附装置吸附去除。

    生物滤池为该工艺核心,高微生物活性可提高系统效率,为实现废气的高效去除,需配置:① 设置酸洗碱洗的预处理方式,去除酸碱性物质,避免其对微生物菌群的冲击。② 增湿塔安装电加热器,用于低温气候加热废气至微生物适宜生存温度(20 - 40 ℃)。③ 填料采用无机矿质为主、有机成分为辅的混合方式添加,避免床层压实。④ 选用火山岩、松树皮、贝壳粉等作为填料主要成分,确保填料层具备较高的比表面积、pH缓冲能力、保湿能力及养分保持能力。4项措施可保障填料表面生成高密度的微生物菌群,从而使生物滤池具备高生物活性的同时具有高抗负荷及毒物冲击性能。另外,吸附饱和后的焦炭可回焦炉重新利用,基本无二次污染。总体来说,“加盖收集+酸洗+碱洗+生物滤池+焦炭吸附”工艺以酸洗、碱洗作为预处理,生物滤池作为污染物主要降解途径,焦炭吸附作为深度处理措施,可基本确保污染物安全、稳定的被完全净化。



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