焦化廠(chǎng)有機廢氣處理工藝淺談

煤化工作為傳統重工業(yè)性行業(yè)，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中很容易產(chǎn)生各種尾氣，因此煤化工（焦化）也是VOCs產(chǎn)生的主要領(lǐng)域之一。煉焦及后續煤氣凈化涉及到的眾多化工介質(zhì)中含有大量的VOCs。
在焦化生產(chǎn)過(guò)程中，由于介質(zhì)流動(dòng)、溫度及壓力的變化，極易出現含有VOCs的尾氣逸散。這些逸散尾氣組成復雜，含有不同刺激性、腐蝕性、惡臭甚至致癌致畸的有害成分，是焦化廠(chǎng)異味的主要來(lái)源。
尾氣的排放不僅嚴重污染環(huán)境，影響員工身心健康，加劇裝置腐蝕，而且會(huì )造成資源浪費，如果處置不當，還存在燃燒爆炸的安全風(fēng)險。
《煉焦工業(yè)污染物排放標準》（GB16171-2012）對大氣污染特別排放限值提出了嚴格的要求。
1、焦化廠(chǎng)VOCs的來(lái)源與組成
VOCs成分復雜，目前已經(jīng)監測出的VOCs有300 多種，主要來(lái)自建筑裝飾、有機化工、鋼鐵冶金，石油石化、包裝印刷、表面涂裝等行業(yè)。在以往的VOCs治理中，焦化廠(chǎng)很少進(jìn)行處理，但實(shí)際上焦化在鋼鐵冶金企業(yè)中必不可少，在生產(chǎn)過(guò)程中會(huì )產(chǎn)生各種各樣的異味，不僅污染環(huán)境，同時(shí)對員工的身體也造成潛在的危害。
焦化廠(chǎng)的工藝流程包括煤的高溫干餾，主要原料是煤，一般采用的是配合煤。配合煤作為化合物里面的成分，其組成并不固定。
在整個(gè)工藝過(guò)程中煉焦、回收是產(chǎn)生VOCs最多的車(chē)間，尤其在回收區域更為嚴重，因此對于焦化廠(chǎng)的VOCs治理主要集中在回收區域。煉焦的除塵裝置效果理想可以減少很大一部分VOCs的外排，而回收區域涉及的設備眾多，各種罐體的放散氣直接連通大氣，產(chǎn)生的異味嚴重。
氨水、焦油、萘、酚、氰化物、甲烷類(lèi)烴等物質(zhì)會(huì )逸散到大氣中，特別是苯、硫化氫等物質(zhì)，更是具有強烈的毒性，污染環(huán)境，嚴重影響環(huán)境和毒害操作工人的身體。
2、焦化廠(chǎng)VOCs的治理措施
和其他環(huán)境治理措施類(lèi)似，焦化廠(chǎng)尾氣治理仍然要遵循“源頭減量、過(guò)程控制、末端治理”的總體思路。采用先進(jìn)工藝裝備，淘汰落后生產(chǎn)工藝，減少“跑冒滴漏”，實(shí)現源頭尾氣減量。同時(shí)，要提高生產(chǎn)管理水平，減少操作維護不當產(chǎn)生的尾氣排放，采取適當的治理措施，將產(chǎn)生的尾氣加以回收或處理。
焦化廠(chǎng)生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生的尾氣種類(lèi)繁多、性質(zhì)各異，發(fā)生源的特點(diǎn)亦不相同。根據其各自的特點(diǎn)，處理方法也多種多樣。
目前常用的方法主要有化學(xué)吸收法、物理吸附法、冷凝回收法、燃燒法、催化分解法、氮封法以及通過(guò)壓力平衡系統引入煤氣負壓管網(wǎng)回收等。
目前大部分焦化廠(chǎng)在設計時(shí)都設計有有害尾氣回收管道系統，在施工時(shí)已裝配有害尾氣回收系統，鼓風(fēng)、粗苯、油庫等槽放散尾氣均接入了鼓風(fēng)機前負壓管道。但由于安全原因，都沒(méi)有很好地發(fā)揮作用。
一些單位在進(jìn)行有害尾氣治理時(shí)，采用洗滌吸附法、吸附燃燒法、洗滌氧化法、吸收法等，尾氣治理工藝各有特點(diǎn)，效果各異，投資費用及運行費用也差別較大。
VOCs作為環(huán)保指標，之前很少在焦化廠(chǎng)中進(jìn)行治理。但隨著(zhù)國家環(huán)保形勢的加劇，民眾對于環(huán)保的意識也在提高，企業(yè)投入資金和技術(shù)對VOCs的排放進(jìn)行治理，可以減少企業(yè)對環(huán)境的污染程度和范圍。
3、焦化廠(chǎng)密閉槽體VOCs的治理
焦化廠(chǎng)的VOCs主要集中于回收區域，回收區域涉及范圍很廣，大致分為氨硫、粗苯、鼓風(fēng)冷凝、洗滌、精脫硫、儲備站、油庫等工段。其中粗苯、鼓風(fēng)冷凝、洗滌、油庫都有槽體。
之前的工藝是每個(gè)槽體放散氣直接連通大氣來(lái)保證槽體內的壓力平衡，同時(shí)槽體內還有物料的進(jìn)出。對于這種槽體的放散氣有很多種治理方法，但是考慮性?xún)r(jià)比，操作方便，投資小，真正實(shí)現零排放。
一般都采用氮氣密封然后全負壓返回煤氣系統的處理工藝。此工藝需要槽體的密封效果好，這樣空氣不容易進(jìn)入負壓區，可以更好地控制煤氣的含氧量。
3.1放散氣全負壓返回煤氣系統工作原理
首先對封閉式槽體安裝開(kāi)閉式氮封裝置，當槽體進(jìn)出料作業(yè)時(shí)，氮封閥進(jìn)行供氮與泄氮作業(yè)，泄氮時(shí)部分尾氣隨氮氣排出。將封閉式槽體放散閥接入負壓系統，在風(fēng)機前安裝一套微負壓控氧裝置，設定一定的壓力，剛好將這些槽體排出的尾氣吸入負壓系統，而不至于在風(fēng)機壓力變化時(shí)將過(guò)多的氧氣吸入到負壓系統，從而產(chǎn)生安全隱患。
氮封技術(shù)主要是應用于庫區槽罐的密封。槽內液位下降或溫度降低時(shí)利用氮氣補充槽內氣體空間。通過(guò)氮氣充滿(mǎn)槽內液位上方，阻止液體介質(zhì)持續氣化，抑制介質(zhì)氣化逸出。
當槽體進(jìn)料液位上升或溫度升高造成槽內氣體壓力升高時(shí)，泄氮閥打開(kāi)，氮氣逸出，從而保持槽內壓力平衡。該方法可有效減少庫存槽罐作業(yè)過(guò)程中的尾氣排放，也有利于提高槽罐本質(zhì)安全水平。
另外，氮氣屬于惰性氣體，與氧氣反應條件為4000oC電弧環(huán)境，因此不必考慮氮封廢氣發(fā)生化學(xué)反應對煤氣系統造成的不利影響。同時(shí)，氮封處理引入煤氣系統的廢氣量很少（最大量不到1000m3)，對煤氣系統管道也不會(huì )產(chǎn)生不利影響。
具體工作原理：
（1） 設定微負壓控氧裝置前管道吸力為-100-200Pa，槽體放散口吸力為0~-50Pa，根據槽體至鼓風(fēng)機前微負壓控氧裝置前的管道長(cháng)度，管道長(cháng)度不同，阻力不同，用槽體上閥門(mén)開(kāi)度調節槽體放散口吸力為設定值；
（2） 微負壓控氧裝置接入鼓風(fēng)機回流管道上或者風(fēng)機前管道上，通過(guò)調節閥調節微負壓控氧裝置的吸力在-1000~-5000Pa；
（3）微負壓控氧裝置內部特殊結構，由吸入管、限壓水封艙、氣體水封、真空艙、折流板、調節閥、回流管、真空計、溢流管、補水管等構成，進(jìn)口管內氣體在負壓作用下，沖破水封進(jìn)入真空部分，被吸入鼓風(fēng)機煤氣管道，水封高度隨著(zhù)吸力的變化而變化，回收尾氣剛好能沖破水封進(jìn)行真空系統，保持有害尾氣管道吸力恒定，氣體帶走的水汽在折流板處被冷凝下來(lái)進(jìn)入回流管，回到水封系統，有一部分水汽被氣體帶入煤氣，這時(shí)需用補水管補充，保證水封的高度。全程無(wú)排放，無(wú)泄漏，安全可靠，真正實(shí)現了零排放治理化產(chǎn)尾氣。
各槽體放散口吸力設定為-100~0Pa，根據管道長(cháng)度、口徑、阻力情況來(lái)設定各放散口吸力，槽體安裝開(kāi)閉式供氮閥、泄氮閥，用變頻控制器調節風(fēng)機轉速，各點(diǎn)用調節閥調節吸力，保證氣體不會(huì )逸散到大氣中，同時(shí)，又能保證保持足夠的吸力。
該工藝全部采用12# 控制，選用自動(dòng)化程度較高的設備，信號接入化產(chǎn)中控室中控系統，由中控室人員操作，不再另增加操作人員。為防止管道堵塞，在廢氣收集管道上加裝蒸汽清掃管道，定期進(jìn)行蒸汽沖掃。
工藝流程見(jiàn)圖1：

3.2敞開(kāi)式有害尾氣排放點(diǎn)逸散氣處理
這些區域分布較廣，收集尾氣比較困難，各個(gè)廢氣排放點(diǎn)形狀各異，需要制作不同的尾氣收集裝置，相比而言最經(jīng)濟實(shí)用的是采取洗滌法來(lái)對尾氣進(jìn)行處理。尾氣主要含氨、非甲烷總烴、硫化氫、萘、酚、苯類(lèi)等有機物質(zhì)。首先將此類(lèi)廢氣進(jìn)行收集，經(jīng)管道引入洗滌塔，洗滌塔分為二次洗滌，下層使用冷凝液循環(huán)噴灑，除去廢氣中的苯類(lèi)有機物，借由傳質(zhì)吸收原理，以組分分壓壓差作為吸收推動(dòng)力，嚴格控制操作壓力和溫度等操作因素，以達到較好的吸收效果。上段使用蒸氨廢水洗滌，通過(guò)對操作狀態(tài)的控制，對廢氣中的殘余有機物質(zhì)達到吸收的目的。
由于各排放點(diǎn)形狀各異，大小不同，大多屬于敞開(kāi)式排放點(diǎn)，需要根據每一個(gè)排放點(diǎn)的具體情況設計制作相應的收集裝置，需要功率匹配的風(fēng)機，通過(guò)變頻器調節風(fēng)機轉速來(lái)保證有害氣體的全部收集。處理后的廢氣送焦爐煙囪與焦爐廢氣一起排放或者可以直接排放。
工藝流程見(jiàn)圖2：

4、系統調試和運行情況
公司響應國家環(huán)保號召，在回收區域進(jìn)行VOCs治理措施。采用回鼓風(fēng)機前負壓區工藝，自7月調試運行以來(lái)，系統運行狀態(tài)良好，但也出現了一些實(shí)際問(wèn)題。
調試過(guò)程中，對于每一個(gè)控制單元，都能很好地控制罐體壓力。由于負壓區吸力較大，罐體壓力需要用氮氣來(lái)維持壓力穩定。運行中發(fā)現氮氣消耗量很大，經(jīng)過(guò)與設計方的研究，決定把回負壓區的總閥門(mén)關(guān)到很小，由閥門(mén)控制罐體內壓力的穩定，進(jìn)一步減少氮氣消耗，同時(shí)通過(guò)與現場(chǎng)比對，把每個(gè)罐體的壓力設置在合理范圍內，避免罐體壓力變化太大，對生產(chǎn)產(chǎn)生不利影響。
5、結論
隨著(zhù)國內對環(huán)境質(zhì)量要求的不斷提高，逐步展開(kāi)了對揮發(fā)性有機物VOCs的治理工作，特別是在焦化行業(yè)，在生產(chǎn)過(guò)程中進(jìn)行管控，避免了先污染后治理的弊端。
VOCs治理可以在焦化行業(yè)中進(jìn)行推廣，以減少生產(chǎn)過(guò)程中對環(huán)境的污染，實(shí)現企業(yè)綠色發(fā)展。
從企業(yè)長(cháng)遠發(fā)展考慮，技術(shù)革新，優(yōu)化生產(chǎn)，綠色生產(chǎn)，對原有工藝進(jìn)行改進(jìn)創(chuàng )造也是企業(yè)生存的關(guān)鍵。

來(lái)源：環(huán)保