CN108654316B - 煤焦油化产VOCs废气热氧化处理工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了煤焦油化产VOCs废气热氧化处理工艺，包括：煤焦油化产VOCs废气吸收预处理，经直燃式TO氧化装置热氧化分解后活性炭吸附，用于煤焦油行业VOCs废气处理，对吸收预处理后仍不达标的VOCs废气进行直接燃烧氧化，VOCs去除率达到99%，并符合《炼焦化学工业污染物排放标准》（GB16171‑2012）和上海市《大气污染物综合排放标准》（DB31/933‑2015）中“大气污染物特别排放限值”要求。

Description

煤焦油化产VOCs废气热氧化处理工艺
技术领域
本发明属于化工废气处理领域，具体涉及煤焦油化产VOCs废气热氧化处理工艺。
背景技术
煤焦油是以多环及杂环化合物为主体的有机混合物，煤焦油及其绝大部分产品凝固点高，比重大于1，在煤焦油化工生产过程中为了使物料有良好流动性，须将物料温度控制在其凝固点之上。由于物料的比重大于1，物料在储存时，生产过程携带进入系统的水浮在油品上部。煤焦油及其产品的这种性质，要求煤焦油化工厂油品的输送和储存在较高温度下进行，生产煤焦油的化产废气对环境影响大，所以化产废气治理非常重要。
化产废气发生点主要有原料槽、中间槽、产品槽的放散管、冷凝冷却设备放散管、沥青等成品收发货装置、工业萘成型机及提取粗酚时酚钠盐分解产生的废气等，废气成份中主要污染物有苯系物、酚类、萘类、烷烃类甚至卤代烃等。目前煤焦油化产区域VOCs废气处理采用吸收工艺，利用甲基萘油吸收废气中的苯类及酚类等有害物，但不能除去废气中的非甲烷总烃，放散气过程中还容易夹带洗油液滴，造成废气中非甲烷总烃偏高，外排废气中污染物排放浓度不能达到《炼焦化学工业污染物排放标准》（GB16171-2012）和上海市《大气污染物综合排放标准》（DB31/933-2015）的要求。
由于化产VOCs废气未做深入彻底的处理而排放，废气不仅异味重，其中组成又多是有毒致癌物质，严重影响到现场作业环境，危及作业人员的身心健康。VOCs废气的主要危害是在大气中与氮氧化物反应生成光化学烟雾，危害人体健康，并且大多数VOCs易燃易爆，在浓度达到爆炸下限时极易爆炸而引起火灾。目前煤焦油化产厂采用吸收法进行VOCs废气处理，VOCs废气处理量不大，且废气成份复杂、浓度较高和回收工艺单一，处理后的VOCs废气不能满足国家标准对污染物排放限值的要求。
参考文献：
[1]挥发性有机物污染控制工程，李守信等，化学工业出版社，2017．
[2]挥发性有机化合物处理技术的研究进展，李守信等，化工环保，2008．
[3]国外大气污染控制经验，薛志钢，郝吉明等，重庆环境科学，2003.。
发明内容
为克服现有技术的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种安全可靠的煤焦油化产VOCs废气热氧化（TO）处理工艺，是国内首例将直燃式TO氧化装置用于煤焦油行业VOCs废气处理，对吸收预处理后仍不达标的VOCs废气进行直接燃烧氧化，VOCs去除率达到99%，并符合《炼焦化学工业污染物排放标准》（GB16171-2012）和上海市《大气污染物综合排放标准》（DB31/933-2015）中“大气污染物特别排放限值”要求。
本发明的上述目的通过以下技术方案实现：
煤焦油化产VOCs废气热氧化处理工艺，具体地，包括以下步骤：
（1）煤焦油化产VOCs废气吸收预处理；
（2）步骤（1）中吸收预处理后的煤焦油化产VOCs废气经直燃式TO氧化装置热氧化分解；
（3）经步骤（2）热氧化分解后的气体经活性炭吸附；
步骤（2）中，所述煤焦油化产VOCs废气进入直燃式TO氧化装置前，经FTA安全联锁系统进行安全联锁控制，避免爆炸浓度下限值大的煤焦油化产VOCs废气进入所述直燃式TO氧化装置。
优选的，步骤（1）中，所述煤焦油化产VOCs废气通过管道收集，经甲基萘油吸收装置进行吸收预处理。
优选的，步骤（2）中，所述煤焦油化产VOCs废气进入直燃式TO氧化装置前，先水封阻氧，通过缓冲罐控制气流速度，再经预热器预热至所述煤焦油化产VOCs废气的燃烧温度。
更优选的，步骤（2）中，所述煤焦油化产VOCs废气水封阻氧前，经FTA安全联锁系统进行安全联锁控制，避免爆炸浓度下限值大的煤焦油化产VOCs废气进入直燃式TO氧化装置。
优选的，所述FTA安全联锁系统由可燃气体爆炸浓度下限检测仪、废气气动切断阀和事故放散气动切断阀组成；当所述煤焦油化产VOCs废气达到爆炸浓度下限值25%时报警，达到50%时关闭所述废气气动切断阀，打开所述事故放散气动切断阀。
优选的，步骤（3）中，所述热氧化分解后的气体冷却至35-45℃后，经活性炭吸附。
在一些优选的实施方式中，通过焦炉煤气和空气充分燃烧后的热量将所述直燃式TO氧化装置内温度预热至所述煤焦油化产VOCs废气的燃烧温度，正常运行后用所述煤焦油化产VOCs废气在所述直燃式TO氧化装置内燃烧放出的热量预热上述VOCs废气。
在一些优选的实施方式中，将通过直燃式TO氧化装置热氧化分解后的烟气冷却至40℃，进入活性炭吸附装置，使得烟气中的有机组分被吸附过滤，进一步保证VOCs气体的去除率，从而达标排放。
在一些优选的实施方式中，所述煤焦油化产废气中的VOCs去除率可达到99%以上，VOCs总量≤70mg/m3，非甲烷总烃排放浓度≤50mg/m3，排放浓度低于GB16171-2012《炼焦化学工业污染物排放标准》和DB31/933-2015《大气污染物综合排放标准》的排放限值。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
直接燃烧氧化是将废气中可燃的有害组分当作燃料燃烧，适用于处理高浓度的VOCs废气如石油化工、喷漆、绝缘材料等行业的生产装置所排出的VOCs废气；但是针对煤焦油化产工艺中的VOCs废气量较小、浓度较高，本发明通过吸收预处理-直燃式TO氧化-活性炭吸附的工艺有效处理废气，煤焦油化产废气中的VOCs去除率可达到99%以上，VOCs总量≤70mg/m3，非甲烷总烃排放浓度≤50mg/m3，排放浓度均远远低于GB16171-2012《炼焦化学工业污染物排放标准》和DB31/933-2015《大气污染物综合排放标准》的排放限值。另外，直燃式TO氧化装置采用焦炉煤气与空气的混合气体作为点火燃料，正常运行时利用VOCs废气中可燃组分燃烧释放的热量保证装置内的氧化温度，节约了燃料成本，并增加了VOCs分解效率。
附图说明
图1为本发明化产VOCs废气直燃式氧化处理工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的技术方案，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
参见图1，煤焦油化产VOCs废气热氧化处理工艺，具体过程为：煤焦油化产VOCs废气先通过管道收集，经甲基萘油吸收装置进行吸收预处理；再经安全联锁系统进行安全联锁控制、水封阻氧，通过缓冲罐控制气流速度，再经预热器预热至煤焦油化产VOCs废气的燃烧温度后进入直燃式TO氧化装置热氧化分解；最后热氧化分解后的烟气冷却至40℃，进入活性炭吸附装置，使得烟气中的有机组分被吸附过滤，进一步保证VOCs气体的去除率可达到99%以上，VOCs总量≤70mg/m3，非甲烷总烃排放浓度≤50mg/m3，排放浓度低于GB16171-2012《炼焦化学工业污染物排放标准》和DB31/933-2015《大气污染物综合排放标准》的排放限值。
其中，FTA安全联锁系统由可燃气体爆炸浓度下限检测仪、废气气动切断阀和事故放散气动切断阀组成；当煤焦油化产VOCs废气达到爆炸浓度下限值25%时报警，达到50%时关闭废气气动切断阀，打开事故放散气动切断阀，避免爆炸浓度下限值大的煤焦油化产VOCs废气进入直燃式TO氧化装置。
另外，焦炉煤气和空气充分燃烧后的热量将直燃式TO氧化装置内温度预热至煤焦油化产VOCs废气的燃烧温度，正常运行后用煤焦油化产VOCs废气在直燃式TO氧化装置内燃烧放出的热量预热上述VOCs废气。
实施例
本发明中煤焦油化产VOCs废气热氧化（TO）处理工艺于2017年10月投产，至今运行正常，系统稳定。本工艺VOCs废气最大处理能力3500Nm3/h，实际处理能力在2500m3/h，净化效果达到设计指标要求和GB16171-2012《炼焦化学工业污染物排放标准》和DB31/933-2015《大气污染物综合排放标准》的排放限值。
以上为本发明的较佳实施例而已，但本发明不应该局限于该实施例所公开的内容。所以凡是不脱离本发明所公开的精神下完成的等效或修改，都落入本发明保护的范围。

Claims (1)

1.煤焦油化产VOCs废气热氧化处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)煤焦油化产VOCs废气通过管道收集，经甲基萘油吸收装置进行吸收预处理；
(2)步骤(1)中吸收预处理后的煤焦油化产VOCs废气进入直燃式TO氧化装置前，经FTA安全联锁系统进行安全联锁控制以避免爆炸浓度下限值大的煤焦油化产VOCs废气进入上述直燃式TO氧化装置，水封阻氧，通过缓冲罐控制气流速度，再经预热器预热至所述煤焦油化产VOCs废气的燃烧温度进行热氧化分解；其中：
所述FTA安全联锁系统由可燃气体爆炸浓度下限检测仪、废气气动切断阀和事故放散气动切断阀组成，当所述煤焦油化产VOCs废气达到爆炸浓度下限值25％时报警，达到50％时关闭所述废气气动切断阀，打开所述事故放散气动切断阀；
(3)经步骤(2)热氧化分解后的气体冷却至35-45℃后经活性炭吸附，直至所述煤焦油化产废气的去除率达到99％以上，VOCs总量≤70mg/m3，非甲烷总烃排放浓度≤50mg/m3，排放浓度低于GB16171-2012《炼焦化学工业污染物排放标准》和DB31/933-2015《大气污染物综合排放标准》的排放限值。
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