CN111298550A - VOCs尾气治理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了VOCs尾气治理方法，包括以下步骤：1)将开放性槽罐的VOCs尾气引至洗涤塔，去除尾气中的粉尘、H2S、NH3和水蒸气后，经风机送至焦炉燃烧室内燃烧；2)将密闭性槽罐的VOCs尾气通过管道引至煤气鼓风机前的负压系统，进入煤气净化回收系统；与现有技术相比，本发明采用负压回收+焦炉燃烧法，将VOCs尾气一部分通过管道引至煤气鼓风机前负压系统，进入煤气净化回收系统，剩余部分引入焦炉与空气合并后进入焦炉燃烧，采用本发明的VOCs尾气治理方法，覆盖面广，安全性高，处理后尾气经负压回收和焦炉燃烧后，排放指标合格。

Description

VOCs尾气治理方法
技术领域
本发明涉及环保领域，具体是VOCs尾气治理方法。
背景技术
VOCs(volatile organic compounds)挥发性有机物，是指常温下饱和蒸汽压大于133.32Pa、常压下沸点在50～260℃以下的有机化合物，或在常温常压下任何能挥发的有机固体或液体。
煤气净化生产过程中，因为各种介质流动、气体的存压等均会产生尾气，正常生产时部分储槽等生产装置也会排出一些废气，这些尾气和废气中含有大量的VOCs。焦化生产过程产生VOCs的源头如下：1、在生产过程中，化产品槽之间的转移，进料时通过放散管排出其内气体，或温度升高气体挥发出来的气体；2、在生产过程中，清扫管道、设备产生的废气；3、设备不正常及其他不正常生产情况下的短期排空；4、设备泄露产生的废气；5、化产槽溢槽产生的废气；6、化学反应等生产过程中产生的一些气体。
目前，对于VOCs的治理主要采用负压回收法，即将各个罐、槽排放的VOCs回收到负压煤气管道中。但是该方式在实际应用当中发现存在以下技术问题：接入负压煤气管道的所有罐、槽均安装呼吸阀，呼吸阀的量程范围一般在-300～+2000Pa，也就是说当罐、槽内部压力大于+2000Pa时，呼吸阀会自动打开，将罐、槽内的废气排入大气，造成环境污染，根据《炼焦化学工业污染物排放标准》GB16171-2012是不允许将废气排气大气中的。当罐、槽内部负压大于-300Pa时，呼吸阀会自动打开，吸入空气，由于吸入的空气会随着VOCs一起进入负压煤气管道中，极易存在爆炸的危险。
对于一些特殊的排放点：焦油氨水澄清槽、脱硫再生塔尾气、装车鹤管、熔硫釜接硫口和硫胺母液满流槽这五类排放点由于操作中很难避免空气进入或者其排放物本身含氧量较高，这几类排放点如果接入负压煤气管道很容易发生爆炸，所以这几类排放点不能接入负压煤气管道中。
目前不能接入负压煤气管道排放物一般采用以下几种处理方法：吸附法、吸收法、冷凝法、膜分离法、燃烧法、生物过滤法、等离子体法和光催化氧化法。吸附法成本虽低，但吸附量小，容易存在吸附饱和问题和吸附专一问题；吸收法工艺比较简单，设备投资较低，但此工艺方法回收效率低，对于环保要求较高时，很难达到允许的油气排放标准；冷凝法虽自动化程度高、维护方便、安全性好，但耗电量巨大，不是真正意义上的“节能减排”；膜分离法虽然流程简单、回收率高、无二次污染的特点，但膜国产率低，价格昂贵，而且膜寿命短；生物过滤法虽然处理效率高，工艺简单，但VOCs去除率低；等离子体法和光催化氧化法均虽处理效率高，运行费用低，但对高浓度VOCs处理效率一般；燃烧法处理最彻底，其燃烧的主要产物是水和二氧化碳，对空气的污染程度很小，但采用目前的设备安全性非常低，阻碍了燃烧法的推广和使用。
发明内容
本发明为了解决现有技术中存在的问题，提供了一种VOCs尾气治理方法，可减少污染，保护环境，同时实现循环利用，达到节约资源的目的。
VOCs尾气治理方法，包括以下步骤：
(1)将开放性槽罐的VOCs尾气引至洗涤塔，去除尾气中的粉尘、H2S、NH3和水蒸气后，经风机送至焦炉燃烧室内燃烧；
(2)将密闭性槽罐的VOCs尾气通过管道引至煤气鼓风机前的负压系统，进入煤气净化回收系统。
与现有技术相比，本发明采用负压回收+焦炉燃烧法，将净化三作业区放散性槽罐的VOCs，包括鼓冷区域、粗苯区域(除管式炉)、油库、装车罐区、脱硫区域所有排放气处理收集，一部分通过管道引至煤气鼓风机前负压系统，进入煤气净化回收系统，剩余部分引入焦炉与空气合并后进入焦炉燃烧。本发明将化产区域的所有尾气进行回收、处理，覆盖面广，安全性高。处理后尾气经焦炉燃烧后，排放指标合格，达到《炼焦化学工业大气污染物排放标准》GB16171-2012其中大气污染物特别排放限值及《挥发性有机物无组织排放控制标准》GB37822-2019、《恶臭污染物排放标准》GB16297-1996中《大气污染物综合排放标准》的要求。
进一步地，步骤(1)中的开放性槽罐的VOCs尾气包括冷鼓、脱硫、硫铵、制酸、蒸氨及库区单元中不具备尾气回收密闭条件的槽罐尾气。
进一步地，洗涤塔包括酸洗塔和水洗塔，将步骤(1)中脱硫装置的再生塔、硫铵装置母液槽、硫铵装置满流槽、硫铵装置结晶槽、硫铵地下槽、蒸氨地下槽、蒸氨排空槽的逸散气通过管道收集起来，经尾气风机升压后首先进入酸洗塔，利用酸洗塔循环泵循环喷洒的硫铵母液或稀硫酸与尾气进行逆向接触，洗涤吸收尾气中的有害组分；经过酸洗塔后的尾气，再进入水洗塔，利用蒸氨废水与尾气逆向接触，吸收尾气中夹带的硫铵，达标后的尾气通过管道送焦炉地下室配风。脱硫装置和硫铵装置区域的逸散气，由于设备无法封闭或氧含量较高，无法送入原有的煤气负压系统收集。本区域的逸散气主要有害成分为NH3、H2S，因此针对气体有害成分采用“酸洗+水洗”两级洗涤的方法将尾气处理达标后排放，酸洗、水洗采用硫铵母液或稀硫酸和蒸氨废水作为清洗介质，无需新增原材料消耗。采用新的尾气风机作为输送尾气的动力源，不对原有设备产生影响；洗涤塔采用轻瓷填料，可有效适应洗涤工况条件，延长使用寿命。
进一步地，酸洗塔酸洗后得到的硫铵母液，通过循环泵送至硫铵工段硫铵母液槽，水洗塔洗涤后的蒸氨废水送至酚氰污水处理，不产生新的废水。
进一步地，尾气升压后进入酸洗塔酸洗之后和水洗塔水洗之前还设有碱洗塔，利用蒸氨工段来的NaOH溶液经稀释后与尾气逆向接触，吸收尾气中夹带的酸雾。采用“酸洗+碱洗+水洗”三级洗涤的方法将尾气处理达标后排放，酸洗、碱洗、水洗采用硫铵母液或稀硫酸、氢氧化钠和蒸氨废水作为清洗介质，无需新增原材料消耗。
进一步地，风机后端设置第一尾气总管，在第一尾气总管上安装可燃气体检测仪和快速切断阀，并采用DCS自动控制连锁，实时检测可燃气体含量，一旦可燃气体超标，立即关闭紧急切断阀，打开紧急放散阀，尾气经排气筒紧急放散，以保证安全生产。VOCs尾气送焦炉系统，不得影响焦炉的正常加热，不增加焦炉方面任何工作量。
再进一步地，步骤(2)中密闭性槽罐包括冷鼓、脱硫、粗苯及油库单元中具备尾气回收密闭条件的槽罐，它们均采用氮封的方法将尾气收集起来，按照各单元分设尾气回收分支系统，分支系统汇集至混合气体缓冲罐，混合气体缓冲罐通过调节阀调整并稳定系统压力为微正压200～300Pa，该压力可根据实际运行情况通过调节阀进一步调整，以保证将整个系统的逸散气收集到混合气体缓冲罐中，再将尾气统一送至负压系统，进入煤气净化回收系统。
进一步地，尾气回收分支系统或混合气体缓冲罐设置远传压力表、现场压力表、远传温度计、现场温度计、含氧量监测、计量装置、压力调节阀与调节阀联锁。
进一步地，混合气体缓冲罐前端设置第二尾气总管，在第二尾气总管上安装在线激光氧含量分析仪和快速切断阀，并采用DCS自动控制连锁，实时检测尾气氧含量，当氧含量超标时，立即关闭紧急切断阀，打开紧急放散阀，以保证安全生产。
进一步地，第二尾气总管外还设置伴热管道、管道保温及热氨水、蒸汽吹扫等措施防止逸散气管道结萘堵塞。
进一步地，储槽类设备设置压力联锁，通过氮气调节阀进行源头补氮，防止逸散气系统的压力波动影响储槽的安全生产运行。
与现有技术相比，本发明的VOCs尾气治理方法利用焦炉作为治理设备，保证技术是先进的、可靠的，能满足长期稳定运行需要，使用寿命＞15年，整套装置设计运行能力相对于焦炉运行时间(8760小时)的可利用率大于98％，按国家要求“同步停产同步检修”，治理后的VOCs有机废气零排放并完全满足达到《炼焦化学工业污染物排放标准》(GB16171-2012)的要求，废气治理系统不增加二次污染，自动化程度高，系统压力检测、调节、联锁、报警等均由DCS实现。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
VOCs尾气治理方法，包括以下两个步骤：
(1)将开放性槽罐的VOCs尾气引至洗涤塔，去除尾气中的粉尘、H2S、NH3和水蒸气后，经风机送至焦炉燃烧室内燃烧，其中，开放性槽罐的VOCs尾气包括冷鼓、脱硫、硫铵、制酸、蒸氨及库区单元中不能送回煤气负压系统的尾气；洗涤塔包括酸洗塔、碱洗塔和水洗塔，将脱硫装置的再生塔、硫铵装置母液槽、硫铵装置满流槽、硫铵装置结晶槽、硫铵地下槽、蒸氨地下槽、蒸氨排空槽的逸散气通过管道收集起来，经尾气风机升压后首先进入酸洗塔，利用酸洗塔循环泵循环喷洒的5％的H2SO4溶液与尾气进行逆向接触，洗涤吸收尾气中的有害组分，其中，酸洗塔内的温度为30℃～50℃，当酸洗塔内的溶液pH值≥6时进行排液，排液量为酸洗塔底部循环液槽的1/2，并补充等量5％的H2SO4溶液；经酸洗塔酸洗之后的尾气进入碱洗塔，利用蒸氨工段来的NaOH溶液经稀释成pH值为8～9的30％NaOH溶液与尾气逆向接触，吸收尾气中夹带的酸雾，其中，碱洗塔内的温度为30℃～50℃，当碱洗塔内的溶液pH值降低至≤8时进行排液，排液量为碱洗塔底部循环液槽的1/2，并补充等量的30％NaOH溶液；经过碱洗塔后的尾气，再进入水洗塔，利用蒸氨废水与尾气逆向接触，吸收尾气中夹带的硫铵，达标后的尾气通过管道送焦炉地下室配风，其中，水洗塔内的温度为30℃～50℃，水洗塔底部循环液槽的pH值为7.5～8.5，当水洗塔内的溶液pH值升高至大于等于8.5时进行排液，排液量为水洗塔底部循环液槽的1/2，并补充等量的蒸氨废水。脱硫装置和硫铵装置区域的逸散气，由于设备无法封闭或氧含量较高，无法送入原有的煤气负压系统收集。本区域的逸散气主要有害成分为NH3、H2S，因此针对气体有害成分采用“酸洗+水洗”两级洗涤的方法将尾气处理达标后排放。酸洗、水洗采用硫铵母液和蒸氨废水作为清洗介质，无需新增原材料消耗。酸洗塔酸洗后得到的硫铵母液，通过循环泵送至硫铵工段硫铵母液槽，水洗塔洗涤后的蒸氨废水送至酚氰污水处理，不产生新的废水。采用新的尾气风机作为输送尾气的动力源，不对原有设备产生影响；洗涤塔采用轻瓷填料，可有效适应洗涤工况条件，延长使用寿命。
风机后端设置第一尾气总管，在第一尾气总管上安装可燃气体检测仪和快速切断阀，并采用DCS自动控制连锁，实时检测可燃气体含量，一旦可燃气体超标，立即关闭紧急切断阀，打开紧急放散阀，尾气经排气筒紧急放散，以保证安全生产。VOCs尾气送焦炉系统，不得影响焦炉的正常加热，不增加焦炉方面任何工作量。
开放性槽罐的VOCs尾气经酸洗塔、碱洗塔和水洗塔的洗涤后，VOCs尾气中的NH3降至≤10mg/Nm3，H2S降至≤1mg/Nm3。
(2)将密闭性槽罐的VOCs尾气通过管道引至煤气鼓风机前的负压系统，进入煤气净化回收系统，其中，密闭性槽罐包括冷鼓、脱硫、粗苯及油库单元中可以密闭的设备，它们均采用氮封的方法将尾气收集起来，按照各单元分设尾气回收分支系统，分支系统汇集至混合气体缓冲罐，混合气体缓冲罐通过调节阀调整并稳定系统压力为微正压300Pa，该压力可根据实际运行情况通过调节阀进一步调整，以保证将整个系统的逸散气收集到混合气体缓冲罐中，再将尾气统一送至负压系统，进入煤气净化回收系统。尾气回收分支系统或混合气体缓冲罐设置远传压力表、现场压力表、远传温度计、现场温度计、含氧量监测、计量装置、压力调节阀与调节阀联锁。混合气体缓冲罐前端设置第二尾气总管，在第二尾气总管上安装在线激光氧含量分析仪和快速切断阀，并采用DCS自动控制连锁，实时检测尾气氧含量，当氧含量超标时，立即关闭紧急切断阀，打开紧急放散阀，以保证安全生产。第二尾气总管外还设置伴热管道、管道保温及热氨水、蒸汽吹扫等措施防止逸散气管道结萘堵塞。储槽类设备设置压力联锁，通过氮气调节阀进行源头补氮，防止逸散气系统的压力波动影响储槽的安全生产运行。
因为焦炉煤气属于易燃易爆气体，对于煤气中含氧量有一定的要求，煤气中含氧量的要求是1.0％时报警，1.8％时停机。针对煤气对含氧量要求，逸散气回收系统对含氧量设计必要的控制措施。各装置进入混合气体缓冲罐前的管道上设含氧量分析仪，实时监测逸散气系统含氧量，且含氧量分析仪与进入煤气管道的逸散气总管压力调节阀联锁，当含氧超标，调节阀立即切断。另外，逸散气总管上压力调节阀还与煤气含氧量联锁，煤气中含氧量高于1.0％时，逸散气总管上压力调节阀关闭。
设计槽罐还应该注重安全性，槽罐的安全性主要是指在进出料的情况下保持槽罐内压力相对稳定，保证槽体安全。安全设施主要有氮封装置、过压保护装置、呼吸阀、液压安全阀、压力监测装置。其中，氮封装置除了避免空气进入逸散气系统，还为了防止各槽出料作业或环境温降导致储槽压力骤降，造成安全事故，各槽罐设置氮封装置，氮封装置氮气来自装置区氮气总管，经流量检测装置后进入分配管再送至各槽罐氮气接口，氮气接口设置氮封阀，氮封阀后压力设定约为300Pa。呼吸阀和液压安全阀是在氮封装置失效后，槽罐超压保护的另一套保障措施，以确保槽罐安全，因常压立式槽罐的设计压力一般为-0.5kPa～2kPa，本实施例中选用的呼吸阀设定压力为-295Pa～980Pa，容积较大的立式槽还设置液压安全阀，液压安全阀设定压力为-295Pa～1765Pa。槽罐压力监测装置能有效实时地监测槽罐压力，合理指导槽罐运行维护，压力设定范围为-0.5kPa～2kPa，为了保证系统密封性，槽罐要密封性试验。再者，在管道的阻损增大时，及时对管道进行清堵和检查呼吸阀等安全装置，以保证在管道和呼吸阀阻塞前维护，确保槽罐安全；为防止尾气中的萘等成分在废气管道中凝结阻塞管道，所有尾气管道设置保温和伴热，尾气分支系统设温度、压力测点，方便检查，在装置建成后应加强呼吸阀等安全装置的巡检，保证装置可以正常工作，从而有效保证系统的安全。

Claims (9)

1.VOCs尾气治理方法，包括以下步骤：
(1)将开放性槽罐的VOCs尾气引至洗涤塔，去除尾气中的粉尘、H2S、NH3和水蒸气后，经风机送至焦炉燃烧室内燃烧；
(2)将密闭性槽罐的VOCs尾气通过管道引至煤气鼓风机前的负压系统，进入煤气净化回收系统。
2.根据权利要求1所述的VOCs尾气治理方法，其特征在于，所述步骤(1)中的开放性槽罐的VOCs尾气包括冷鼓、脱硫、硫铵、制酸、蒸氨及库区单元中不具备尾气回收密闭条件的槽罐尾气。
3.根据权利要求2所述的VOCs尾气治理方法，其特征在于，所述洗涤塔包括酸洗塔和水洗塔，将步骤(1)中脱硫装置的再生塔、硫铵装置母液槽、硫铵装置满流槽、硫铵装置结晶槽、硫铵地下槽、蒸氨地下槽、蒸氨排空槽的逸散气通过管道收集起来，经尾气风机升压后首先进入酸洗塔，利用酸洗塔循环泵循环喷洒的硫铵母液或稀硫酸与尾气进行逆向接触，洗涤吸收尾气中的有害组分；经过酸洗塔后的尾气，进入碱洗塔，再进入水洗塔，利用蒸氨废水与尾气逆向接触，吸收尾气中夹带的硫铵，达标后的尾气通过管道送焦炉地下室配风。
4.根据权利要求3所述的VOCs尾气治理方法，其特征在于，所述酸洗塔酸洗后得到的硫铵母液，通过循环泵送至硫铵工段硫铵母液槽，水洗塔洗涤后的蒸氨废水送至酚氰污水处理。
5.根据权利要求3所述的VOCs尾气治理方法，其特征在于，所述尾气升压后进入酸洗塔酸洗之后和水洗塔水洗之前还设有碱洗塔，利用蒸氨工段来的NaOH溶液经稀释后与尾气逆向接触，吸收尾气中夹带的酸雾。
6.根据权利要求1所述的VOCs尾气治理方法，其特征在于，所述风机后端设置第一尾气总管，在第一尾气总管上安装可燃气体检测仪和快速切断阀，并采用DCS自动控制连锁，实时检测可燃气体含量。
7.根据权利要求1所述的VOCs尾气治理方法，其特征在于，所述密闭性槽罐包括冷鼓、脱硫、粗苯及油库单元中具备尾气回收密闭条件的槽罐，它们均采用氮封的方法将尾气收集起来，按照各单元分设尾气回收分支系统，分支系统汇集至混合气体缓冲罐，再将尾气统一送至负压系统，进入煤气净化回收系统。
8.根据权利要求7所述的VOCs尾气治理方法，其特征在于，所述尾气回收分支系统或所述混合气体缓冲罐设置远传压力表、现场压力表、远传温度计、现场温度计、含氧量监测、计量装置、压力调节阀与调节阀联锁。
9.根据权利要求7所述的VOCs尾气治理方法，其特征在于，所述混合气体缓冲罐前端设置第二尾气总管，在第二尾气总管上安装在线激光氧含量分析仪和快速切断阀，并采用DCS自动控制连锁，实时检测尾气氧含量。
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