脫硫—催化燃燒處理技術(shù)在惡臭氣體治理中的應(yīng)用

張顯明，馬 磊

(中國石油化工股份有限公司洛陽分公司，河南洛陽 471012)

煉油污水處理場收集各生產(chǎn)裝置及系統(tǒng)車間所排放的工業(yè)污水，通過調(diào)節(jié)均質(zhì)罐、斜板隔油池、渦凹?xì)飧〕亍⑿卑寮訅簹飧?、水解酸化池等處理設(shè)施，脫除污水中的油、COD、氨氮等物質(zhì)，在脫除污染物的同時，也產(chǎn)生了揮發(fā)性烴類物質(zhì)、硫化氫、有機(jī)硫化物、氨等惡臭氣體，由于大部分是敞口設(shè)施，造成大氣污染，危害職工身心健康，對裝置區(qū)域及周邊衛(wèi)生環(huán)境造成嚴(yán)重影響。

洛陽分公司根據(jù)污水處理場惡臭氣體組分分析，采用撫順石化研究院研制開發(fā)的“脫硫及總烴濃度均化—催化燃燒”聯(lián)合處理工藝建成惡臭治理裝置，對收集的惡臭氣體進(jìn)行處理，設(shè)計處理能力3 000 Nm3/h。該裝置于2011年3月23日正式投用，運(yùn)行平穩(wěn)，從運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)及分析數(shù)據(jù)來看，裝置處理后排放的氣體非甲烷總烴濃度小于120 mg/Nm3、硫化物濃度小于10 mg/Nm3，符合《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》和《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》，對減少大氣污染、改善周邊環(huán)境具有顯著的作用。

1 惡臭氣體的組成

惡臭氣體主要來源于污水處理場含油含鹽污水總進(jìn)口、斜板隔油池、渦凹?xì)飧〕?、加壓溶氣氣浮池、水解酸化池等散發(fā)的揮發(fā)性有機(jī)廢氣，其組分主要包括烴類物質(zhì)、硫化氫、有機(jī)硫化物、氨等。表1為裝置處理不同樣品廢氣組成，硫化氫濃度較高。

表1 處理廢氣組成

2 惡治理技術(shù)選擇

隔油池、浮選池、酸化池等散發(fā)的有機(jī)廢氣比較適宜采用催化燃燒技術(shù)處理，但廢氣中含有的較高濃度的硫化物，易使催化燃燒裝置內(nèi)的催化劑中毒，因此在工藝處理方法上采用前段強(qiáng)化脫硫和總烴濃度均化，后段催化燃燒處理技術(shù)。廢氣中絕大部分硫化物首先在堿洗塔完成脫除，然后利用脫硫及總烴濃度均化劑進(jìn)一步脫除廢氣中殘余的硫化物，防止催化劑中毒的同時，使廢氣中總烴濃度得到均化。烴類物質(zhì)在一定溫度及催化劑的作用下，與空氣中的氧發(fā)生氧化反應(yīng)，轉(zhuǎn)化為水和二氧化碳，從而完成惡臭氣體的無害化處理，實現(xiàn)廢氣達(dá)標(biāo)排放。

3 惡臭治理裝置工藝流程

廢氣首先由催化風(fēng)機(jī)從封閉好的污水總進(jìn)口、斜板隔油池、渦凹?xì)飧〕亍⒓訅喝軞鈿飧〕?、水解酸化池等引出，?jīng)過輸送管路進(jìn)入阻火器，再進(jìn)入堿洗塔，利用噴淋的堿液脫除廢氣中的絕大部分H2S和有機(jī)硫化物;之后廢氣再經(jīng)過脫硫及總烴濃度均化罐進(jìn)一步脫除殘余的硫化物，同時廢氣濃度完成均化。廢氣所攜帶的水氣，在氣體輸送管路段、脫硫及總烴濃度均化罐下部的除霧段被脫除。然后廢氣經(jīng)過催化風(fēng)機(jī)、過濾器進(jìn)入加熱—換熱—反應(yīng)單元，廢氣中的有機(jī)物在適宜的溫度和催化燃燒催化劑作用下，與氧氣發(fā)生氧化反應(yīng)，生成H2O和CO2，并釋放出大量的反應(yīng)熱。處理后的氣體攜帶大量的熱量，進(jìn)入換熱器與進(jìn)入催化燃燒裝置前的廢氣進(jìn)行充分加熱。釋放熱量后的達(dá)標(biāo)廢氣通過排氣筒排放到大氣中。裝置工藝流程見圖1。

圖1 惡臭治理裝置工藝流程圖

4 惡臭治理技術(shù)應(yīng)用效果

該惡臭治理裝置經(jīng)過一年的運(yùn)行，廢氣處理量在1 600 Nm3/h左右，催化燃燒反應(yīng)器進(jìn)口溫度為270～300℃。環(huán)保監(jiān)測站對裝置過程點進(jìn)行采樣分析，數(shù)據(jù)結(jié)果顯示，在裝置穩(wěn)定運(yùn)行狀況下，惡臭廢氣經(jīng)強(qiáng)化脫硫、濃度均化、催化燃燒等過程處理后，能夠達(dá)到國家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)。

4.1 脫硫效果

2012年3月，對該裝置的堿洗塔進(jìn)口、脫硫及總烴均化罐進(jìn)口、脫硫及總烴均化罐出口廢氣的總硫含量進(jìn)行檢測，數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 總硫含量檢測數(shù)據(jù)表 mg/m3

裝置設(shè)計進(jìn)口總硫含量為0～200 mg/m3，但實際情況裝置總進(jìn)口總硫含量在150～400 mg/m3，含量較高且波動較大，現(xiàn)場操作調(diào)整較多。由表2數(shù)據(jù)看出，在裝置平穩(wěn)運(yùn)行條件下，廢氣經(jīng)過脫硫及總烴濃度均化后，總硫含量能夠達(dá)到10 mg/m3以下，達(dá)到設(shè)計要求。

4.2 催化燃燒處理效果

加熱—換熱—催化燃燒反應(yīng)單元設(shè)備，是該裝置的技術(shù)核心，由特殊設(shè)計的電加熱器、高效熱管組合換熱器和催化燃燒反應(yīng)器及管道等組成，反應(yīng)器內(nèi)裝填有蜂窩狀催化劑。同期，對加熱—換熱—催化燃燒反應(yīng)單元進(jìn)口、出口采樣分析4次，數(shù)據(jù)如表3所示。

表3 催化燃燒處理效果表

從以上數(shù)據(jù)可以看出，在反應(yīng)器入口溫度為270～300℃的條件下，經(jīng)過加熱—換熱—催化燃燒反應(yīng)單元的處理，排放氣體中的非甲烷總烴濃度在120 mg/m3以下，符合國家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)，非甲烷總烴去除率在95%以上，達(dá)到設(shè)計要求。但同時從數(shù)據(jù)表中可以看出，裝置的廢氣總烴濃度在1 000～2 000 mg/m3，基本維持在裝置設(shè)計的較低范圍。

5 存在問題及建議

5.1 廢氣抽出阻力大

進(jìn)裝置各污水處理設(shè)施廢氣收集的流程如圖2所示，從總進(jìn)口到堿洗塔入口管線長度達(dá)到150 m左右，支管線和部分主管線直徑只有200 mm，管路上彎頭較多，廢氣抽出時管道阻力較大，導(dǎo)致總進(jìn)等遠(yuǎn)端的高濃度廢氣不能被抽出處理。本裝置設(shè)計處理能力3 000 Nm3/h，總進(jìn)、酸化池等產(chǎn)生的揮發(fā)性廢氣在2 500 Nm3/h左右，而目前裝置的處理量只有實際廢氣量的60%左右，仍有大量的廢氣沒有抽出處理，而通過其它渠道散發(fā)到大氣中，降低了裝置的運(yùn)行效率。

圖2 進(jìn)裝置廢氣流程

根據(jù)現(xiàn)場情況考慮對廢氣收集系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化改造，通過縮短管路長度和減少彎頭數(shù)量來廢氣管道阻力，保證污水池中的廢氣能夠抽出。

5.2 催化風(fēng)機(jī)不能滿足工藝要求

本裝置設(shè)計兩臺催化風(fēng)機(jī)，安裝在脫硫及總烴濃度均化罐后，一開一備，額定功率18.5 kW，主機(jī)帶有變頻控制。由于廢氣管路較長且彎頭多，風(fēng)機(jī)抽氣受到很大的阻力，處理設(shè)施的隔離罩內(nèi)真空度很小，廢氣不能完全順利抽出。為保證裝置的連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，只能通過風(fēng)機(jī)前或堿洗塔前閥門補(bǔ)充新鮮空氣來保證流量。

根據(jù)對石化系統(tǒng)內(nèi)其它煉廠同類裝置的調(diào)研考察，建議在堿洗塔后(或前)增加一臺同型號引風(fēng)機(jī)，用于加大對廢氣的抽出能力，同時減輕催化風(fēng)機(jī)的負(fù)荷。

增加風(fēng)機(jī)的流程如3所示。

圖3 裝置增加風(fēng)機(jī)后工藝流程圖

5.3 處理池隔離罩密封不嚴(yán)，仍有惡臭氣體散發(fā)

2009年4月，對污水處理場總進(jìn)、隔油、氣浮等處理設(shè)施安裝了隔離罩，將揮發(fā)性惡臭氣體進(jìn)行收集，然后通過隔離罩上的氣管進(jìn)行排放，暫時緩解了現(xiàn)場的惡臭污染。惡臭治理裝置開工后，由于隔離罩與處理設(shè)施的密封性較差，仍有一些惡臭氣體從隔離罩外溢，裝置現(xiàn)場惡臭氣味仍然存在。經(jīng)過觀察，漏點主要存在于隔離罩和處理池密封處，如果在此處安裝耐腐蝕的橡膠墊片就可以保證隔離罩的密封性，基本上能夠杜絕惡臭氣體的外逸。

6 結(jié)束語

通過對裝置運(yùn)行一年來的技術(shù)數(shù)據(jù)分析，采用“脫硫及總烴濃度均化—催化燃燒”聯(lián)合處理工藝技術(shù)，可以有效治理污水處理場產(chǎn)生的惡臭氣體，使排放氣體的硫化物和非甲烷總烴濃度符合國家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)。就本裝置而言，要想使其長期穩(wěn)定發(fā)揮治理惡臭氣體、減少環(huán)境污染的作用，需要對廢氣收集流程、風(fēng)機(jī)設(shè)置、隔離罩密封等問題采取有效措施進(jìn)行整改。