關(guān)于焦化廠含酚廢氣治理的探討

房井新

(上海梅山工業(yè)民用工程設(shè)計(jì)研究院有限公司，江蘇 南京　210039)

關(guān)于焦化廠含酚廢氣治理的探討

房井新

(上海梅山工業(yè)民用工程設(shè)計(jì)研究院有限公司，江蘇 南京210039)

【摘要】本文針對(duì)某焦化廠酚精制區(qū)域的含酚廢氣收集方式及現(xiàn)有處理方式存在的問題進(jìn)行剖析，通過改造現(xiàn)有廢氣的收集方式，設(shè)計(jì)、新建一套含酚廢氣處理裝置，有效的控制了含酚廢氣的無組織排放，進(jìn)一步改善酚精制區(qū)域的現(xiàn)場環(huán)境。

【關(guān)鍵詞】含酚廢氣；排氣洗凈塔；達(dá)標(biāo)排放

引用文獻(xiàn)格式：房井新.關(guān)于焦化廠含酚廢氣治理的探討[J].環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展，2015，40(6)：96-98.

1引言

苯酚又名石炭酸、羥基苯，是最簡單的酚類有機(jī)物，一種弱酸。常溫下是一種無色或白色的晶體，有特殊氣味。苯酚密度比水大，常溫下微溶于水，可在水中形成白色混濁。

苯酚為易燃易爆物，空氣中混有3～10%的苯酚可引起爆炸，有毒。有腐蝕性，能腐蝕橡膠和合金。與堿作用生成鹽。遇熱、明火、氧化劑、靜電可燃。

酚類化合物對(duì)一切生活個(gè)體都有毒殺作用。能使蛋白質(zhì)凝固，所以有強(qiáng)烈的殺菌作用。其水溶液很易通過皮膚引起全身中毒；其蒸氣由呼吸道吸入，對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)損害更大。長期吸入高濃度酚蒸汽或酚污染了的水可引起慢性積累性中毒；吸入高濃度酚蒸或酚液或大量酚液濺到皮膚上可引起急性中毒。如不及時(shí)搶救，可在三到八小時(shí)內(nèi)因神經(jīng)中樞麻痹而殘廢。慢性酚中毒常見有嘔吐，腹瀉、食欲不振、頭暈、貧血和各種神經(jīng)系病癥。

2現(xiàn)狀

某焦化廠酚精制區(qū)域包括酚蒸餾和酚裝桶。其中酚蒸餾區(qū)域的廢氣主要有：21只原料槽、中間產(chǎn)品槽和產(chǎn)品槽在進(jìn)料時(shí)產(chǎn)生的廢氣、11只密封罐(含計(jì)量槽)放散氣、5臺(tái)真空泵尾氣、酚渣槽進(jìn)料時(shí)的放散氣、6只反應(yīng)釜在打開人孔時(shí)產(chǎn)生的廢氣(需檢修時(shí)打開)。酚裝桶區(qū)域廢氣主要有：5臺(tái)裝桶機(jī)組產(chǎn)生的廢氣(同時(shí)開工2組)。

目前，酚蒸餾裝置現(xiàn)有一套直徑為DN600的填料塔排氣洗凈裝置，采用10%的堿液循環(huán)洗滌凈化的工藝。工藝原理是利用堿液中的氫氧化鈉與廢氣中的酚反應(yīng)，生成酚鈉鹽，達(dá)到凈化廢氣的作用。洗滌后的堿液根據(jù)排氣含酚濃度和堿液濃度，送分解裝置，新鮮堿液由脫酚配堿裝置進(jìn)行補(bǔ)充。

目前排氣洗凈塔的工藝流程為：排氣洗凈塔接受的是酚蒸餾槽區(qū)、密封罐、真空泵和裝桶區(qū)的排氣，各種排氣自上而下從不同位置入塔(含酚濃度高的排氣從下部進(jìn)塔，以增加洗滌時(shí)間，強(qiáng)化洗滌)。真空泵排氣由真空泵送出，經(jīng)捕霧器后，進(jìn)入排氣洗凈塔下部；裝桶區(qū)的排氣，通過吸風(fēng)機(jī)壓送，進(jìn)入排氣洗凈塔；酚蒸餾槽區(qū)和密封罐放散口，通過吸風(fēng)機(jī)壓送，進(jìn)入排氣洗凈塔。洗凈用的10% NaOH裝入排氣洗凈塔循環(huán)槽，用循環(huán)泵壓送，在洗凈塔內(nèi)分兩段同時(shí)噴灑、洗凈，塔底堿液自流入循環(huán)槽。定期更換新鮮氫氧化鈉，并將廢氫氧化鈉送到酚鹽分解裝置酚鈉鹽槽。

3目前存在問題與不足

(1)吸風(fēng)機(jī)能力小，造成酚蒸餾槽區(qū)集氣罩處吸力小，廢氣不能有效進(jìn)入集氣罩。現(xiàn)有吸風(fēng)機(jī)的風(fēng)量為985m3/h，全壓頭為1180Pa，共有30個(gè)集氣罩，平均每只集氣罩風(fēng)量為33m3/h，集氣罩?jǐn)嗝媪魉賰H0.3m/s，低于儲(chǔ)槽廢氣擴(kuò)散的控制風(fēng)速(0.5～1.0m/s)，同時(shí)由于吸風(fēng)機(jī)全壓頭較小，而集氣管阻力損失大，故儲(chǔ)槽廢氣不能有效吸入集氣罩。

(2)原設(shè)計(jì)僅裝桶車間、真空泵尾氣及部分儲(chǔ)罐廢氣接入排氣洗凈塔。而部分未接入的儲(chǔ)罐、酚渣槽等在生產(chǎn)過程中仍產(chǎn)生廢氣。本次改造擬將該區(qū)域廢氣產(chǎn)生點(diǎn)均接入排氣洗凈塔，造成原有洗凈塔處理能力偏小。

(3)現(xiàn)有排氣洗凈塔堿液噴淋效果較差?，F(xiàn)填料塔內(nèi)裝一段填料，填料高度為1.5m，堿液通過噴頭噴灑的效果差，無液體分布裝置，堿液和含酚廢氣在塔內(nèi)的接觸效果差，排出廢氣中仍然有較強(qiáng)的酚異味。

(4)酚渣槽放料廢氣、檢修時(shí)反應(yīng)釜人孔打開產(chǎn)生的廢氣未進(jìn)行收集，在作業(yè)過程中產(chǎn)生的廢氣仍然影響酚蒸餾區(qū)域環(huán)境。特別是酚渣槽放料過程中產(chǎn)生的廢氣經(jīng)冷卻后無組織排入大氣，有異味，偶有投訴現(xiàn)象，也影響現(xiàn)場工人工作環(huán)境。

鑒于該酚精制區(qū)域，排氣洗凈塔前引風(fēng)機(jī)能力偏小，廢氣不能有效的進(jìn)入集氣罩，排氣洗凈塔塔徑偏小，填料柱體積小，液體分布效果差，廢氣處理效果不佳，在酚渣槽放料和酚蒸餾釜檢修過程中，排出的廢氣中仍然有較強(qiáng)的酚異味，影響大氣環(huán)境質(zhì)量，影響現(xiàn)場人員的職業(yè)健康衛(wèi)生水平。為改善現(xiàn)場環(huán)境，提高現(xiàn)場人員的職業(yè)健康衛(wèi)生水平，為此對(duì)酚精制區(qū)域產(chǎn)生的酚類廢氣進(jìn)行治理。

4改造方案

4.1　治理方案流程

酚精制區(qū)域廢氣治理工藝流程具體為：酚精制區(qū)域各路廢氣，先通過收集管(罩)收集，進(jìn)入集氣總管，通過排氣洗凈塔洗滌后通過引風(fēng)機(jī)送入煙囪排放。工藝流程簡圖如圖1。

圖1　工藝流程簡圖

4.2　改造內(nèi)容

4.2.1排氣洗凈塔

針對(duì)現(xiàn)有酚精制區(qū)域含酚廢氣處理存在的問題，擬新建一套排氣洗凈系統(tǒng)，將來自各廢氣集氣管的含酚廢氣經(jīng)10%的NaOH溶液洗滌凈化后達(dá)標(biāo)排放。新鮮10%的堿液通過脫酚配堿裝置進(jìn)行補(bǔ)充，廢堿液送現(xiàn)有餾分脫酚裝置。排氣洗凈塔工藝流程見圖1。

本工程含酚廢氣設(shè)計(jì)處理能力約為8600m3/h。排氣洗凈塔塔徑為2m，塔高17m。洗凈塔噴淋密度選擇為8m3/m2·h，據(jù)此堿液循環(huán)泵流量選為30m3/h。塔底預(yù)留5米左右高度作為堿液槽，使堿液從塔頂噴淋到塔底的時(shí)間預(yù)留為半小時(shí)左右。堿液槽液面上方設(shè)置一套絲網(wǎng)除沫器，以防止堿液泡沫淹沒進(jìn)氣口。塔頂設(shè)置一套絲網(wǎng)除霧器，用于捕捉廢氣中的液體，降低廢氣排放時(shí)的液體夾帶量。

排氣洗凈塔所用填料為不銹鋼(304)的孔板波紋250Y。填料分兩段。噴淋堿液從堿液槽經(jīng)堿液循環(huán)泵輸送到排氣洗凈塔上段填料進(jìn)行噴淋。噴淋液經(jīng)過上段填料，與經(jīng)下段洗滌后的含酚廢氣逆流接觸，并和廢氣中的酚類物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成酚鹽，以降低廢氣含酚濃度。流經(jīng)上段填料的噴淋液，進(jìn)入液體再分布器，再流向下段填料進(jìn)行噴淋吸收。噴淋液進(jìn)行循環(huán)噴淋，并根據(jù)廢氣排放含酚濃度或者循環(huán)噴淋液中NaOH濃度進(jìn)行更換。

圖2　排氣洗凈塔工藝流程圖

4.2.2溫水伴熱系統(tǒng)

溫水伴熱系統(tǒng)包括：酚蒸餾伴熱系統(tǒng)改造，將酚計(jì)量槽伴熱、酚計(jì)量槽到產(chǎn)品槽間的工藝管道由蒸汽伴熱改為溫水伴熱。

酚蒸餾現(xiàn)有伴熱系統(tǒng)為蒸汽伴熱，由于蒸汽溫度太高，導(dǎo)致進(jìn)入產(chǎn)品槽的介質(zhì)溫度過高，影響產(chǎn)品質(zhì)量，故需將酚計(jì)量槽伴熱、計(jì)量槽到產(chǎn)品槽放料管線的蒸汽伴熱改成溫水伴熱。

酚蒸餾裝置現(xiàn)有一套溫水循環(huán)系統(tǒng)，用于酚類物料冷凝器、冷卻器的冷卻，并用于相關(guān)泵的冷卻水。溫水通過溫水循環(huán)泵送出，經(jīng)循環(huán)水換熱器換熱至45℃后，送往溫水冷卻各用戶。溫水吸收換熱器熱量后，進(jìn)入溫水回水管，再流向溫水循環(huán)槽。

由于溫水經(jīng)塔頂冷凝器換熱后溫度升高，在正常開工期間能達(dá)到50～60℃，因此可利用溫水回水作為溫水伴熱系統(tǒng)的熱源，并利用溫水回水的高位差(P塔高24.8m，現(xiàn)溫水循環(huán)泵揚(yáng)程70m)，送溫水伴熱管后，再進(jìn)入溫水循環(huán)槽循環(huán)使用。

4.2.3廢氣收集方式

針對(duì)上述酚類廢氣產(chǎn)生點(diǎn)多，結(jié)晶點(diǎn)低等特點(diǎn)，不同區(qū)域的廢氣采用不同的收集方式。

(1)酚蒸餾區(qū)的苯酚槽、鄰甲酚槽、間甲酚槽、甲酚槽、二甲酚槽的五種產(chǎn)品槽目前使用氮封，對(duì)于產(chǎn)品槽擬利用集氣管直接收集廢氣，同時(shí)在槽頂安裝呼吸閥及壓力表。根據(jù)儲(chǔ)槽大小，選用DN80的夾套式呼吸閥。由于酚產(chǎn)品易凝結(jié)，故選用帶夾套的保溫型呼吸閥，所用蒸汽接自現(xiàn)有蒸汽管網(wǎng)。另外，由于苯酚、鄰甲酚、間甲酚、二甲酚等結(jié)晶點(diǎn)較低，對(duì)其廢氣集氣管道增加伴熱，防止含酚廢氣結(jié)晶，堵塞管線。集氣管總管的伴熱管采用DN25無縫鋼管，支管的伴熱管采用紫銅管。

(2)對(duì)于14個(gè)原料槽及中間槽，擬利用集氣管直接收集廢氣，同時(shí)在槽頂安裝呼吸閥及壓力表。根據(jù)儲(chǔ)槽大小，選用DN80的夾套式呼吸閥。由于酚產(chǎn)品易凝結(jié)，故選用帶夾套的保溫型呼吸閥，所用蒸汽接自現(xiàn)有蒸汽管網(wǎng)。

(3)酚渣槽的廢氣先經(jīng)排水槽將液體分離從下部排出后，再從排水槽上部接入集氣管。

(4)對(duì)于密封罐、計(jì)量槽的放散廢氣直接接入集氣管。

(5)酚蒸餾區(qū)的間隙蒸發(fā)釜只有在檢修打開時(shí)才會(huì)產(chǎn)生廢氣，且不是同時(shí)檢修，故此次改造僅將廢氣管道接入該處，具體集氣罩與蒸發(fā)釜的連接待檢修時(shí)臨時(shí)匹配。同時(shí)在間歇蒸發(fā)釜的總集氣管和酚蒸餾區(qū)的總集氣管上各設(shè)一閥門，平時(shí)生產(chǎn)時(shí)，蒸餾區(qū)總集氣管上閥門打開，間歇蒸發(fā)釜總集氣管上閥門關(guān)閉；檢修時(shí)，間歇蒸發(fā)釜總集氣管上閥門打開，蒸餾區(qū)總集氣管上閥門關(guān)閉，以方便切換。

(6)酚裝桶區(qū)。酚裝桶區(qū)的各儲(chǔ)罐的放散廢氣擬利用集氣管直接收集。酚裝桶機(jī)組的放散廢氣利用集氣罩收集，經(jīng)集氣管送入排氣洗凈塔。各放散點(diǎn)廢氣經(jīng)集氣管收集，進(jìn)入排氣洗凈塔，用堿液洗滌凈化后通過引風(fēng)機(jī)送入排氣筒排放。由于廢氣產(chǎn)生點(diǎn)多，為保證阻力平衡，在集氣罩處增設(shè)手動(dòng)調(diào)節(jié)閥。

4.3　主要設(shè)備選型

4.3.1排氣洗凈塔

尺寸(D×H×δ)：2m×17m×12mm

筒體材質(zhì)：碳鋼

填料高度(上、下段)：4m，4m

填料及塔內(nèi)件材質(zhì)：不銹鋼(304)

4.3.2堿液循環(huán)泵

選用離心泵

介質(zhì)：NaOH溶液

介質(zhì)溫度(℃)：常溫

流量(m3/h)：30

揚(yáng)程(m)：40

電機(jī)功率(kW)：11

數(shù)量(臺(tái))：2

工作方式：開一備一

4.3.3夾套式呼吸閥

殼體材質(zhì)：304

密封件材質(zhì)：PTFE

操作壓力：-392～+1961Pa

口徑：N80

4.3.4風(fēng)機(jī)

防爆防腐離心風(fēng)機(jī)

風(fēng)機(jī)型號(hào)：9-19型9D

風(fēng)量：8294～10171m3/h

全壓：4453～4101Pa

轉(zhuǎn)速：1450r/min

電機(jī)功率：22kW 380V

數(shù)量：2臺(tái)

工作方式：開一備一

4.4　處理效果和目標(biāo)

經(jīng)處理后，排放能滿足GB 16172-2012《煉焦化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中 表5 新建企業(yè)大氣污染物特別排放濃度限值要求。該工程于2013年年底調(diào)試完成投產(chǎn)運(yùn)行。目前，各廢氣放散點(diǎn)放散的廢氣得到了有效收集，處理后的廢氣排放濃度遠(yuǎn)低于GB 16172-2012《煉焦化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中表5新建企業(yè)大氣污染物特別排放濃度限值80mg/m3，現(xiàn)場環(huán)境得到了極大改善。

5結(jié)論

焦化廠酚精制區(qū)域廢氣采取有效的收集，通過堿液洗滌處理方式，有效的控制了含酚廢氣的無組織放散，改善現(xiàn)場環(huán)境，具有很好的環(huán)境效益，切實(shí)可行。

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Study on the Phenol Waste Gas Treatment of a Coking

FANG Jingxin

(Shanghai Meishan Industrial and Civil Engineering Design and Research Institute Co.，LTD，Nanjing 210039，China)

Abstract：This paper analyzed the phenol waste gas which produced in phenol refining area of the coking plant collection method and treatment problems，through reforming the existing phenol waste gas collection way，building 1 set of phenol waste gas purification treatment device，it can effectively control the unorganized emissions of the phenol waste gases，further improve the site environment of the phenol refining area.

Keywords：Phenol waste gas；Exhaust wash tower；Emissions standard

作者簡介：房井新，碩士，現(xiàn)主要從事環(huán)保設(shè)計(jì)工作

中圖分類號(hào)：X51

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1673-288X(2015)06-0096-03