石油化工企業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物治理方案探討

張滿(mǎn)玉（中石化天津分公司發(fā)展規(guī)劃部，天津 300271）

石油化工企業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物治理方案探討

張滿(mǎn)玉（中石化天津分公司發(fā)展規(guī)劃部，天津 300271）

本文主要介紹了揮發(fā)性有機(jī)物的危害、治理方案、各方案的優(yōu)缺點(diǎn)，并說(shuō)明了天津分公司VOCs治理方案及選擇方案的原因。

揮發(fā)性有機(jī)物；治理；方案

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，尤其是高耗能重工業(yè)的發(fā)展，對(duì)環(huán)境造成了嚴(yán)重的影響，大面積、重度霧霾現(xiàn)象發(fā)生頻率和時(shí)間逐步增加，直接影響了人民群眾的生活質(zhì)量。為保護(hù)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展，2014年8月，天津市發(fā)布《工業(yè)企業(yè)排放控制標(biāo)準(zhǔn)》，揮發(fā)性有機(jī)物VOCs排放達(dá)到80mg∕m3以下。2015年環(huán)保部發(fā)布《石油煉制工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中要求非甲烷總烴去除效率≥97%。以上兩個(gè)環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)對(duì)天津地區(qū)工業(yè)企業(yè)的揮發(fā)性有機(jī)物的排放提出了嚴(yán)格的要求，尤其對(duì)污染源較多的石化企業(yè)提出了甚至苛刻的要求。

1 石化企業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物的危害和排放現(xiàn)狀

揮發(fā)性有機(jī)物是在常溫下以蒸汽形式存在于空氣中的一類(lèi)有機(jī)化合物和總稱(chēng)，參與大氣光化學(xué)反應(yīng)，是重要的大氣污染源之一。石化企業(yè)的裝置和設(shè)備在原設(shè)計(jì)中均屬于密閉生產(chǎn)，正常生產(chǎn)過(guò)程中不會(huì)對(duì)大氣排放揮發(fā)性有機(jī)物，但儲(chǔ)運(yùn)罐區(qū)受技術(shù)限制，仍存在無(wú)組織排放現(xiàn)象，對(duì)廠界的環(huán)保指標(biāo)的控制造成較大壓力，需要對(duì)儲(chǔ)運(yùn)罐區(qū)的無(wú)組織排放進(jìn)行治理。

2 治理方案

方案一：氣體收集+多級(jí)吸收法

本方案需要首先對(duì)個(gè)儲(chǔ)罐的罐頂氣通過(guò)氣相連通管聯(lián)通，將氣體收集至總管，然后送入后部的吸收設(shè)施。針對(duì)收集后的油氣組分及濃度，典型的吸收工藝是使用吸收+分離+吸附解析的處理工藝。

第一步：將收集至總管的罐頂氣通過(guò)增壓機(jī)加壓后，送入吸收塔進(jìn)行吸收。吸收介質(zhì)為與罐頂氣組分相似的油品，回收大分子的油氣組分，初步降低油氣濃度。為提高吸收效果，對(duì)吸收介質(zhì)可采取冷卻措施。

第二步：低濃度油氣進(jìn)入膜分離設(shè)備，大分子的烴類(lèi)被截留，形成富含油氣的組分，循環(huán)回第一步的吸收塔，小分子的氧氣、氮?dú)獾韧ㄟ^(guò)膜分離設(shè)備，形成富含空氣的貧氣。

第三步：貧氣進(jìn)入變壓吸附設(shè)施，對(duì)氣體深度吸收，達(dá)標(biāo)尾氣高空排放。吸附劑飽和后通過(guò)真空解析，解析出的高濃度油氣再經(jīng)冷凝液化后返回第一級(jí)循環(huán)吸收。吸附介質(zhì)通常為活性炭等。如果罐頂氣中含有硫化物，應(yīng)在前部增加催化氧化除臭設(shè)施，脫除硫化物，避免硫化物對(duì)后部吸收材料性能的損害。

此技術(shù)已經(jīng)在國(guó)內(nèi)有多套工業(yè)業(yè)績(jī)，優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，占地少，吸收效果可以滿(mǎn)足目前新環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)VOCs≤80mg∕m3的要求。缺點(diǎn)是：（1）投資較高；（2）吸收了油氣的富吸收劑需要循環(huán)處理，以滿(mǎn)足新鮮吸收劑的蒸汽壓、組成等指標(biāo)要求；（3）需要配套深度脫硫設(shè)施，增加了投資。

采用本技術(shù)設(shè)計(jì)的一套1000標(biāo)立∕小時(shí)的油氣治理設(shè)施，預(yù)計(jì)總投資約2000萬(wàn)元，其中吸收設(shè)施預(yù)計(jì)1200萬(wàn)元左右，脫硫設(shè)施400萬(wàn)元左右，油氣收集設(shè)施及安全附件等400萬(wàn)元左右。

方案二：焚燒法

本方法需要新建一套焚燒爐，將收集后的罐頂氣送入焚燒爐燃燒。如果罐頂氣中含有硫化物，還需要在進(jìn)焚燒爐之前對(duì)罐頂氣進(jìn)行深度脫硫。此方法的優(yōu)點(diǎn)是處理能力高，對(duì)原料氣的適應(yīng)性好，運(yùn)行穩(wěn)定，能完全滿(mǎn)足新環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)（焚燒法）VOCs＜20 mg∕m3的要求。缺點(diǎn)是：（1）由于加熱爐為明火設(shè)備，安全間距大導(dǎo)致占地面積大；（2）如果罐頂氣的濃度較低，在不能利用自身燃燒的熱量維持燃燒時(shí)，需要使用輔助燃料伴燒，因此運(yùn)行成本較高。據(jù)了解，某化工廠一臺(tái)焚燒爐一年伴燒的天然氣費(fèi)用約500萬(wàn)元左右；（3）可能增加全廠的NOx污染物排放量；（4）需要有深度脫硫設(shè)施。

方案三：直接回收至低壓瓦斯管網(wǎng)

此方案將罐頂氣收集并加壓后直接送入全廠低壓瓦斯管網(wǎng)。本方案的優(yōu)點(diǎn)是只有收集和加壓設(shè)施，流程簡(jiǎn)單，占地少，投資低，油氣完全回收處理，達(dá)到了揮發(fā)性有機(jī)物的零排放。但缺點(diǎn)也較多：（1）首先需要全廠有低壓瓦斯或油氣回收管網(wǎng)等相應(yīng)設(shè)施，并且瓦斯氣脫硫設(shè)施具有相應(yīng)的余量；（2）儲(chǔ)罐需要增設(shè)氮封設(shè)施，以避免在儲(chǔ)罐大小呼吸時(shí)氧氣通過(guò)罐頂呼吸閥進(jìn)入罐內(nèi)部，造成罐頂氣中含有氧氣，進(jìn)而對(duì)全廠管網(wǎng)造成隱患；（3）安全保護(hù)設(shè)施及連鎖控制等要求較高，對(duì)設(shè)備硬件和操作人員的技術(shù)水平要求較高。

對(duì)于一套1000標(biāo)立∕小時(shí)的罐頂氣收集及回收設(shè)施，預(yù)計(jì)總投資約1000萬(wàn)元左右。

3 各方案的適用范圍

以上三種方案均有各自的優(yōu)缺點(diǎn)和使用范圍。其中方案一適用于成品油儲(chǔ)罐、裝車(chē)站臺(tái)等介質(zhì)清潔、組成穩(wěn)定的工況，允許氣體中含有空氣；方案二適用于各種工況，多用于處理?yè)]發(fā)性有機(jī)物含量低、熱值低、無(wú)回收價(jià)值的廢氣處理，多用于化工廠等；第三種工況投資少，但要求現(xiàn)有瓦斯回收設(shè)施如氣柜、低壓瓦斯管網(wǎng)、瓦斯脫硫設(shè)施有余量，并且瓦斯用量大、瓦斯管網(wǎng)抗干擾能力強(qiáng)的煉油廠、石化廠等。

4 天津分公司煉油部中間罐區(qū)VOCs治理方案選擇

天津分公司煉油部有16座較大型中間原料產(chǎn)品儲(chǔ)罐，進(jìn)出料頻繁，介質(zhì)潔凈度差，大多含有硫化氫等有毒有害成分，罐頂氣對(duì)周?chē)h(huán)境影響很大，因此必須進(jìn)行VOCs治理。

煉油部設(shè)有全廠低壓瓦斯管網(wǎng)，同時(shí)設(shè)有2萬(wàn)立和5千立氣柜個(gè)一臺(tái)，以及配套的瓦斯壓縮機(jī)，瓦斯脫硫設(shè)施有一定余量，同時(shí)罐區(qū)VOCs數(shù)量占全廠瓦斯量非常低，因此我們綜合考慮各種VOCs治理方案后，確定采用方案三，即將罐頂氣直接回收至低壓瓦斯管網(wǎng)。原則流程圖如下：

各儲(chǔ)罐罐頂油氣→油氣支管道→油氣匯總管道→氣液分離罐→增壓風(fēng)機(jī)→可燃性氣體排放管網(wǎng)現(xiàn)有甩頭處。

目前本項(xiàng)目方案已經(jīng)通過(guò)了政府部門(mén)的安全審查，正在實(shí)施過(guò)程中。