尾氣脫臭設(shè)施在罐頂氣VOCs治理的應用

王 冠

（中國石化九江石化公司，江西 九江 332004）

近幾年我國華北、華中等地區(qū)冬季開始持續(xù)性大面積嚴重的霧霾天氣，對VOCs治理逐漸成為我國大氣環(huán)境污染治理的熱點問題[1]。VOCs是石化化工、交通運輸、制藥、涂料、印刷、電子等行業(yè)污染排放物，是形成PM2.5的前驅(qū)物，造成城市光化學煙霧，影響大氣環(huán)境質(zhì)量[2]。部分VOCs物質(zhì)具有致癌作用，嚴重影響身體健康。當前我國對VOCs的治理研究處于起步階段，尚未建立完善的控制管理措施。隨著VOCs污染的日趨嚴重，對其治理控制已迫在眉睫[3]。

本文綜述了我國石油化工、煉油行業(yè)的VOCs排放現(xiàn)狀，分析了石化行業(yè)VOCs排放特點，介紹了尾氣脫臭設(shè)施異味治理技術(shù)。

1 我國石油化工、煉油行業(yè)VOCs的排放現(xiàn)狀

VOCs種類繁多，來源廣泛，可分為自然源和人為源[4]。自然源主要為植物生成代謝、森林火災排放等。固定源主要為分為流動源（機動車尾氣）、工業(yè)固定源、日常生活源等。工業(yè)固定源是VOCs排放的主要來源，下面重點介紹工業(yè)固定源。產(chǎn)生VOCs污染源的行業(yè)主要包括石油化工、制藥行業(yè)、涂料包裝、汽車行業(yè)、電子行業(yè)等[5]。表1總結(jié)了國內(nèi)學者目前研究的主要石油化工、煉油行業(yè)固定源VOCs排放特征。

表1 主要工業(yè)固定源VOCs排放特征[6]

2 石化行業(yè)VOCs行業(yè)排放特點

石油化工生產(chǎn)從原料到產(chǎn)品，一般都需要經(jīng)過許多工序和復雜的加工單元，通過多次反應或分離才能完成。石油化工具有以下特點：石油化工生產(chǎn)過程的工藝流程復雜，工藝條件苛刻，常伴有高溫、高壓、易燃易爆等特點；石油化工生產(chǎn)裝置大型化、生產(chǎn)過程連續(xù)性強；生產(chǎn)過程自動化程度高；加工過程具有封閉性；物耗、能耗比較集中且呈現(xiàn)擴大化發(fā)現(xiàn)趨勢。

鑒于石油化工具有這些特點，VOCs污染物排放過程多種多樣。石油化工企業(yè)建立了一套污染源分類解析方法，將污染物的排放過程分為10種，包含了化工生產(chǎn)過程中各種氣相污染物的排放，具體分類見表2。

表2 石化企業(yè)的污染物排放過程分類[7]

石油化工企業(yè)的類型、規(guī)模、投產(chǎn)年份以及管理水平等因素對VOCs排放量有很大的影響。煉油廠的VOCs排放主要以無組織排放，其中，生產(chǎn)設(shè)備泄漏、儲存過程泄漏、裝卸過程泄漏、廢水和固體廢物收集運輸儲存處理過程中逸散的VOCs分別占全廠 VOCs排放量的30%，30%，15%，15%，其中，非正常工況下排放的VOCs占全廠VOCs排放量的10%，工藝尾氣和燃燒煙氣排放的VOCs為微量[8]。由此可見，儲罐罐頂氣的治理在VOCs治理工作中也至關(guān)重要。九江石化煉油運行五部目前利用了尾氣脫臭設(shè)施對罐頂氣進行回收處理，取得了較好的效果。

3 尾氣脫臭設(shè)施的應用

3.1 裝置概況

尾氣脫臭設(shè)施采用撫順研究院的“低溫柴油吸收+堿洗”工藝技術(shù)，裝置設(shè)計處理量為300 m3/h，主要處理酸性水原料罐、減渣罐、地下污油罐和地下酸性水罐等罐頂氣和產(chǎn)品精制尾氣。2015年10月投用運行，2017年3月利用全廠大檢修的機會對尾氣脫臭設(shè)施流程進行了優(yōu)化完善，增加了凈化氣至焚燒爐流程。即尾氣脫臭設(shè)施在“低溫柴油吸收+堿洗”工藝技術(shù)基礎(chǔ)上增加了“尾氣焚燒單元”。進一步降低了排放至大氣尾氣中非甲烷總烴的含量。

3.2 工藝流程簡介

當酸性水罐罐頂氣相壓力超過設(shè)定值500 PaG 時，啟動液環(huán)壓縮機（0258-C-301），經(jīng)過壓縮后，油氣壓力提高到0.1 MPaG，進入低溫柴油吸收塔（0258-T-301），在吸收塔內(nèi)與5℃～10℃的粗柴油逆流吸收，將油氣中95%以上的油氣吸收到粗柴油中，并可將油氣中的有機硫化物全部吸收凈化，被吸收后的尾氣進入脫硫反應器0258-R-301，在脫硫反應器內(nèi)經(jīng)過堿液吸收脫除硫化氫，最后凈化氣經(jīng)分液罐分液后送至硫磺回收裝置尾氣焚燒爐焚燒排放，經(jīng)硫磺回收100 m煙囪排放至大氣。

吸收塔吸收柴油來自常減壓裝置的粗柴油，溫度≯60℃，吸收柴油流量由流量控制閥FV-11101控制流量15 m3/h，經(jīng)過貧油預冷器0258-E-301、貧油/富油換熱器0258-E-302換熱后，進入制冷機組0258-RG-301冷卻到5℃～10℃，進入吸收塔進行吸收。吸收后的柴油由富吸收油泵0258-P-301輸送，與貧油/富油換熱器0258-E-302換熱后到界區(qū)外柴油管線中。

脫硫反應器0258-R-301內(nèi)堿液采用10 wt%～30 wt%的氫氧化鈉溶液，廢堿液由脫硫劑泵0258-P-302送至界區(qū)。

3.3 裝置運行情況

由表3可知：尾氣脫臭設(shè)施總進口VOCs含量平均值為170930 mg/m3，堿洗反應器出口為 5800 mg/m3，不經(jīng)過焚燒 VOCs去除率為96.6%，焚燒后煙氣VOCs含量為8.85 mg/m3，焚燒后VOCs去除率為99.99%，較焚燒前VOCs去除率提高了3.39%。尾氣脫臭設(shè)施僅8月份運行一個月就減少VOCs排放量13.67 t。

圖1 尾氣脫臭設(shè)施流程圖

表3 2017年8月運行數(shù)據(jù)

2017年9月19日，九江石化委托第三方檢測單位南昌市華測檢測認證有限公司對煉油運行五部尾氣脫臭設(shè)施進行了檢測標定，檢測數(shù)據(jù)見表 4～表 6。

表4 2017年9月尾氣脫臭設(shè)施進口第三方檢測數(shù)據(jù)

由表4、表5可知：尾氣脫臭設(shè)施總進口非甲烷總烴含量為119000 mg/m3，焚燒后煙氣非甲烷總烴含量為8.85 mg/m3，遠遠低于目前非甲烷總烴＜120 mg/m3的指標，焚燒后VOCs去除率也達到了99.99%。

表5 2017年9月尾氣脫臭設(shè)施出口第三方檢測數(shù)據(jù)

表6 第三方檢測測試方法及檢出限、儀器設(shè)備

4 結(jié)論

尾氣脫臭設(shè)施增設(shè)尾氣焚燒單元流程后，大大降低了排放氣中非甲烷總烴的含量，有效地減少了VOCs的排放。尾氣脫臭設(shè)施的應用對煉油裝置罐頂氣的VOCs處理有較為明顯的效果。