甲醇罐區(qū)無(wú)組織揮發(fā)性有機(jī)廢氣治理工藝研究

陳鵬 岳軍 李臣華

摘? 要：近年來(lái)隨著霧霾現(xiàn)象的增加和一系列因環(huán)保問(wèn)題導(dǎo)致環(huán)境變化，國(guó)家對(duì)環(huán)保問(wèn)題越來(lái)越重視，先后出臺(tái)了一系列的法律法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)。甲醇罐區(qū)作為工廠的危險(xiǎn)源在廢氣治理過(guò)程中存在其特殊的安全要求和特殊的工藝要求，該公司技術(shù)人員結(jié)合多年的化工生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)和環(huán)保治理經(jīng)驗(yàn)，研究出一套獨(dú)特的有針對(duì)性的處理工藝。

關(guān)鍵詞：揮發(fā)性有機(jī)物;甲醇罐區(qū);廢氣治理

中圖分類號(hào)：X51? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）是指常溫下飽和蒸汽壓大于70 Pa、常壓下沸點(diǎn)在260 ℃以下的有機(jī)化合物，或在20 ℃條件下，蒸汽壓大于或者等于10 Pa且具有揮發(fā)性的全部有機(jī)化合物。VOCs是導(dǎo)致城市灰霾和光化學(xué)煙霧的重要前體物，主要來(lái)源于煤化工、石油化工、燃料涂料制造、溶劑制造、使用和存儲(chǔ)等過(guò)程。

甲醇罐區(qū)為甲醇的存儲(chǔ)區(qū)域，主要的無(wú)組織排放源為甲醇罐的呼吸閥或透氣孔，作為廠區(qū)的危險(xiǎn)源其周圍區(qū)域?yàn)榉辣瑓^(qū)，對(duì)于廢氣處理設(shè)備和工藝選擇有著嚴(yán)格的要求，該公司根據(jù)甲醇的物理化學(xué)特性和罐區(qū)高標(biāo)準(zhǔn)防爆特性研究出甲醇罐區(qū)無(wú)組織揮發(fā)性有機(jī)廢氣治理的處理工藝。

1 氣體成分分析

1.1 污染源

主要為向甲醇罐內(nèi)輸送甲醇時(shí)，自呼吸閥或透氣孔排出的氣體。

1.2 污染氣體成分

氣體主要成分為甲醇。

1.3 污染氣體特性

甲醇為無(wú)色透明液體，有刺激性氣味。熔點(diǎn)-97.8℃，沸點(diǎn)64.7℃。相對(duì)密度0.79（水=1），相對(duì)蒸氣密度1.1（空氣=1），飽和蒸氣壓12.3 kPa（20 ℃）。燃燒熱726.51 kJ/mol，臨界溫度240 ℃，臨界壓力7.95 MPa，閃點(diǎn)8 ℃（CC）、12.2 ℃（OC），自燃溫度436 ℃，爆炸極限5.5%～36.5%，可溶于水，可混溶于醇類、乙醚等多數(shù)有機(jī)溶劑，黏度為0.5525 MPa·s（25℃）。

2 工藝簡(jiǎn)介

2.1 風(fēng)量計(jì)算依據(jù)

HG/T 20698—2009 《化工采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》5.5.18條，為了防止爆炸發(fā)生，在進(jìn)行通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)采取以下措施：排出有爆炸危險(xiǎn)物質(zhì)的局部排風(fēng)系統(tǒng)，其風(fēng)量應(yīng)按照在正常運(yùn)行和事故情況下，風(fēng)管內(nèi)這些物質(zhì)濃度不大于爆炸下限的50%計(jì)算?？倸饬繛椋?/p>

Q=qm3/h÷2.75%×a

其中：q為甲醇罐區(qū)進(jìn)液總量，a為富裕量。

2.2 處理工藝簡(jiǎn)介

根據(jù)甲醇廢氣的水溶性和易燃易爆的特性，采用物理吸收+生物凈化工藝。簡(jiǎn)易工藝流程如圖1所示。

對(duì)甲醇各儲(chǔ)罐的呼吸閥處通過(guò)設(shè)計(jì)的特殊收集罩進(jìn)行收集并維持空間微負(fù)壓，收集的氣體經(jīng)過(guò)水吸收除去絕大部分甲醇等揮發(fā)有機(jī)氣體進(jìn)行初步凈化，然后進(jìn)入生物濾床，通過(guò)生物濾床中的專用菌種對(duì)氣體中的有機(jī)成分進(jìn)行生物降解，出現(xiàn)應(yīng)急狀態(tài)時(shí)氣體通過(guò)活性炭吸附箱進(jìn)行排放，吸附后的凈化氣體通過(guò)排氣筒達(dá)標(biāo)排放。吸收甲醇后的含醇水可以送往車間使用或作為碳源送往污水?；钚蕴康奈较涫褂煤罂蓪?duì)其內(nèi)的碳進(jìn)行脫附回收利用或送入鍋爐焚燒。

3.3 注意事項(xiàng)

3.3.1 收集管道

由于氣體成分為易燃易爆氣體，收集管道應(yīng)為導(dǎo)電性好的金屬管道或特制防靜電管道，避免氣體輸送時(shí)產(chǎn)生靜電，管道法蘭連接墊片應(yīng)為導(dǎo)電性良好的墊片，低于4個(gè)螺栓的法蘭應(yīng)做防靜電跨接;每個(gè)支管應(yīng)設(shè)置阻火器，將罐體同處理裝置安全有效隔絕。

3.3.2 吸收塔

為保證吸收效果，吸收塔采用活水吸收，吸收液中甲醇的濃度應(yīng)低于塔內(nèi)溫度壓力下氣液平衡時(shí)的液相濃度，吸收液可以是一次水，吸收甲醇后的含醇水送至污水處理廠作為生化細(xì)菌的碳源;也可使用脫鹽水，吸收后的含醇水可送至精餾萃取崗位使用。

3.3.3 生物凈化設(shè)備

生物凈化設(shè)備為特制生物濾床，在投用前需用含醇水進(jìn)行菌種篩選培養(yǎng)，選出適合分解甲醇?xì)獾木洹?/p>

3.4 安全措施

（1）收集氣體始終處在爆炸極限以下進(jìn)行輸送。

（2）支管增設(shè)阻火器，避免出現(xiàn)罐體串聯(lián)，實(shí)現(xiàn)有效隔離。

（3）主管路設(shè)置甲醇在線分析儀，分析儀與風(fēng)機(jī)連鎖調(diào)整風(fēng)量。

（4）轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備、電氣儀表、控制柜防爆等級(jí)采用CT4防爆等級(jí)。

4 案例分析

以下案例為該公司實(shí)際工程案例（某煤化工廠精餾甲醇罐區(qū)廢氣治理項(xiàng)目）。

4.1 概況

甲醇罐區(qū)現(xiàn)有規(guī)格為Φ5000 mm×8000 mm的精醇槽2個(gè)，規(guī)格為Φ5000 mm×8000 mm和規(guī)格為Φ8000 mm×10000 mm粗醇槽各1個(gè)，儲(chǔ)罐最大儲(chǔ)存量為870.4 m3;甲醇中間儲(chǔ)罐現(xiàn)有規(guī)格為Φ3600 mm×4800 mm中間槽1個(gè)，計(jì)量槽2個(gè)，每個(gè)儲(chǔ)罐容積為50 m3;儲(chǔ)罐容積為10 m3的雜醇儲(chǔ)罐1個(gè)，規(guī)格為Φ3600 mm×4800 mm的水槽1個(gè)，另有回流冷卻器后的不凝氣放空口和裝車時(shí)罐車頂部呼吸孔，在甲醇裝車過(guò)程以及儲(chǔ)存生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的尾氣中含有甲醇和非甲烷總烴等有害氣體。

4.2 風(fēng)量計(jì)算

根據(jù)甲方提供的參數(shù)：Q=140m3/h÷2.75%×1.18 ≈6000m3/h（其中1.18為18%富裕量）。

4.3 系統(tǒng)配置

根據(jù)上述風(fēng)量計(jì)算，我公司為該化工廠精餾甲醇罐區(qū)設(shè)計(jì)配套處理量為6 000 m?/h 的兩級(jí)吸收塔，材質(zhì)選用304不銹鋼，生物處理凈化設(shè)備的處理量為6 000 m?/h，處理效率達(dá)到95%;廢氣收集罩按照氣流2 m/s進(jìn)行設(shè)計(jì)，收集管道流速按照15 m/s進(jìn)行設(shè)計(jì)，風(fēng)機(jī)采用防靜電玻璃鋼風(fēng)機(jī)，配套電機(jī)為18.5 kW。

4.4 處理能力核算

該化工廠精餾甲醇罐區(qū)廢氣收集后濃度按照20 000 mg/m?進(jìn)行核算，吸收塔處理效率按照80%考慮，則兩級(jí)吸收后廢氣濃度降至800 mg/m?，生物凈化的處理效率可達(dá)到95%，則處理后排氣濃度可達(dá)到40 mg/m?。

4.5 實(shí)際監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)

4.5.1 甲醇罐區(qū)廢氣監(jiān)測(cè)點(diǎn)位示意圖（圖2）

4.5.2 甲醇罐區(qū)廢氣監(jiān)測(cè)結(jié)果及分析

甲醇罐區(qū)廢氣外排污染物主要以監(jiān)測(cè)甲醇以及非甲烷總烴為主。該公司設(shè)計(jì)實(shí)施的這套綜合處理工藝，經(jīng)過(guò)調(diào)試運(yùn)行穩(wěn)定后在12月6日、7日連續(xù)2天時(shí)間內(nèi)排放氣中甲醇的排放濃度沒(méi)有檢測(cè)到，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于50 mg/m?的排放標(biāo)準(zhǔn);而在11月24日、25日連續(xù)2天的監(jiān)測(cè)中，排放氣中非甲烷總烴排放濃度最低達(dá)到8.74 mg/m?，平均排放濃度為10.9 mg/m?，距80 mg/m?排放標(biāo)準(zhǔn)也還有很大的余地。前后12次的監(jiān)測(cè)，排放達(dá)標(biāo)率達(dá)到了100%。

5 結(jié)語(yǔ)

該公司的這套有針對(duì)性的甲醇罐區(qū)廢氣治理工藝對(duì)甲醇罐區(qū)廢氣治理有很好的效果，既能滿足了甲醇罐區(qū)高標(biāo)準(zhǔn)防爆特性要求，又使甲醇罐區(qū)無(wú)組織揮發(fā)性有機(jī)廢氣達(dá)到了環(huán)保要求的排放標(biāo)準(zhǔn)，值得在甲醇行業(yè)以及類似的石化、化工行業(yè)大力推廣和應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1]陳霖新.電子工廠潔凈廠房的設(shè)計(jì)施工規(guī)范[J].河北工業(yè)科技，2006（6）：45-48.

[2]陳永坤.幾種油氣回收處理技術(shù)的介紹和比較[J].化工進(jìn)展，2017（3）：78-79.

[3]尹磊.某殼體車間割口室除塵系統(tǒng)診斷及改[J].環(huán)境工程學(xué)報(bào)，2016（3）：43-44.

[4]姜昳芃.遼寧濱海旅游業(yè)可持續(xù)發(fā)展對(duì)策研究[J].化工管理，2018（6）：79-80.