焦?fàn)t煤氣制LNG 廢氣產(chǎn)生及防治分析

田茂林

（山東鋼鐵集團(tuán)日照有限公司，山東日照 276800）

0 引言

山東鋼鐵集團(tuán)日照有限公司焦化項(xiàng)目產(chǎn)生副產(chǎn)品焦?fàn)t煤氣，屬于化工原料和高熱值燃料。利用焦?fàn)t煤氣制LNG，是實(shí)現(xiàn)焦?fàn)t煤氣的綜合利用和下游產(chǎn)品的多元化，從根本上治理環(huán)境、解決焦化企業(yè)困境的必然選擇。項(xiàng)目依托焦化項(xiàng)目的剩余焦?fàn)t煤氣資源制取LNG（液化天然氣），設(shè)計年產(chǎn)LNG 232 448 t，年產(chǎn)氨11.2 萬噸，一方面減少了焦?fàn)t煤氣直接排入大氣對環(huán)境的污染，另一方面制成清潔無污染的LNG。裝置運(yùn)行期間主要污染因素為火炬燃燒廢氣（編號：G1），來源于開車工況下蒸氨尾氣及非正常工況下各廢氣等，主要污染物為CH4（甲烷）、NOx（氮氧化物）和SO2（二氧化硫）。

1 有組織廢氣的排放與控制

焦?fàn)t煤氣制LNG 工藝中，有組織廢氣排放主要為火炬燃燒產(chǎn)生的廢氣（即G1）。全廠設(shè)置火炬系統(tǒng)，包括冷火炬、熱火炬和氨火炬，用于正常工況蒸氨尾氣及非正常工況下各廢氣的焚燒。其中，冷火炬主要收集來自液化工段冷劑系統(tǒng)各安全閥氣體；熱火炬管網(wǎng)主要收集本項(xiàng)目凈化部分各裝置、甲烷化裝置、部分液化裝置和部分合成氨裝置的高溫氣體；氨火炬管網(wǎng)收集合成氨裝置排放的氨氣（NH3）。

正常工況，火炬系統(tǒng)僅長明燈持續(xù)燃燒焦?fàn)t煤氣，焦?fàn)t煤氣來自甲烷化工段天然氣產(chǎn)品總管。甲烷產(chǎn)生濃度約331.43 mg/m3，火炬燃燒效率≥99%?；鹁嬗? 個單獨(dú)的火炬組成，正常工況下其排出的燃燒廢氣（G1）的排放高度為79 m，其他參數(shù)見表1。

2 無組織廢氣的排放與控制

2.1 LNG 裝車區(qū)無組織廢氣排放控制措施分析

在LNG 儲罐及裝車系統(tǒng)，LNG 進(jìn)出儲罐時、儲罐環(huán)境溫度變化時、LNG 裝車時均有可能產(chǎn)生蒸發(fā)氣（BOG）。為保持LNG儲罐和裝車臂氣相保持平衡，LNG 儲罐及裝車系統(tǒng)設(shè)有BOG循環(huán)收集利用系統(tǒng)。BOG 經(jīng)集氣管道收集后，由BOG 壓縮機(jī)壓縮后送到液化冷箱前的天然氣管道內(nèi)、不外排。

可能導(dǎo)致無組織廢氣放散的環(huán)節(jié)為LNG 裝車。LNG 運(yùn)輸采用專用車輛，運(yùn)輸車輛為罐車，運(yùn)輸重量為20 t 左右，預(yù)計2～4 h 裝車一次，正常工況下年裝車次數(shù)約7670 次。類比同類項(xiàng)目并參考行業(yè)相關(guān)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，項(xiàng)目LNG 裝車區(qū)無組織廢氣產(chǎn)生量按總裝車量的0.01‰進(jìn)行核算，則無組織甲烷揮發(fā)量約15.34 t/a。

2.2 液氨儲罐及裝車區(qū)無組織廢氣排放控制措施分析

液氨儲罐采取的污染防治措施如下：

（1）氨儲罐設(shè)置冷卻水噴淋系統(tǒng)，并采取密閉裝車方式。

（2）采用密封性能良好的設(shè)備和管件。

（3）加強(qiáng)生產(chǎn)運(yùn)行期間的設(shè)備管理，嚴(yán)格控制裝置動、靜密封點(diǎn)物料的泄漏，同時建立必要的各項(xiàng)管理制度，加強(qiáng)操作人員的崗位巡查制度，發(fā)現(xiàn)泄露及時進(jìn)行處理，防止污染擴(kuò)散。

（4）液氨裝車棧臺鶴管排氣返回液氨球罐，液氨球罐罐頂氣相管線設(shè)置有壓力調(diào)節(jié)閥，對球罐壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)。氨儲存工段設(shè)置有微動力氨回收裝置，用來回收液氨球罐壓力調(diào)節(jié)產(chǎn)生的排放氣（其中含裝車排氣）和液氨閃蒸罐的閃蒸氣。微動力氨回收裝置排放尾氣中氨含量≤1%（mol.），氨回收率≥95%?；厥蘸蟮陌睘橐喊保瑝毫Υ笥?.5 MPa（G.），返回液氨罐區(qū)低壓閃蒸罐，最終進(jìn)入液氨球罐。所以液氨儲罐沒有無組織廢氣排放。

可能導(dǎo)致無組織廢氣放散的環(huán)節(jié)為液氨裝車。項(xiàng)目液氨運(yùn)輸采用專用車輛，運(yùn)輸車輛為罐車，運(yùn)輸重量為12.5 t 左右，預(yù)計3～4 h 裝車一次，正常工況下年裝車次數(shù)約5914 次。類比同類項(xiàng)目并參考行業(yè)相關(guān)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，項(xiàng)目液氨裝車區(qū)無組織廢氣產(chǎn)生量按總裝車量的0.01‰核算，則無組織氨揮發(fā)量約7.40 t/a。

2.3 生產(chǎn)裝置區(qū)無組織廢氣排放控制措施分析

根據(jù)GB 50183—2004《石油天然氣工程設(shè)計規(guī)范》的規(guī)范要求，焦?fàn)t煤氣制LNG 工藝涉及的原料焦?fàn)t煤氣和產(chǎn)品天然氣均為甲類火災(zāi)危險性物質(zhì)，相關(guān)安全規(guī)范對生產(chǎn)設(shè)備的嚴(yán)密性有著極其嚴(yán)格的要求：①對焦?fàn)t煤氣及甲烷氣系統(tǒng)按規(guī)范要求進(jìn)行嚴(yán)格的密封設(shè)計，并在開停工時進(jìn)行嚴(yán)格的氣密性試驗(yàn)與檢查；②生產(chǎn)裝置均采取相應(yīng)的密封措施，所有存在液相或油相的槽類及設(shè)備均設(shè)氮封系統(tǒng)，超壓排放氣送火炬系統(tǒng)燃燒；③在煤氣壓縮機(jī)等管道設(shè)備連接處，要求定期檢查氣密性，更換密封零件，以保證壓縮機(jī)正常運(yùn)行，降低煤氣泄漏的風(fēng)險。

表1 正常工況火炬排出廢氣（G1）的大氣污染物達(dá)標(biāo)情況

根據(jù)以上分析，類比同類項(xiàng)目并參考行業(yè)相關(guān)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，項(xiàng)目生產(chǎn)裝置區(qū)無組織廢氣產(chǎn)生量按總處理氣量的0.1‰進(jìn)行核算。經(jīng)計算，項(xiàng)目生產(chǎn)裝置區(qū)預(yù)凈化工段H2S（硫化氫）排放量為0.011 t/a，精脫硫工段H2S 和NH3的排放量分別為0.011 t/a 和0.006 3 t/a，合成氨工段NH3的排放量為0.005 3 t/a。

2.4 惡臭排放控制措施分析

焦?fàn)t煤氣制LNG 生產(chǎn)過程中，臭氣來源主要為焦?fàn)t煤氣制LNG 產(chǎn)生的H2S 和NH3，產(chǎn)生惡臭氣體的裝置包括焦?fàn)t煤氣制LNG 裝置及合成氨裝置。采取以下措施減少惡臭物質(zhì)的排放：

（1）各工藝裝置采用先進(jìn)、可靠的工藝方案，生產(chǎn)過程為密閉運(yùn)行，減少惡臭物質(zhì)的散失。

（2）生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的各不凝氣經(jīng)收集后排入火炬系統(tǒng)燃燒處理。

（3）使用泄漏損耗低的泵、高質(zhì)量閥門、密封性能好的墊片，減少裝置泄漏。

項(xiàng)目無組織廢氣排放情況如表2 所示。

表2 無組織廢氣排放情況與治理措施

3 小結(jié)

根據(jù)《石油天然氣工程設(shè)計規(guī)范》的要求，焦?fàn)t煤氣制LNG聯(lián)產(chǎn)合成氨生產(chǎn)裝置區(qū)煤氣及甲烷氣系統(tǒng)進(jìn)行嚴(yán)格的密封設(shè)計并設(shè)置火炬系統(tǒng)，生產(chǎn)裝置超壓排放氣全部送火炬系統(tǒng)燃燒，同時通過采取相應(yīng)的控制措施，將無組織氣體產(chǎn)生量能控制在較低水平，基本滿足了現(xiàn)代企業(yè)生產(chǎn)對環(huán)保的高要求。