焦化VOCs 異味治理的實踐應用

蒲建龍

（天津市新天鋼煉焦化工有限公司，天津 300300）

0 引言

目前國家環(huán)境管理部門為進一步改善環(huán)境狀況，針對VOCs治理也在陸續(xù)出臺相應的標準和規(guī)范，要求各行業(yè)增加環(huán)保投入，增加環(huán)保設(shè)施，控制VOCs的排放。其中《揮發(fā)性有機物無組織排放控制標準》、《煉焦化學工業(yè)污染物排放標準》也對大氣污染特別排放限值提出了嚴格的要求，VOCs治理勢在必行。焦化作為傳統(tǒng)重化工行業(yè)，生產(chǎn)過程中易產(chǎn)生各種各樣的VOCs氣體，該部分氣體主要來自于生產(chǎn)過程的排放尾氣，屬于易揮發(fā)性有機物。VOCs氣體不但污染環(huán)境，而且會對長期從事操作的工人健康造成一定影響，必須加以治理。2012年國家發(fā)布了焦化行業(yè)的大氣污染排放標準，并要求現(xiàn)有焦化企業(yè)自2015 年1 月1 日起執(zhí)行新建企業(yè)大氣污染物排放限值。

新天鋼煉焦化工有限公司（下稱天鋼焦化公司）是專業(yè)生產(chǎn)冶金焦及焦化產(chǎn)品的企業(yè)，由于焦化企業(yè)的特點，其生產(chǎn)過中會產(chǎn)生大量的揮VOCs。VOCs作為環(huán)境保護重要指標，之前不被企業(yè)重視，但隨著國家對環(huán)境污染治理問題的重視，要求企業(yè)必須投入資金和技術(shù)對VOCs的排放進行治理［1］。本文介紹了新天鋼煉焦化工有限公司企業(yè)現(xiàn)狀，分析了各工序VOCs尾氣的排放情況和治理的難點，提出了VOCs尾氣回收治理的措施，并對治理情況進行了評價總結(jié)。

1 企業(yè)生產(chǎn)概述

天鋼焦化公司為年產(chǎn)100 萬噸冶金焦的焦化企業(yè)，擁有兩座JN60-89型50孔6m 頂裝焦爐，配備一套化產(chǎn)回收裝置?；厥昭b置包括：鼓冷單元（2座立式焦油氨水分離槽、2 座剩余氨水槽、焦油中間槽、上/下段循環(huán)冷凝液槽）、一級AS 脫硫單元（2 座氨水富液槽）、二級精脫硫PDS 單元（1 座再生塔、2套熔硫釜、提鹽離心機、反應槽2 座泡沫槽）、粗苯單元（洗油槽、富油槽）、油庫單元（苯儲槽、6座焦油儲槽）等設(shè)備設(shè)施。

化產(chǎn)回收工序涉及到幾十余種化工介質(zhì)如：H2S、HCN、SO2、NH3等，以及回收眾多化工中間產(chǎn)品如：粗苯、焦油、硫磺、煤氣等。生產(chǎn)過程中，氣液介質(zhì)的相間傳質(zhì)反應、固液態(tài)介質(zhì)的加壓升溫等過程極易出現(xiàn)VOCs氣體逃逸，這些揮發(fā)性有機氣體是焦化廠污染的主要來源，因此對于焦化廠的VOCs回收治理主要集中在化產(chǎn)回收區(qū)域。天鋼焦化公司結(jié)合生產(chǎn)過程VOCs尾氣排放狀況，決定采取措施徹底治理VOCs尾氣無組織排放狀況。VOCs尾氣回收治理后排放應滿足大氣污染特別排放限值規(guī)定（見表1）

表1 GB16171-2012）對大氣污染特別排放限值規(guī)定

2 VOCs尾氣排放狀況及治理難點

2.1 VOCs尾氣排放點位及現(xiàn)狀

2.1.1 靜置儲槽沿放散管自然揮發(fā)

天鋼焦化公司回收車間靜置槽罐沿放散管自然揮發(fā)現(xiàn)象較為集中，點位有鼓冷單元的焦油氨水槽、氨水槽、焦油槽、上下段循環(huán)冷凝液槽；油庫單元的粗苯儲槽、焦油儲槽；AS 脫硫單元的氨水富液槽；粗苯單元的洗油槽、富油槽等。其中鼓冷單元、油庫單元設(shè)有排氣洗凈塔水洗裝置；粗苯單元設(shè)有放散氣進負壓管線。

2.1.2 特殊操作尾氣排放

特殊操作尾氣排放主要是進行排污、放料等作業(yè)過程中的敞開式氣體排放，如AS脫硫單元蒸氨塔的排污操作、精脫硫（PDS）單元的熔硫釜放硫操作、精脫硫（PDS）單元的提鹽放料操作、精脫硫再生塔鼓風再生操作等，此類操作暫無VOCs排放治理措施。

2.2 VOCs尾氣排放治理難點

2.2.1 對靜置儲槽的治理難點

對靜置儲槽的治理難點主要為各槽罐的負壓吸力控制上，一方面吸力過大或過小都會對差壓液位計造成計量影響，誤導操作調(diào)節(jié)；另一方面當關(guān)閉手動放散閥后，槽罐的進出料時極易造成設(shè)備吸癟或膨脹事故。

2.2.2 尾氣敞開式排放治理難點

尾氣敞開式排放治理難點主要表現(xiàn)為氣體收集量大，混入大量空氣無法引入負壓系統(tǒng)，需對收集的放散氣體進行特殊處理，符合排放標準后高空排放。

3 各排放點VOCS尾氣回收治理措施

天鋼焦化公司針對回收車間VOCs尾氣排放現(xiàn)狀，開展了VOCs治理工程。通過考察論證，對治理方案進行了有針對性的優(yōu)化設(shè)計。治理方案主要采用負壓氮封工藝和堿洗+微生物除臭+活性炭吸附工藝進行VVOCs尾氣治理。該工藝優(yōu)勢在于VOCs幾乎全部進入負壓煤氣系統(tǒng)，減少了排放點，而集中排放點符合大氣污染特別排放限值管控要求。

3.1 密閉槽體的VOCs尾氣治理

對于工序中粗苯單元，鼓冷單元，AS 洗滌單元，油庫單元等放散尾氣為密閉槽體的設(shè)備設(shè)施，設(shè)計采用氮氣密封+全負壓至煤氣系統(tǒng)的工藝，該工藝較原粗苯工序中負壓工藝進行了改進，增加了氮封模塊。

負壓氮封工藝流程如圖2 所示。首先是對封閉式槽體安裝供氮自調(diào)閥，在槽體正常物料進出作業(yè)時，供入氮氣保持一定正壓可有效抑制槽內(nèi)液相物料揮發(fā)；當槽體進出物料不平衡時，槽內(nèi)上部空間會產(chǎn)生正壓或負壓，此時通過供氮閥進行供氮作業(yè)或通過接入由吸力調(diào)節(jié)閥控制的負壓系統(tǒng)加以調(diào)節(jié)；在負壓煤氣系統(tǒng)管線末端安裝一套激光含氧分析儀及含氧聯(lián)鎖切斷裝置，在每個槽罐現(xiàn)場安裝壓力呼吸閥，當負壓煤氣系統(tǒng)氧含量超標，聯(lián)鎖閥會自動切斷負壓煤氣系統(tǒng)管線，而此時各槽體內(nèi)壓力會升高，各槽體內(nèi)放散壓力設(shè)定值在200～300Pa范圍,當槽體內(nèi)壓力超過設(shè)定值1%時，槽罐現(xiàn)場安裝壓力呼吸閥動作，保障槽體安全。

圖2 負壓氮封工藝流程

負壓氮封工藝采用自動化DCS 遠程控制模式，信號接入化產(chǎn)中控系統(tǒng)，由中控室人員監(jiān)管操作，運行中實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)、自動報警提示、自動連鎖切斷?，F(xiàn)場采用內(nèi)伴熱加熱方式，同時為了防止萘結(jié)晶阻塞管道，定期進行管道清掃。

3.2 敞開式排放的VOCs尾氣治理

對于工序中包含有大量空氣的敞開式排放尾氣，設(shè)計選取堿洗+微生物除臭+活性炭吸附工藝方法來對尾氣進行處理。處理系統(tǒng)主要由變頻離心風機、一體化生物濾池（含預洗池和生物濾池）組成，其工藝流程如圖3所示。

圖3 堿洗+微生物除臭+活性炭吸附工藝流程

首先離心風機將含由空氣的VOCs尾氣抽至預洗池進行堿洗，預洗池內(nèi)設(shè)置有填料層，VOCs尾氣從下向上通過填料層，增加VOCs尾氣與堿洗水的接觸面積，提高堿洗和加濕效果。VOCs尾氣堿洗過程中，部分有機物質(zhì)從氣相進入堿洗液水。

在引風機吸力的作用下，堿洗完的VOCs尾氣翻過一體化生物濾池箱體內(nèi)隔板，由上部進入生物濾池進行處理。生物濾池內(nèi)設(shè)置有生物填料層，生物填料為有機微生物的生存和生長提供了適宜的環(huán)境和營養(yǎng)。經(jīng)過加濕的VOCs尾氣在通過生物填料層時，附著在生物填料表面的有機微生物會將尾氣中有機物質(zhì)作為營養(yǎng)物進行吸收并分解，從而完成微生物降解過程。VOCs尾氣主要含氨、非甲烷總烴、硫化氫、萘、酚、苯類等有機物質(zhì)，此類廢氣經(jīng)過微生物降解后，再經(jīng)過活性炭二次物理吸附，凈化為合格的氣體，最后通過高空放散塔排放。

該工藝同樣采用DSC 控制，信號接入化產(chǎn)中控室中控系統(tǒng)，由中控室人員操作，不另增加操作人員。

4 投運效果

天鋼焦化公司VOCs尾氣治理工程投產(chǎn)后，廠區(qū)全部密閉槽體的VOCS排放尾氣全部進入負壓煤氣系統(tǒng)，運行中負壓煤氣系統(tǒng)含氧控制正常，氮氣消耗可控制在合理范圍，該系統(tǒng)DCS遠程運行控制狀態(tài)良好。敞開式排放的VOCs尾氣處理設(shè)施運行穩(wěn)定，實現(xiàn)了項目設(shè)計目標，處理后排放尾氣經(jīng)三方檢驗符合限排標準要求，有效的改善了廠區(qū)作業(yè)現(xiàn)場環(huán)境空氣質(zhì)量，現(xiàn)場異味大為改善，企業(yè)的環(huán)保管理水平得到了及大提升。但同時存在運行成本相對較高，VOCs逃逸點位仍需全面細化等問題，后續(xù)我廠將會繼續(xù)改善治理。

5 結(jié)語

天鋼焦化公司VOCs尾氣治理工程采用了負壓氮封和堿洗+微生物除臭+活性炭吸附工藝，治理項目的投運取得了令人滿意的成效，生產(chǎn)作業(yè)環(huán)境改善明顯，為焦化廠環(huán)保治理提供了有益參照。

（1）密閉槽體的VOCs尾氣治理借鑒了原粗苯工序放散氣負壓工藝，并重新進行了整體布局，將回收車間靜置的所有密閉槽體VOCs尾氣治理進行了整體設(shè)計，淘汰了原排氣洗凈塔工藝，收集的全部排放尾氣進入負壓煤氣系統(tǒng)。

（2）負壓氮封工藝安全性高、運行穩(wěn)定、操作簡單便捷；每個密閉槽罐的壓力可獨立控制、準確調(diào)節(jié)；項目投產(chǎn)后，運行維護成本低，不額外增加費用；負壓主管線采用含氧分析儀器與切斷閥進行連鎖，消除了含氧故障的安全隱患；負壓管線增加固定吹掃接口，冬夏季靈活進行吹掃，不堵管道。

（3）敞開式排放的VOCs尾氣治理工程，科學的引了進有機微生物降解+活性炭吸附方法進行處理，其具有設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，處理效率高、管理方便、環(huán)境友好等優(yōu)點。

（4）新增VOCs處理設(shè)施采用自動化DSC 遠程控制，系統(tǒng)自動化程度高，信號接入化產(chǎn)中控室系統(tǒng)，具有遠程控制調(diào)節(jié)能力。