1、前言:
揮發性有機物(VOCs)一般指常壓沸點在50~260℃之間的有機物。因成分復雜,其定義有若干種,而從環保意義上講,VOCs主要指化學性質活潑,能與空氣中含氮物質及顆粒物發生光化學反應的一類有機物。其組成有機物本身屬于大氣污染物,參與光化學反應后產物容易引起光化學煙霧,對大氣造成二次污染,對區域性大氣臭氧污染、PM2.5污染具有重要的影響。且大多數VOCs具有令人不適的特殊氣味,并具有毒性、刺激性、致畸性和致癌作用,特別是苯等對人體健康會造成很大傷害。
焦爐煤氣凈化系統(化產回收系統)擔負著凈化焦爐煤氣、回收煤焦油、硫酸銨、輕苯等化產品的任務,在日常生產中,各類設備、管道多有焦油、氨水、苯、萘等具有揮發性的物質,這類揮發性有機物的氣體排放到空氣中,對周邊環境造成污染。
隨著近幾年國家對環境污染治理力度加大,VOCs已經被認定為一項重要大氣污染源,治理焦化廠VOCs氣體,不僅極大有利于減輕大氣污染,而且有利于廠區職工及周邊群眾的健康利益,各項環保法律法規也將VOCs治理作為一項重要內容。2018年7月,印發的《打贏藍天保衛戰三年行動計劃》中規定,要推進重點行業污染治理改造,在重點區域、重點行業揮發性有機物 VOCs 的排放,全面執行大氣污染物特別排放限值。
2、焦化廠VOCs的來源分析:
分析化產回收系統的VOCs來源,可按系統各工序分開:
2.1、煤氣凈化工藝的鼓冷工序間歇性廢氣排放。
2.2、煤氣凈化工藝的硫銨干燥工序工藝廢氣排放。
2.3、煤氣凈化工藝的脫苯工序排放的有毒氣體。
2.4、煤氣凈化工藝的脫硫再生塔(我廠為焦油分離器排渣處)排放惡臭氣體。
2.5、各類儲槽大小呼吸等持續性無組織排放。包括:焦油各儲槽、苯儲槽、焦油船、氨水罐、地坑罐等放散氣。
2.6、化產品裝車時的氣味逸散。
2.7、煤氣凈化工藝管道、設備、閥門、法蘭、水封等部位的日常跑冒滴漏泄等。廢氣排放主要含有苯、苯并(a)芘、萘、非甲烷烴、揮發酚、氨、硫化氫等。
3、治理方案選擇:
我國目前主要的VOCs治理技術有以下幾項:
3.1.1、引入負壓系統,即將各工段排放的有機物收集后用風機送入焦化煤氣風機前負壓管道中。此方案適合回收中小風量來源,如粗苯等密閉儲槽所產廢氣。不適合開放式排放部位的收集,容易造成煤氣系統含氧升高,無法有效控制含氧量,氣體收集率低。
3.1.2、各工序分散洗滌吸收法,將鼓冷、脫硫、硫銨、粗苯、油庫各工序分別增設洗滌吸收裝置分散處理,該方案適合處理化產有機廢氣,但工藝技術比較落后,氣體收集率僅70-80%,且因活性炭需經常更換因此運行成本高。
3.1.3、預處理+多級洗滌吸收+活性炭吸附集中凈化法,將各工序VOCs排口實現全密閉收集后集中進入多級洗滌+活性炭吸附脫附工藝;除洗滌吸收外,利用活性炭內部孔隙結構發達,比表面積大,對各種有機物具有高效吸附能力的原理,實現VOCs氣體處理后達標排放。該方案氣體收集率高,且投資相對較低,但存在管線過長,中途易堵塞的問題。
3.1.4、等離子法,利用高壓電極發射的等離子及電子,裂解和氧化有機物分子結構,生成無害化的物質。該方案不適合處理易燃易爆氣體,危險性大,因此不適用于焦化行業VOCs治理。
3.1.5、UV高效光解凈化法,利用高能UV 紫外線的光能裂解和氧化有機物質分子鏈,改變物質結構的原理。該方案工藝相對不成熟,不適用于處理大風量氣體,且運行成本高,因此不適用于焦化行業VOCs治理。
3.1.6、直接燃燒法,是利用有機物在高溫條件下的可燃性將其通過化學氧化反應進行凈化的方法。
優點:
●幾乎可以處理所有含有機化合物的廢氣
● 可以處理風量大、濃度低的有機廢氣
●處理有機廢氣流量的彈性很大(名義流量20%~120%)
●可以適應有機廢氣中VOC的組成和濃度的變化、波動
●對廢氣中夾帶少量灰塵、固體顆粒不敏感
●在所有熱力燃燒凈化法中熱效率最高(>95%)
●在合適的廢氣濃度條件下無需添加輔助燃料而實現自供熱操作
●凈化效率高(三室>99%)
●維護工作量少、操作安全可靠
●有機沉淀物可周期性的清除,蓄熱體可更換
●整個裝置的壓力損失較小
●裝置使用壽命長