石化VOCs废气深度净化技术开发及应用.docx

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1、石化VOCs废气深度净化技术开发及应用关键词：VOCs；VOCs废气；负压收集；废气处理刖S11 .石化工业典型VOCs废气深度净化处理技术开发21.1. 炼油污水场VOCs废气”脱硫及总燃浓度均化一催化氧化”处理.21. 2.橡胶尾气“冷凝一除雾一催化氧化”处理22. 3.PO/SM生产装置废气双系列催化氧化处理32.负压回收VOCs气体的工艺设计32.1. 负压回收VOCs气体的工艺设计流程32.2. 运行中存在的问题32.2.1. VOCs气体回收管道吸力波动大32.2.2. VOCs管道吸力偏低42. 3.VOCs气体回收工艺的优化与改造43.工业应用试验43.1. 炼油污水场废气“脱

2、硫及总燃浓度均化一催化氧化”处理43.1 .L脱硫及总燃浓度均化53.12 催化氧化处理效果53. 2.橡胶尾气“冷凝一除雾一催化氧化”处理63.1.1. 水、环己烷冷凝回收效果63.1.2. 有机物去除效果63. 3.PO/SM废气处理6刖百本文分析石化工业典型VOCs废气深度净化处理技术开发，包括“脱硫及总烧浓度均化一催化氧化”，橡胶尾气“冷凝一除雾一催化氧化”以及PO/SM生产装置废气双系列催化氧化处理，结合工业应用试验探讨在工业上的具体应用。VOCs是挥发性有机废气(VolatileOrganicCompounds)的缩写，其可通过多种途径产生并污染空气。当前国内对于VOCs废气的治理

3、也取得了一定的效果，但却无法彻底将其除去，仍需深度研究，改进并完善VOCs废气的治理技术，争取从根本上将其铲除，创造一个绿色健康的环境氛围。1 .石化工业典型VOCs废气深度净化处理技术开发1.1. 炼油污水场VOCs废气“脱硫及总燃浓度均化一催化氧化”处理炼油污水处理场隔油池、浮选池等一直是炼厂重要的恶臭源，其散发的废气中含有燃类、硫化物、氨等污染物，气量和浓度波动大，硫化物易造成催化剂中毒。本研究开发的“脱硫及总燃浓度均化一催化氧化”工艺见图lo图1炼油污水处理场废气“脱硫及总燃浓度均化一催化氧化”工艺来自隔油池等VOCs废气，依次通过脱硫及总燃浓度均化罐、换热一加热一催化氧化反应单元处理

4、后达标排放。脱硫及总燃浓度均化罐内装填脱硫及总烽浓度均化剂，主要功能有：1)吸附脱除硫化氢和有机硫化物，防止催化剂中毒；2)通过VOCs在活性炭材料的吸附与解吸作用，使波动的VOCs浓度得到均化处理,防止反应器温度剧烈波动。换热一加热一催化氧化反应单元是整个装置的核心单元设备，在催化氧化反应器内装填催化剂，在反应器入口温度240280C的条件下，将VOCs氧化为C02和H20。1.2. 橡胶尾气“冷凝一除雾一催化氧化”处理热塑性丁苯橡胶(SBS)后处理单元有3种尾气排放：闪蒸气，产品风力输送排放气，热风干燥排放气。闪蒸气主要由水蒸汽和环己烷组成，回收价值很高；后两种尾气主要是空气，含有环己烷和

5、己烷等烧类物质，尾气的总燃浓度500020000mg/m3o本研究开发了“冷凝一除雾一催化氧化”处理工艺见图2。十嫌废r比应气一修冷发废冷凝春-图2橡胶尾气“冷凝一除雾一催化氧化”处理工艺闪蒸气首先经过两级冷凝，分别用循环水冷凝回收凝结水、用低温盐水冷凝回收环己烷，产生的不凝气与其余尾气混合，经过除雾器去除填充油雾和粉尘后再进行催化氧化处理。产生的高温净化气用于SBS物料的热风干燥。1.3.PO/SM生产装置废气双系列催化氧化处理PO/SM（环氧丙烷/苯乙烯）装置是某炼化企业100万t/a乙烯的一套主体生产装置，生产过程中排放含环氧丙烷、苯乙烯、乙苯、乙醛等10多种VOCs的尾气。本研究开发了

6、具有自主知识产权的PO/SM废气双系列催化氧化工艺见图3o图3PO/SM废气双系列催化氧化处理工艺双系列的处理装置符合最先进的环保设计理念，每个系列能将尾气100%处理；双系列切换操作，确保装置即使在意外停车或检维修时也不会排放污染。2.负压回收VOCs气体的工艺设计2.1. 负压回收VOCs气体的工艺设计流程将煤气鼓风机作为基本动力源，使用氮气密封VOCs系统，同时设置压力自动调节系统，并通过管道把化产回收工段冷凝、风机、粗苯、油库等区域各处塔器、槽罐放散的VOCs气体全部汇总到风机前煤气管道，利用现有的装置：化产回收工段煤气净化工艺的初冷器、饱和器、脱硫塔、洗苯塔等设施，焦炉煤气与脱除焦油

7、气、硫化氢、氨、苯等污染物质为同步进行，由此来实现化产回收工段VOCs气体的零排放。2.2. 运行中存在的问题2.2.1. VOCs气体回收管道吸力波动大VOCs气体分支管道设计吸力是微负压，约在-20Pa到-50Pa,际运行中在0到.200Pa,且频繁波动。VOCs总管道吸力由初冷器前吸力提供，初冷器前吸力大约在1.2kPa,波动稳定且较小，对VOCs分支管道吸力的波动也不会造成影响。此次VOCs分支管道吸力则采用两套气动阀控制，其中VOCs管道吸力的较大调节主要靠气动阀组开闭来进行，VOCs管道吸力的微调则依靠VOCs管道氮气保压阀组开闭来进行。2.2.2. VOCs管道吸力偏低首先，VO

8、Cs管道较长，属于为适应新工艺而增添的管道，设计过程需要摸索完善，而且在VOCs管道各个爬坡处都设有泄液管道，管道内存液会不断地自动排出。当气温过低时，一旦泄液管道发生冻堵，则会造成VOCs管道积液而影响吸力。第二，VOCs管道设计管径有限的问题同样会造成VOCs管道吸力偏低，致使部分点位废气得不到有效回收。其原因是，油库工段焦油罐脱水温度过高，比如在8595之间时气体挥发量增多，自然而然导致当冷凝工段焦油管道蒸汽吹扫被开启时，蒸汽量大。第三，VOCs管道底部容易沉积焦粉、焦油等杂物,造成气体通道的堵塞。2.3.VOCs气体回收工艺的优化与改造传统的VOCs气体回收系统往往都存在着，回收气体时

9、管道波动较大，管道的吸力不足导致吸收不完全等问题题。VOCs气体回收时的动力一般来自初期冷气回吸的动力，气体回收时不会产生较大的波动，但是由于实际操作过程中，经常出现氮气保护气范围不稳定，导致气体压力产生较大幅度的波动。在回收VOCs气体时，一般工厂的管道都比较长，所以经常出现吸力不足的情况。除技术问题外，现代的VOCs气体回收工艺经常存在因回收工艺设计周期较短导致的安全问题，因此，优化VOCs气体回收装置也要对其安全系数进行优化。在气体回收装置建设之前全面了解化学药品的性质，是否有毒或是具有腐蚀性，保证装置的密闭性抗氧化和抗腐蚀性。3.工业应用试验3.1. 炼油污水场废气“脱硫及总燃浓度均化

10、一催化氧化”处理2003年，首套炼油污水场废气“脱硫及总煌浓度均化一催化氧化”处理装置建成投用，到2013年，共建成应用装置10余套。3.1.1. 脱硫及总燃浓度均化脱硫及总炫浓度均化罐对废气总炫浓度的均化效果见图4orrEE图4反应器出口温度记录曲线图4中，上图和下图分别为无和有脱硫及总燃浓度均化罐时的反应器出口温度记录曲线。由图4知，没有浓度均化功能时，温度曲线呈锯齿状，出口温度波动较大；有浓度均化功能后，温度曲线比较平滑，短时间内温度变化不大,这为保证反应器平稳运行，及通过总燃浓度与反应器出口温度关系实现安全联锁控制创造了有利条件。3.12催化氧化处理效果污水处理场废气处理装置VOCs废

11、气净化情况见表1、表2。表1催化氧化对非甲烷总燃脱除效果序号进口藻度/（哼出口浓）去除率/%总任非甲烷总灶总烧非平境总姓总炫15983.95968.498.281.898.498.647M44720.585.756.598.298.834746.488.298.145090.15()7().096.56498.198.75462().34592.0117.19197.598.064105.595.997.774099.14068.193.362.597.798.584440.2100.497.794266.4鼠11药期孑】网97.7105341.15309.8123.987.497.798.4

12、115798W和和一chi一为未分析该项目。注1：表2催化氧化对三苯的脱除效果mg/m3序非甲优总二奉号进口出口进u出u遗口甲军二甲装出口进。出口I5070.025%.()35310.043509.8537246432981.887.467.297.1106.785.5170.669.082.967.960.5未检出105.4未检出未检出228.9未险出未检出66.7冬检已掰通Q检出长检出67.9未检出未位出未检出未检出未检出未检出未检出未检出未检出去检出表1、表2的数据表明，经过催化氧化处理，净化气体中的非甲烷总烽、苯、甲苯、二甲苯等均符合我国GB162971996大气污染物综合排放标准;非

13、甲烷总煌去除率达到98%以上。3.2. 橡胶尾气“冷凝一除雾一催化氧化”处理2007年，首套橡胶尾气“冷凝一除雾一催化氧化”处理装置建成投用，尾气处理量3000011?/ho321.水、环己烷冷凝回收效果进料口闪蒸气、螺杆挤压机出口闪蒸气两股废气分别经过循环水冷凝、低温盐水冷凝，回收冷凝水约1050kg/h,回收环己烷约11.0kg/h,全部回用SBS合成系统。3.2.1. 有机物去除效果反应器入口总燃浓度40007000mg/m3,VOCs去除情况见表3。表3催化氧化去除VOCs处理效果采样时网2007-092007102(X)8-032008-092008-12入u段及凡261-29022

14、8297220292216”68222-264危闺44379815.0-88.038949017.3-66.7)二,.；刊刷75.3315-47615.4-93.3平均值36248.846.468.1由表3可知，净化气体总烽浓度在lOOmg/n?以下，满足国家和地方的排放标准。3.3.P0/SM废气处理2010年6月，镇海炼化PO/SM废气双系列催化氧化处理装置投产，废气处理量86000m3/h。表4是装置A系列在长周期运转过程中的运行效果。表4A系列长期运行排放情况mg/m3笨乙一非悦，一进口出u进u出口进口出口进口出口2010-12-272011-02-182011-05-302011-08-152011-10-312011-12-262012-02-272012-04-232012-06-182012-082020)2-10-222012-11-19播放标准38531.027.425.322.829.529.48