“十四五”石化煤化工甲烷和VOCs协同管控运用考虑

来源：欧宝体育网页版           发布日期：2022-07-16 12:02:08     |     浏览次数：178

　　《中共中央国务院关于完好精确全面遵循新开展理念做好碳达峰碳中和作业的定见》明确指出“加强甲烷等非二氧化碳温室气体管控”，标志着我国大气污染防治正在迈向温室气体与环境污染物协同管理的新阶段。其间，贮存、装卸、运送进程、污水处理场排放的甲烷等非二氧化碳温室气体与有机废气又是重中之重。

　　本文对罐区、装卸、污水管理等VOCs和甲烷等非二氧化碳温室气体成分、浓度、气量等归纳剖析，提出协同管控的对策。

　　典型的罐区包含制品罐区、中心罐区。储罐类型多样，有内浮顶罐、外浮顶罐、固定顶罐、卧式储槽等。常见制品罐区储罐办法以内浮顶罐为主，中心罐区办法以固定顶罐为主。罐区VOCs废气首要是罐区液体的巨细呼吸逸散气，其排放浓度会因储罐办法、密封办法、操作温度、操作压力、时节等不同，巨细呼吸气量不同，气浓度出现忽高忽低的改变。罐区VOCs性质为无氧废气，特色为小风量高浓度。以下是几个典型煤化工罐区VOCs数据。

　　装车区管理的废气为罐车内部废气，归于有氧废气，废气量与装车速率有关。以40m3罐车为例，充装完结时刻一般需求30分钟，废气排放量80m3/h，实测浓度值依据时节不同，差异较大，以甲醇为例，冬天10℃灌装时VOCs浓度约为20g/m3，夏日30℃灌装时VOCs浓度约为60g/m3。

　　“吸收+冷凝+吸附”工艺，首要是将油气中的过饱满部分烃类组分冷凝为液体，冷凝液悉数存储在收回液储罐内，油气经过冷凝单元，收回率超越97%，冷凝之后的尾气接入吸附单元。

　　吸收单元：油气在进入风机前经过冷媒冷却降温后经风机增压先经过吸收单元，在吸收单元经过重油对油气进行洗刷，除掉其间的能够溶解的挥发性气体，洗刷完的气体送去冷凝单元，洗刷下的重油在塔底经过回油泵循环运用，守时对洗刷油进行替换，确保洗刷效果。

　　冷凝单元：洗刷吸收后的气体进入冷凝单元，冷凝釆用微正压三级梯度式冷凝，接进入回热交换器与冷凝处理后的气体进行回热交换后持续进入冷凝单元进行多级冷凝：先经预冷器被冷却，冷凝出部分油和水进入气液别离器别离出液相部分，气相再进入第二级换热器被冷却，进一步分出一部分油分，经气液别离器别离出液相部分后，气相部分进入第三级换热器，进一步分出一部分油至此大部分的烃类组分被冷凝液化分出，冷媒在第三级换热器的蒸腾温度最低为-75℃，别离出油收回到储油罐。

　　吸附单元：吸附单元由两台吸附罐、一台真空泵、排气筒及配套设备组成。未被冷凝处理的低浓度油气，进入到吸附体系，吸附体系由两吸附罐替换进行吸附-脱附-打扫进程，在常压下A罐吸附原猜中的剩下油气组分、当吸附饱满后、体系主动切入B罐进行吸附处理，一起A罐进行真空脱附使吸附剂取得再生，脱附出的油气进行循环冷凝处理；经过吸附体系别离出来的合格尾气经阻火器安全排空。

　　环保无法安稳合格：在冷凝阶段，第三级冷如果是-75℃，部分C2等小分子成分或许冷凝不下来。如乙烷、乙烯等等。罐区VOCs排放无规律，储罐大呼吸时，废气量短时刻内剧增，废气运送至冷凝设备时，来不及冷却，瞬间穿透设备，后端即便设置吸附储罐亦达不到VOCs排放规范要求。据调查现在运用的冷凝设备，在储罐大呼吸时，冷凝吸附后排放浓度约在400~1200mg/m3不等，远达不到环保排放要求。

　　2021年6月9日，在央企天津**石化调研时，该罐区选用三级冷凝+膜别离+活性炭吸附脱附无法合格，后来再上了树脂吸附脱附也无法合格，最终只好送火炬燃烧。

　　经济性：为处理上述问题，将冷凝设备处理才能加大，又带来新的问题。首要，出资大幅添加。其次，相关于油品，甲醇的挥发性偏低，冷凝收回的物料有限，远达不到理论核算的收回率，达不到预设的经济效益。据调查，某甲醇厂油气收回设备月收回甲醇仅几百公斤，是运转费用的几十至几百分之一，经济性较差。

　　综上，油气收回办法管理VOCs经济效益优势表现的不显着，乃至管理后的废气无法到达排放限值。笔者以为氧化法是处理管理合格较完全的办法，但由于工艺的特色，废气首要是间歇性排放，弥补燃料较多，所以需求考虑和其他工段废气全体的、归纳的处理。

　　2021年5月26日，生态环境部调研组在**煤制油公司调研。调研运用红外成像、手持式仪器检测，罐区、装卸车尾气处理设备选用柴油吸收+冷凝+活性炭循环吸附脱附，进口浓度2602PPM，出口浓度2302PPM，净化功率低，无法合格。

　　企业涉苯罐区储罐首要为中心质料罐，24台涉苯储罐经过搜集后引进一套“重芳烃吸收+膜别离+活性炭吸附”组合工艺设备进行处理。现场检查时该油气收回设备处于运转状况，经过红外成像仪检查排气筒未见显着排放，FID检测管理设备进口总烃浓度为844ppm，出口总烃浓度为26ppm，按苯折算约为90.6mg/m3，超支23倍。

　　污水处理场废气特色是大风量，VOCs浓度相对较低。水池大多敞口，废气逸散严峻，现有管理将污水池加盖后进行空间废气搜集，一般依照液面与加盖之间的空间体积的1~4倍来核算每小时的换气量，负压搜集进程中，密封空间呈负压状况，废气中富含氧气。污水池的特色是平常烃浓度很低，但烃浓度动摇十分大（排入污水池的物料不宜操控），当烃浓度较高时，污水池内部气体处于爆破范围内，遇到焚烧源易发生火灾爆破事端。下面是几例污水处理场VOCs数据：

　　生物法处理设备首要由加湿滴滤、生物液滤和生物氧化组成。其工艺特色是后置的抽气风机规划，使整个体系运转时处于微负压作业状况，大大削减了体系运转中设备和工艺管线走漏或许构成的安全隐患。生物滴滤、生物池滤、生物氧化过滤三位一体的规划，使处理设备可应对现场破坏性工况的损害。

　　经搜集和传输的污染气体首要进入体系的生物滴滤单元，气体在稳压箱稳压混合后由设备下部进入，与经过循环喷淋的生物滴滤介质进行充沛的触摸，废气中的亲水成分大部分溶解在水中，并被附着在滴滤介质上的特定微生物群所捕获消化，这一进程能够对其间较少部分的污染物质进行降解。其首要进程是在填料外表培育构成生物膜，运用大水量喷淋洗刷的气液穿插对流，使得溶于水的污染物被以生物膜办法附着在填料上的微生物吸收分化。生物滴滤段对硫系污染物处理功率较高，去除率可达80%~90%。除此之外，生物滤池能够去除废气中的粉尘，防止粉尘进入后续生物滤池构成压降增大，防止运转费用添加乃至运转失利；经过洗刷，使进入后续生物处理单元的废气湿度到达饱满程度，去除部分可溶性废气成分，确保后续臭气处理负荷的相对安稳。

　　在滴滤进程中已溶于水的而未被降解的臭气成分到滤池内，滤液池中含有很多丰厚微生物的液体将对捕捉到的污染物质进行完全的降解，在此进程中，关于水溶性的污染成分，如简略的醇类、醛类、硫化氢及许多胺类，将得到80%以上的去除，经加湿处理后的气体则从罐顶经由排出管道进入生物氧化设备。

　　在生物氧化单元中，来自生物滴滤单元的、已被加湿但未被处理的气体与守时喷淋加湿的生物介质球进行充沛触摸，被特定微生物群所捕获消化，关于有机硫及较大分子量、水溶性差的化合物在此部分进行最大化的降解，此进程在污染气体有满意停留时刻的状况下（视气体成分和浓度的不同而不同），可完成对憎水性污染物质最大化的去除。

　　经过以上三级生物处理的组合，能够比传统单一生物除臭更有用，更安稳，负荷才能大，耐抗冲击负荷强，均是使用生物填料与气体有用触摸来到达去除气体有害成分的意图。生物滴滤池占地面积小，选用多孔惰性填料，孔隙率大，填料比外表积大、压损小。生物滤池要求废气与生物触摸时刻较长，选用有机和无机混合填料级配堆填，压损较大。

　　生物滴滤是为了不间断的循环喷淋滴滤进程是为对污染气体饱满性加湿规划的，一起添加滴滤液中的溶氧量，为滴滤液中丰厚的好氧菌群的生计供给了坚持活性和生计的前提条件。生物滤池中很多的滴滤液为微生物降解污染物质供给了满意的停留时刻，是体系进步去除效果的关键环节。当滴滤液的pH值和盐度到达必定程度，需求对滴滤液进行必定量的排放，缺失的滴滤液一方面能够从生物氧化体系守时的加湿液中得到弥补，另一方面能够用工业水进行弥补。间歇式的生物介质喷淋加湿进程是为生物介质供给适度的湿度，添加对水溶性污染物的吸收效果而设置的。废气中的非甲烷总烃在生物段的归纳去除率大约在30%~60%之间。

　　将调理罐、均质池、隔油池、气浮池发生浓度为1050ppm的高浓度有机废气，和生化发生浓度为40ppm的低浓度有机废气混合后，选用“预处理+生物滴滤床+生物滤床”组合工艺进行管理，混合进气浓度为183ppm，排气浓度为187ppm。

　　该企业污水处理场在线监测数据显现，污水处理场废气处理排口非甲烷总烃、苯、甲苯排放超支。红外成像仪检查排气筒发现可见VOCs排放。

　　检查该企业污水处理各单元密闭搜集状况，各单元都进行了加盖密闭，但隔油池、浮选池出水导流沟未密闭，红外成像可见显着逸散，现场异味较重，FID检测导流沟处VOCs浓度为261ppm，需进行密闭搜集以削减VOCs逸散。

　　2021年5月25日，生态环境部在**煤制油调研，污水处理厂选用“碱洗+生物法+光催化+活性炭吸附”废气处理设备，进口VOCs浓度为306PPM，废气处理设备出口275PPM，净化功率低，不合格。

　　吸附法是使用活性炭、硅胶或活性纤维等吸附剂对油气/空气混合气的吸附力的巨细，完成油气和空气的别离。气体经过活性炭等吸附剂，油气组分吸附在吸附剂外表，然后再经过减压脱附或蒸汽脱附，富集的气体用真空泵抽吸到油罐或用其他办法液化；而活性炭等吸附剂对空气的吸附力十分小，未被吸附的尾气经排气管排放。

　　此工艺出资较少，但存在问题较多，在2020年生态环境部对石化、煤化工污水处理场的调研状况来看，几乎是全军覆没，都无法安稳合格，去除功率较低，特别是对甲烷等非二氧化碳温室气体、硫化氢的去除功率较低，导致现场异味较大，无法满意GB37822-2019《挥发性有机物无组织排放操控规范》。

　　2.VOCs协同管理技能剖析针对上述状况，中石油吉林石化创造性的选用了储运、污水处理场、出产工艺废气协同管理的办法。即，在选用了完善的、紧密的安全操控体系后，把该厂罐区、污水厂、出产设备挤出机发生的废气汇总后一致管理（罐区独立搜集），进入安全型蓄热式热力氧化设备进行处理。详细如下：2.1工艺参数1）污水处理场

　　污水处理厂废气经过搜集，管网汇总后，经过碱洗预处理，去除废气中含有的酸性物质，再经过预处理风机送至除雾混合箱；罐区高浓度废气经过冷凝收回（三级）下降VOCs 浓度至LEL以下，再送至除雾混合箱；车间挤出机尾气经过送风机送至混合箱体。混合箱经过安全型蓄热式热力氧化设备RTO 风机操控坚持混合箱为负压，经过RTO高温氧化的尾气经过烟囱合格排放。RTO 规划废气量为40000 Nm3/h；规划去除功率99%。

　　1)各部分废气经过独立管道运送至GRTO设备界区，设备前段设置缓冲罐，对高浓度气体消峰，使其更平稳的进入GRTO设备，保证设备平稳运转；

　　3)设置预处理喷淋洗刷塔，有用下降进入GRTO的（水溶性较好的）有机物浓度和固体颗粒物，延伸停留时刻，洗刷塔设置防静电办法，下降安全事端丢失；

　　5)运送管道总管、支管设备LEL监测仪，协同GRTO连锁操控，严格操控GRTO进口废气浓度不超越25%LEL；

　　6)浓度监测仪、紧迫稀释风阀、RTO风机等仪器设备之间的连锁操控，对突发问题第一时刻做出正确的动作；

　　7)GRTO设备设置多种安全保证办法，炉膛紧迫泄爆门，急速下降炉膛压力，温度、压力、压差等操控连锁，保证运转安全；

　　8)设置GRTO燃烧器为长明火设备，防止浓度动摇大时频频焚烧，焚烧器高浓度废气集合，发生爆破风险；

　　3)罐区冷凝设备首要背负将废气浓度降至爆破下限以下的使命，无需直接冷凝至合格浓度，出资和运转费用将会大幅下降；

　　5)罐区高浓度废气对污水管理区低浓度废气进行弥补，有利于GRTO运转，浓度到达必定的浓度，GRTO无需燃料弥补，有用下降碳排放；

　　石化、煤化工职业储运、污水处理厂、出产工艺废气一致进入安全型蓄热式热力氧化设备，能够有用处理凹凸浓度纷歧，来历不同的工业废气管理难的问题，完成了甲烷等非二氧化碳温室气体与VOCs协同管理。该项目运转一年多，安全安稳，净化处理功率高，一次性投入成本低，运转维护成本低，性价比高，热能收回契合节能降耗的要求。一起该技能当选国家工信部、科技部、生态环境部2022年1月13日联合下发的《关于印发环保设备制造业高质量开展行动计划（2022年-2025年）的告诉》里的大气污染要点推行配备技能；因而，可列为石化、煤化工职业甲烷和VOCs协同管控的重要参阅手法。

　　原定于2021年10月21-23日在鄂尔多斯市举行的“2021’煤矿与煤化工环境管理与维护工业大会”暨“鄂尔多斯煤矿与煤化工环保技能配备展现对接会”，因突发新冠疫情，被逼暂时撤销，给已签到参会的各位代表带来许多困扰和不方便，对此深表歉意。

　　依据当时疫情防控局势，经与鄂尔多斯市有关部门交流，组委会拟于2022年3月26日重启举行本次会议。现将有关事宜告诉如下：

　　1.原2021年10月20日当日及之前现已签到注册缴费的代表，原注册持续有用，不另行交纳会议费，但需从头挂号，便于会务组织；

　　4位院士、100多位专家、10场专业论坛，300多家煤炭、化工、电力企业及规划院（工程公司），160个展位，1000多名参会代表，2000多名专业观众。

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