酸性水汽提裝置VOCs治理技術(shù)探討

＊陳瑞張迎徐沖王加營

（1.中國石油工程建設(shè)有限公司華東設(shè)計分公司 山東 266071 2.中化弘潤石油化工有限公司 山東 262500）

酸性水汽提裝置VOCs治理技術(shù)探討

＊陳瑞1張迎1徐沖1王加營2

（1.中國石油工程建設(shè)有限公司華東設(shè)計分公司 山東 266071 2.中化弘潤石油化工有限公司 山東 262500）

2015年我國新頒布的《石油煉制工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》，探討針對煉廠酸性水汽提裝置酸性水儲罐VOCs治理的幾種技術(shù)，并進(jìn)行對比分析。

排放標(biāo)準(zhǔn)；VOCs；工藝技術(shù)

VOCs是揮發(fā)性有機(jī)化合物(volatile organic compounds)的英文縮寫。從環(huán)保意義上來講，是指那些在常溫常壓下可揮發(fā)的并產(chǎn)生危害的有機(jī)物。隨著《石油煉制工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB31570-2015）的頒布，要求如何才能滿足新頒布的國家標(biāo)準(zhǔn)，選用何種技術(shù)才能保證酸性水汽提裝置VOCs治理達(dá)標(biāo)，這些問題成為急需研究和解決的重點。

目前用于煉廠尾氣除烴處理的常用技術(shù)主要有吸附法、冷凝法、催化氧化（燃燒）法、吸收法、生物膜法等。

1.吸附工藝

吸附法是利用多孔性固體吸附劑處理流體混吸附法是利用多孔性固體吸附劑處理流體混合物，使其中所含的一種或數(shù)種組分濃縮于固體表面上，以達(dá)到分離的目的。主要用于低濃度高通過量有機(jī)廢氣（如含碳?xì)浠衔飶U氣）的凈化。典型的流程如圖1所示：

圖1 吸附法油氣回收工藝流程圖

2.冷凝工藝

主要是利用氣態(tài)污染物在不同的溫度和壓力下具有不同飽和蒸汽壓，通過降低溫度和增加壓力，使某些有機(jī)物凝結(jié)出來，使VOCs得以凈化和回收，典型流程如圖2所示：

圖2 冷凝法油氣回收工藝流程圖

3.催化氧化（燃燒）工藝

主要是指在較低溫度下，在催化劑的作用下使廢氣中的可燃組分徹底氧化分解，從而使氣體得到凈化處理的一種廢氣處理方法。該法適用于處理可燃或在高溫下可分解的有機(jī)氣體，該工藝起燃溫度低，大部分有機(jī)物和CO在200～400℃即可完成反應(yīng)，輔助燃料消耗少，可大量地減少NOx的產(chǎn)生，典型流程如圖3所示：

圖3 催化氧化（燃燒）法油氣回收工藝流程圖

4.吸收工藝

主要是利用各種氣體在吸收劑中的溶解度不同，讓烴氣和吸收劑在吸收塔內(nèi)進(jìn)行逆流接觸，從而將容易溶解的的烴類組分和難溶解氣組分分開。混合氣體在吸收塔被吸收，處理后的達(dá)標(biāo)氣體直接由塔頂排放口排除，吸收液送至解析塔進(jìn)行真空解析。典型流程如圖4所示：

圖4 吸收法油氣回收工藝流程圖

5.生物膜法

生物膜法就是將微生物固定附著在多孔性介質(zhì)填料表面，并使氣體在填料床層中進(jìn)行生物處理，可將其中的污染物除去，并使之在空氣中降解，VOCs被吸附在孔隙表面，被孔隙中微生物所耗用，降解成CO2，H2O和中性鹽。生物膜處理VOCs裝置有生物過濾器和生物滴濾過濾器兩種。生物過濾器主要采用吸附法填料，如土壤、活性炭、硅藻土等，而生物滴濾過濾器主要采用粗碎石、塑料蜂窩狀填料、塑料波紋板等填料。

以上幾種VOCs處理工藝技術(shù)方案對比見表1：

表1 煉廠尾氣除烴處理技術(shù)方案優(yōu)缺點對比表

基于某石化煉廠項目酸性水汽提裝置，采用單塔低壓全吹出汽提工藝，酸性水儲罐頂氣的采用南京君竹環(huán)保科技公司與上海交能大學(xué)共同研制的WGDS-1二級濕法催化氧化脫硫設(shè)備及DSL-2高硫容脫硫溶劑。一級吸收采用旋流反應(yīng)器，去除大部分硫化氫及氨，二級吸收采用高效液膜接觸反應(yīng)器，達(dá)到精脫效果，罐頂氣脫硫處理后直接高空排放。經(jīng)脫臭設(shè)施后直接高空排放大氣。2016年為了滿足《石油煉制工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB31570-2015）要求對該裝置進(jìn)行VOCs治理，該裝置主要泄漏點有酸性水脫氣罐及酸性水儲罐放空氣。

酸性水脫氣罐處泄漏介質(zhì)主要為輕烴，存在VOCs泄漏點主要是閥門、法蘭及連接件系統(tǒng)。

酸性水罐罐頂氣中的污染物主要是輕組分揮發(fā)造成的。當(dāng)上游裝置操作不穩(wěn)定時，排出的酸性水通常攜帶輕質(zhì)油和烴氣，其中的大部分烴氣在進(jìn)入酸性水罐前通過脫氣罐脫除，并進(jìn)入火炬管網(wǎng)。當(dāng)儲罐罐頂氣相空間壓力增大后，罐內(nèi)氣體將釋放至大氣中，產(chǎn)生罐頂氣惡臭污染和輕烴污染問題。酸性水儲罐為本裝置VOCs主要泄漏點。

罐頂氣排放量通常由大呼吸和小呼吸構(gòu)成的。大呼吸是由進(jìn)出罐物料量不平衡引起液位波動造成的。對于單個儲罐而言，液位波動引起的大呼吸排氣是儲罐的主要排氣。小呼吸排氣是儲罐的主要排氣。排氣量大小主要與儲罐氣相空間大小、上游裝置酸性水含烴量、光照、晝夜溫差等因素有關(guān)，排氣具有間歇性，排氣量不穩(wěn)定性，屬非定值排放。瞬時最大排放量能達(dá)到幾百標(biāo)立。

煉廠某次酸性水儲罐排放氣采樣分析數(shù)據(jù)顯示，其組分主要是氮氣和少量低分子輕烴，通過吸收和吸附法都很難達(dá)標(biāo)；采用吸收+吸附法，治理效率約80%～90%，仍無法滿足國家《石油煉制工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB31570-2015）中對非甲烷總烴的要求；冷凝法回收成本高且創(chuàng)造價值低。唯一可采用的是催化氧化（燃燒）法，該方法經(jīng)與廠家技術(shù)交流，理論效果很好，但目前沒有實際工程應(yīng)用案例，經(jīng)與國內(nèi)某煉廠咨詢了解，該煉廠采用的是將脫臭后尾氣利用水環(huán)壓縮機(jī)升壓排入火炬管網(wǎng)，裝置操作人員反映效果較好，能徹底根治VOCs泄露。下面將這種尾氣升壓排入火炬管網(wǎng)工藝方案與催化氧化（燃燒）法做一簡單對比，見表2。

表2 方案對比表

罐頂氣升壓撬裝主要包括水環(huán)壓縮機(jī)、電機(jī)、臥式汽液分離器、水冷卻器及系統(tǒng)內(nèi)的管道閥門和相關(guān)配電儀表等設(shè)施。

酸性水儲罐頂氣脫臭后不再外排，全部由水環(huán)壓縮機(jī)壓縮升壓后，進(jìn)入臥式汽液分離器內(nèi)，氣相自分離器頂部排出進(jìn)入低壓火炬管網(wǎng)；分離器內(nèi)設(shè)隔油擋板，油水沉降在分離器內(nèi)由重力差，自動進(jìn)行分離，水相經(jīng)水冷器冷卻后返回至水環(huán)壓縮機(jī)循環(huán)使用，油相進(jìn)入分離器油側(cè)，達(dá)到一定液位后，手工排放。當(dāng)罐頂氣量很少時，水環(huán)壓縮機(jī)進(jìn)行自循環(huán)。

鑒于以上方案對比，各種處理工藝均有優(yōu)缺點，煉廠可以根據(jù)各自情況，因地制宜，綜合考慮生產(chǎn)工藝。

陳瑞（1982～），女，中國石油工程建設(shè)有限公司華東設(shè)計分公司，研究方向：煉油工藝設(shè)計、煉廠環(huán)保裝置。

張迎（1987～），女，中國石油工程建設(shè)有限公司華東設(shè)計分公司，研究方向：煉油工藝設(shè)計、煉廠環(huán)保裝置。

徐沖（1985～），男，中國石油工程建設(shè)有限公司華東設(shè)計分公司，研究方向：煉油工藝設(shè)計、煉廠環(huán)保裝置。

王加營（1985～），男，中化弘潤石油化工有限公司，研究方向：煉油工藝設(shè)計、煉廠環(huán)保裝置。

(責(zé)任編輯李燕）

Discussion about the technology of VOCs treatment in Sour water stripping unit

ChenRui1, ZhangYing1, XuChong1, Wang Jiaying2
(1.cpecc eastchina design branch, Shandong, 266071 2.Sinochem Hongrun Petrochemical Co.Ltd., Shandong, 262500)

For meeting new "petroleum refinery pollutant emission standards" in China in 2015, the development of treatment for VOCs in sour water stripping unit. This article briefly introduces the existing VOCs treatment technology and a comparative analysis.

emission standard；VOCs；process technology

TQ

A