冷凝-吸附技術(shù)在苯罐區(qū)廢氣治理中的應(yīng)用

張 斌

(南京天加熱能技術(shù)有限公司，江蘇 南京 210009)

1 應(yīng)用背景

某煉廠苯罐區(qū)有3臺內(nèi)浮頂儲罐，儲罐總?cè)莘e15000 m3，儲罐的大、小呼吸排氣通過設(shè)置在罐頂?shù)暮粑y直排大氣，致使苯蒸汽排入大氣，造成苯的損耗，同時會污染大氣環(huán)境。通過對儲罐罐頂氣的采樣檢測，得出不同工作狀態(tài)下儲罐排氣中苯的含量，見表1。

表1 灌頂排放氣檢測數(shù)據(jù)

國家環(huán)保部在2015年5月正式頒布實(shí)施的GB31570-2015《石油煉制工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中明確規(guī)定了石油煉制企業(yè)大氣污染物的排放限值，其中特征污染物苯的排放限值為≤4 mg/m3。

由表1可以看出，雖然處于不同操作狀態(tài)時罐頂氣中苯含量變化較大，但多數(shù)情況下其中的苯含量嚴(yán)重超過排放限值。基于以上原因，需要新建一套廢氣治理裝置，進(jìn)行苯油氣的回收，減少環(huán)境污染。

2 裝置簡介

當(dāng)前，有機(jī)廢氣治理的主要技術(shù)有冷凝法、吸收法、吸附法、膜分離法、燃燒法等，這些工藝技術(shù)各有優(yōu)缺點(diǎn)及適合使用的工況。本裝置結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況，采用冷凝-吸附組合技術(shù)，廢氣治理裝置由冷凝單元和吸附單元兩部分組成，裝置處理規(guī)模150 m3/h，治理后的排放氣滿足環(huán)保要求，同時還可以回收部分苯。裝置流程簡圖見圖1。

圖1 廢氣治理裝置流程簡圖

2.1 冷凝單元

冷凝單元采用兩級機(jī)械制冷，一級制冷將廢氣冷卻到6℃，二級制冷將廢氣冷卻到-45℃。廢氣通過兩級冷卻后分離出其中大部分的苯，剩余的廢氣經(jīng)升溫至15℃左右后進(jìn)入吸附單元進(jìn)一步處理。

由于苯的冰點(diǎn)為5.53℃，為了防止低溫下分離出的苯在冷卻器內(nèi)壁結(jié)霜，長時間運(yùn)行后形成冰堵，影響設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，冷凝單元采用雙通道設(shè)計，并在控制上加入自動切換除霜系統(tǒng)，以冷卻器的壓差為信號，當(dāng)某一面的運(yùn)行壓差達(dá)到一定值時，系統(tǒng)會自動切換冷凝通道并對原運(yùn)行通道進(jìn)項融霜。

冷凝及融霜階段產(chǎn)生的液態(tài)苯收集后通過泵送回苯儲罐回收利用。

冷凝單元的運(yùn)行參數(shù)見表2。

表2 冷凝單元運(yùn)行參數(shù)

2.2 吸附單元

冷凝單元出口的含苯廢氣進(jìn)入吸附單元，在通過吸附劑床層時苯被吸附在活性炭的表面，從而實(shí)現(xiàn)苯的分離去除，吸附塔出口的廢氣通過排氣筒排入大氣。吸附單元采用變壓吸附工藝，兩臺吸附塔并聯(lián)設(shè)置，交替進(jìn)行吸附/脫附操作。為了保證吸附塔出口的廢氣中苯含量小于標(biāo)準(zhǔn)限值，需要在吸附塔被穿透之前進(jìn)行切換。

吸附塔內(nèi)裝填活性炭吸附劑，本項目選用的吸附劑為專門針對苯進(jìn)行設(shè)計的，在操作條件下對苯具有良好的吸附和脫附能力，吸附劑的規(guī)格參數(shù)見表3。

表3 吸附劑的規(guī)格參數(shù)

吸附單元采用常壓吸附，真空脫附操作，系統(tǒng)配干式真空泵使吸附塔內(nèi)形成真空，為了平衡脫附后的塔內(nèi)壓力，系統(tǒng)采用氮?dú)鈱ξ剿M(jìn)行吹掃。吸附系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)見表4。

表4 吸附系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)

3 裝置運(yùn)行效果

有機(jī)廢氣治理裝置安裝調(diào)試結(jié)束后，一直處于穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，運(yùn)行過程中持續(xù)不定期的裝置處理后的排放氣進(jìn)行采樣，并采用氣相色譜法分析其中苯的濃度，其中某個星期的檢測結(jié)果見表5。

由檢測結(jié)果可知，裝置運(yùn)行后，經(jīng)過處理后的廢氣中苯的濃度低于GB31570-2015《石油煉制工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定的限值4 mg/m3，滿足排放的要求。

表5 裝置運(yùn)行檢測結(jié)果

4 結(jié)論

通過本裝置的運(yùn)行結(jié)果，可知采用冷凝-吸附組合工藝技術(shù)處理苯罐區(qū)大、小呼吸排出的有機(jī)廢氣是可行的，處理后的排放氣可以滿足國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的排放要求，同時還可以回收部分苯。此外，這一結(jié)果對苯裝車、裝船等過程中產(chǎn)生的含苯廢氣的治理工藝的選擇可以起到良好的借鑒作用。