某公司減少有機廢氣排放的綜合治理措施

張永波

上海立得催化劑有限公司 （上海 201512）

隨著國家和人民環(huán)保意識的增強，環(huán)保法規(guī)在近年日益嚴格，標(biāo)準(zhǔn)也在不斷提高，一些企業(yè)的環(huán)保設(shè)施已經(jīng)不能滿足新法規(guī)的排放要求。如何實現(xiàn)達標(biāo)排放成為很多化工生產(chǎn)企業(yè)面臨的難題，甚至是新形勢下關(guān)乎企業(yè)生死存亡的問題，多地陸續(xù)有不少排放不達標(biāo)企業(yè)被關(guān)停，還有部分企業(yè)難以承擔(dān)巨額環(huán)保費用，面臨利潤減少甚至虧損，不得不主動停產(chǎn)另謀出路。上海立得催化劑有限公司（簡稱“立得公司”）也面臨同樣的問題，對于尾氣治理問題，也走過不少彎路。化工企業(yè)尾氣治理的方法很多，但可以肯定的是，首先要從源頭上控制含烴廢氣的排放，即遵循減量化的處理原則。近幾年，采取改進原料進出罐操作、降低生產(chǎn)中的工藝反應(yīng)溫度、降低冷卻介質(zhì)溫度等多項舉措減少有機廢氣的排放，從優(yōu)化前后來看，取得了不錯的效果。

1 源頭減排

1.1 優(yōu)化存儲方式

設(shè)計和生產(chǎn)部門需合理安排儲罐進出料程序，減小儲罐留空高度，降低儲存溫度，可采用水噴淋冷卻或遮蔭、地埋等方式來降低罐內(nèi)溫度，從而降低烴類的蒸發(fā)損耗。對低沸點、大容積的介質(zhì)采用浮頂罐儲存，減少呼吸揮發(fā)量，如煉油裝置中的油罐大多采用浮頂罐，而加油站多用地埋式儲罐。如有必要，可以采取夾套冷卻的方式保存。

在老生產(chǎn)基地，部分戊烷儲罐露天放置，在夏季陽光暴曬下溫度升高，因戊烷沸點較低（遠低于夏季環(huán)境氣溫），在回收過程中損失很大，嚴重時回收儲罐內(nèi)由于戊烷蒸發(fā)壓力一直卸不盡。同時，溶劑罐使用調(diào)節(jié)閥保壓儲存，在儲存過程中由于壓力控制閥的作用不斷充卸壓。經(jīng)測算，公司一個14 m3的儲罐在夏季高溫時一天可損失100 L左右的戊烷溶劑。

新生產(chǎn)基地將回收罐均安置在樓層內(nèi)，避免了陽光照射，降低了儲罐的表面溫度，同時將儲罐和生產(chǎn)系統(tǒng)的保壓方式由自動保壓改為隔離保壓，避免了儲罐壓力控制時呼吸帶來的溶劑損失和尾氣排放問題。

1.2 改變?nèi)軇┹斔头绞?/h3>

將原料進出料由對空卸料方式改為密閉輸送方式，減少輸液過程中的揮發(fā)，也降低安全風(fēng)險。以前廢戊烷及四氫呋喃 （THF）廢溶劑使用鐵桶排桶存放，排放及放置過程中均存在較大的安全風(fēng)險和無組織排放問題。優(yōu)化前，THF原料為桶裝，卸料過程費時費力，也存在無組織排放和操作安全風(fēng)險；目前，2種溶劑均實現(xiàn)槽車裝卸料，減少了裝卸過程可能帶來的排放和損失。

老基地生產(chǎn)中，大部分液體物料，如溶劑及母液等，均使用壓差輸送，其缺點是向目標(biāo)罐輸送時，罐內(nèi)需預(yù)先卸壓，原料罐需充壓，在溫度較高的情況下，會帶走一部分溶劑造成損失。同時，較高的操作壓力帶來一定的安全風(fēng)險，如果發(fā)生泄漏或軟管脫落等緊急情況，不易控制。使用泵輸送可大大減少充泄壓操作從而減少揮發(fā)損失。新基地的溶劑已基本改為使用泵輸送，在常壓下實現(xiàn)溶劑的轉(zhuǎn)移輸送，提升了安全可靠性。目前的槽車裝卸車也可改為用泵輸送的方式，以降低操作壓力，減少排放。

2 過程控制

2.1 降低工藝操作溫度，提高回收效率

降低部分工藝的操作溫度，減少物料輸送過程中的揮發(fā)損失。如：鎂鈦系母液制備溫度由原70℃降至60℃，淤漿母液制備溫度在配方優(yōu)化以后由68℃降至50℃。這些措施使母液配制結(jié)束后的溫度大大降低，由此前的80℃降到目前的70℃左右，有效地減少了母液輸送過程中的損失。最直觀的表現(xiàn)是以前壓送母液時冷凝器集液箱能收集到較高液位的溶劑，現(xiàn)在液位有較大幅度下降。

2.2 降低回收溫度，提高溶劑回收率

降低回收介質(zhì)的溫度是提高溶劑回收率最有效和直接的方法。

（1）雙峰催化劑在制備過程中，每批次（0.5 t左右）大約需要使用6 t戊烷進行配制及清洗，目前使用精餾的方法對清洗戊烷進行提純后重復(fù)使用；但由于精餾系統(tǒng)冷卻水池較小，催化劑制備過程中需要連續(xù)精餾，所以冷卻水溫會持續(xù)升高，特別是夏天，嚴重影響精餾戊烷的回收率。據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)（見表1）來看，夏季戊烷的精餾回收率在60%左右，每批次精餾戊烷大約損失1.5 t。

表1 精餾塔冷凝器冷卻水改造前后溶劑回收對比

（2）原有國產(chǎn)淤漿系統(tǒng)冷凝器采用冰水 （溫度5～10℃）冷卻回收THF，新上的進口淤漿系統(tǒng)冷凝器采用冷凍水（溫度-10℃）冷卻回收THF，溶劑回收率由此提高了4%～6%。

（3）合理利用冷量，降低循環(huán)水溫度。在新基地，液氮蒸發(fā)器放置在循環(huán)水池上方，液氮在蒸發(fā)器汽化時帶走循環(huán)水熱量。同時安裝了冷卻塔，有效降低了循環(huán)水的溫度。改造前，夏季循環(huán)水水溫與環(huán)境溫度相近，最高時接近40℃；雖然目前水池容量不到以前的五分之一。但配合冷卻塔使用，夏季溫度可控制在30℃左右，有較大改善。

（4）采用二級冷卻，減少能耗，增加回收。圖1是對生產(chǎn)線原冷凝器增加了冰水冷凍段（20 m2換熱面積，-10℃冷凍水）后的示意圖，改造以后，溶劑回收率提高，有效減少了排放（見圖2），在高溫季節(jié)尤其明顯。

圖1 冷凝器改造后示意圖

圖2 冷凝器改造前后溶劑回收損耗對比

2.3 優(yōu)化操作，減少排放

此前，催化劑配制過程中壓送母液要求在壓送走氣后再壓送5次，造成了較嚴重的揮發(fā)損失。在母液壓送過程中，冷凝器就已經(jīng)收集了大量的THF溶劑，占加入液位的5%～7%。在降低母液配制溫度之前，因母液溫度遠高于溶劑沸點，在淤漿母液壓送過程中，放空冷凝器也會在較短時間內(nèi)收集到較高液位。優(yōu)化后要求壓送走氣后直接靜置或加洗液，減少無效過量的壓送次數(shù)，顯著減少了排放。

雙峰催化劑此前使用壓差抽液，缺點是充卸壓時會帶走一部分夾帶溶劑的氣體。改用泵抽液后，減少了充卸壓操作，也減少了有機廢氣的排放。

2.4 減少催化劑制備過程中溶劑的使用量

鎂鈦系及鉻系催化劑制備使用的溶劑量相對淤漿催化劑而言較大，且鎂鈦系催化劑生產(chǎn)批次和頻率較高。通過改進，減少了溶劑的用量，將硅膠與溶劑的比例減小到28%，且催化劑配制過程及產(chǎn)品品質(zhì)未受影響，回收時間有一定縮短，不僅有效減少了溶劑在生產(chǎn)過程中的損耗，還降低了回收過程能耗，提高了生產(chǎn)效率。

TOB和母體回收過程中，液位變化不大。成品回收過程，回收損失下降相對明顯（見圖3），平均每批減少約0.43%液位（相當(dāng)于30 kg戊烷）。

圖3 優(yōu)化前后各回收過程溶劑損耗對比

2.5 其他減少有機廢氣排放的措施

（1）杜絕跑冒滴漏

保證機泵閥門管道等設(shè)備性能，避免設(shè)備或機泵故障檢修時造成的無組織排放。制定嚴密的檢維修措施，在打開設(shè)備前排空溶劑，置換死角。另外，最近開展的泄漏檢測與修復(fù)（LDAR）檢測也對裝置進行了全面的診斷，全廠消除較大漏點60余處，對于減少排放和杜絕安全隱患有重要意義。

（2）減少采樣過程中的無組織排放

目前的采樣方式不可避免地會發(fā)生一些溶劑的揮發(fā)和無組織排放，要及時處理所排出的溶劑，另外可以考慮采用密閉式的采樣系統(tǒng)。

3 末端治理

通過上述一系列措施，將排放氣中的有機物減少了70%以上，立得公司與設(shè)計院聯(lián)合開發(fā)了尾氣處理系統(tǒng)，針對立得公司尾氣排放的特點，制定了有針對性的治理方案。主要治理流程分為：壓縮冷凝處理（得到穩(wěn)定氣源）或風(fēng)機牽引、焚燒處理、余熱利用以及排放煙氣處理等。

壓縮冷凝工藝主要通過降低尾氣溫度、增加壓力改變尾氣的相態(tài)，將烴類氣體冷凝為液態(tài)。主要根據(jù)后續(xù)焚燒處理要求來調(diào)節(jié)冷凝溫度和壓縮壓力。

焚燒處理技術(shù)利用高溫焚燒有機廢氣，通過調(diào)節(jié)助燃燃料來確保廢氣完全燃燒和維持爐內(nèi)的燃燒溫度，并按焚燒煙氣在爐膛內(nèi)的停留時間、容積熱負荷來確定爐膛容積，以保證廢氣中的有機物在爐內(nèi)完全分解為CO2，H2O等無害物質(zhì)；要求工藝滿足催化劑行業(yè)尾氣排放間歇性、低流量、高質(zhì)量濃度同時夾雜粉塵的處理要求。

焚燒后的氣體溫度較高，可以經(jīng)余熱利用鍋爐將其熱量回收利用，產(chǎn)生的一定量的水蒸氣可以為生產(chǎn)和煙氣消白所用。排放煙氣先經(jīng)過除酸、除塵設(shè)備處理后再送至煙囪進行排放。

4 結(jié)語

烴類排放到大氣中不僅浪費資源，還污染環(huán)境，因而首先要通過改進生產(chǎn)工藝減少烴類的外排量。事實證明，通過工藝改進增強回收、減少排放的空間很大。對于確實需要排放的含烴類廢氣，應(yīng)根據(jù)廢氣的特點選擇合適的回收方法，達到既回收利用烴類資源，又能使尾氣達標(biāo)排放，這也是清潔生產(chǎn)的充分體現(xiàn)和要求。生產(chǎn)中，需要進行持續(xù)創(chuàng)新優(yōu)化，以適應(yīng)不斷變化的需求和更加嚴格的環(huán)保要求。

參考文獻（略）