含油鉆屑處理廠區(qū)廢氣處理技術(shù)研究及應(yīng)用

文_王兵 中石化江漢石油工程有限公司環(huán)保技術(shù)服務(wù)公司

復(fù)雜油氣地層鉆井過程中廣泛采用油基泥漿，在鉆井過程中固控系統(tǒng)產(chǎn)生的含油鉆屑（油基泥漿和巖屑混合物，《國家危險(xiǎn)廢物名錄》列入HW08大類）所帶來的環(huán)境問題也越來越受到人們的重視。柴油泥漿使用較為廣泛，對產(chǎn)生的含油鉆屑常采用熱脫附的方法進(jìn)行處理，在處理過程中柴油氣化后與巖屑分離產(chǎn)生燃油蒸汽，少量柴油發(fā)生裂解生產(chǎn)氣體，都會在裝置進(jìn)出口、連接部位、旋轉(zhuǎn)部位等會發(fā)生泄漏。泄漏的氣體中含有粉塵、烷烴、酚類、含硫氣體、氨氮等，會發(fā)出較濃臭味，具有一定的毒性和刺激性，量大影響了處理現(xiàn)場及周邊的環(huán)境，影響場地工作人員健康。目前常用的方法有吸附法、膜分離法、催化燃燒法、微生物分解法、低溫等離子技術(shù)、微波催化氧化技術(shù)等。根據(jù)尾氣的不同情況，可采用不同的處理技術(shù)，也可將相關(guān)技術(shù)根據(jù)需要結(jié)合。

1 廠區(qū)廢氣成分分析

采集廠區(qū)泄漏氣體樣品送檢，檢測結(jié)果見表1。

表 1 廢氣成分分析表 單位：mg/m3

由表1的檢測結(jié)果可知，檢測的氣體樣品中粉塵、二氧化硫、非甲烷總烴和氮氧化物都超過《石油煉制工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB31570-2015）限值。此外，氣體中還有少量的硫化氫、硫醇、硫醚、氮化物等，臭氣濃度達(dá)到200以上（無量綱），該氣體會發(fā)出惡臭味，影響周邊空氣質(zhì)量。

2 廢氣處理工藝

根據(jù)廢氣的檢測分析結(jié)果，為除去廢氣中的有害成分，設(shè)計(jì)的尾氣處理工藝見圖1。

圖1 工藝流程圖

2.1 廢氣的收集

在廢氣處理系統(tǒng)中，廢氣的收集一直是難點(diǎn)。本研究采用分散收集、集中處理的模式，在廠區(qū)物料存儲池采用密閉罩收集揮發(fā)柴油蒸汽，在處理裝置進(jìn)料口、出渣口等開放部位采用上部集氣罩收集，在噴淋冷卻、油氣分離等部位采用整體密閉罩收集散遺氣體，在其他易泄漏部位采用側(cè)吸集氣罩等對可能存在氣體泄漏的點(diǎn)進(jìn)行收集，收集后的廢氣的抽吸進(jìn)入廢氣管道，然后進(jìn)入廢氣處理系統(tǒng)，收集流程見圖2。

圖2 廢氣收集示意圖

2.2 噴淋工藝

為達(dá)到高效的噴淋效果，除去廢氣中的粉塵和酸性氣體，本研究采用的噴淋為清水噴淋和堿水噴淋。

2.2.1 清水噴淋工藝

經(jīng)收集后的廢氣首先進(jìn)行清水噴淋，采用清水噴淋主要是除去廢氣中的粉塵和部分水溶性氣體，粉塵經(jīng)過該工藝沉淀，可增加后續(xù)工藝的處理效率和提高處理效果。其處理結(jié)果見表2。

表2 清水噴淋后廢氣成分分析表 單位：mg/m3

由表2可知，清水噴淋對廢氣中的粉塵有很好的去除效果，去除率在95%以上，處理后的氣體中粉塵含量滿足《石油煉制工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB31570-2015）。此外，清水噴淋對廢氣中的二氧化硫等有一定的去除效果。

2.2.2 堿水噴淋工藝

經(jīng)清水噴淋后的氣體進(jìn)入堿液噴淋，該工藝的主要是為除去氣體中的酸性氣體。本工藝主要考察Na2CO3和NaOH兩種堿液的噴淋效果，其作用原理如下：

探究不同濃度的Na2CO3和NaOH濃度對酸性氣體的吸收效果，結(jié)果見表3。

表3 Na2CO3噴淋后廢氣成分分析表 單位：mg/m3

由表3可知，Na2CO3溶液對酸性氣體有很好的吸收效果，當(dāng)Na2CO3濃度達(dá)到8%以上時(shí)，處理的酸性氣體含量滿足《石油煉制工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB31570-2015），且隨Na2CO3濃度增大吸收效果變化不大。

表4 NaOH噴淋后廢氣成分分析表 單位：mg/m3

由表4可知，NaOH溶液對酸性氣體有很好的吸收效果，當(dāng)NaOH濃度達(dá)到2.5%以上時(shí)，處理的酸性氣體含量滿足《石油煉制工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB31570-2015），且隨NaOH濃度增大吸收效果變化不大。

NaOH和Na2CO3都對廢氣中的酸性氣體有很好的吸附效果，在同樣濃度下，NaOH較Na2CO3的效果好，本研究綜合考慮后選用NaOH作為廢氣的堿洗溶液，濃度為2.5%。

2.3 活性炭吸附工藝

前端清水噴淋—堿水噴淋后的氣體中粉塵、二氧化硫、硫化氫和氮氧化物濃度滿足滿足《石油煉制工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 31570-2015），但惡臭氣體濃度還是超過《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB14554-1993)廠界標(biāo)準(zhǔn)值，需要利用活性炭吸附進(jìn)一步處理。經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，經(jīng)活性炭纖維吸附后的氣體脫臭效果較好，對硫醚、氮氧化物等惡臭氣體有較強(qiáng)的吸附作用，處理后臭氣濃度降低到30以下，滿足本研究除臭以及處理后氣體資源化利用要求。

2.4 廢氣的資源化利用

廢氣中含有一部分非甲烷總烴，通過氧化工藝可以去除部分，但相對成本較高。本研究主要考慮將經(jīng)清水噴淋—堿水噴淋—活性炭吸附工藝處置后的氣體進(jìn)行資源化利用小樣實(shí)驗(yàn)，資源化利用流程見圖3。

圖3 處理后氣體資源化利用流程圖

廢氣經(jīng)燃燒后對尾部氣體進(jìn)行檢測，檢定的非甲烷總烴含量為1.44mg/m3，說明經(jīng)凈化后的廢氣在燃燒器燃燒后的非甲烷總烴的去除率在99.9%以上。將處理后的廢氣匯入熱餾爐燃燒器燃燒，可以對未處理的各種惡臭氣體、以及可燃?xì)怏w進(jìn)行深度處理，燃燒后的尾氣通過煙囪有組織排放，采用該方法不僅降低了廢氣的處理成本，又資源化利用了廢氣中的有價(jià)值成分。

3 廢氣處理的現(xiàn)場應(yīng)用

根據(jù)廢氣收集—噴淋—活性炭吸附—資源化利用工藝進(jìn)行配套、改造相應(yīng)處理設(shè)備及管線，將廢氣處理系統(tǒng)進(jìn)行現(xiàn)場應(yīng)用。廢氣處理前后的成分見表5。

表5 廢氣處理后成分分析表 單位：mg/m3

由表5可知，經(jīng)處理后的廢氣指標(biāo)都滿足《石油煉制工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB31570-2015）。檢測后惡臭污染物廠界值也由改造前200降低到20以下，滿足《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB14554-1993)廠界標(biāo)準(zhǔn)值二級，符合二類功能區(qū)要求，改善了周邊空氣質(zhì)量。

4 結(jié)語

經(jīng)過相關(guān)研究，確定了分散收集—清水噴淋—堿水噴淋—資源化利用廢氣處理工藝，經(jīng)過該工藝處理后的廢氣各項(xiàng)指標(biāo)滿足《石油煉制工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 31570-2015），也符合《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB14554-1993)對廠界臭氣濃度要求。通過收集處理也減少生產(chǎn)過程中惡臭氣體泄漏及排放，引起惡臭污染氣體擴(kuò)散，減少了大氣污染。