針對焦化化產區VOCs深度治理分析

文_胡小秀 徐州市新沂生態環境局

1 污染源現狀

對于我國焦化廠來說，在實際生產的過程當中相應的化產區域內所包含的污染源有鼓冷工序，硫銨工序、粗苯工序、脫硫工序等一系列工序。這些工序在實際生產的過程當中由于工藝的影響，會產生大量對生態環境造成污染的廢氣污染物。

1.1 鼓冷工序

從焦爐集氣管來的荒煤氣溫度一般在80°C以上，與焦油、氨水混合液一起沿吸煤氣管道至氣液分離器。氣液分離后的荒煤氣進入橫管式煤氣初冷器，由橫管初冷器下部排出的煤氣進入電捕焦油器，在高壓電場作用下，將煤氣中夾帶的焦油霧脫至20mg/m3以下。從電捕焦油器出來的煤氣進入鼓風機，經煤氣鼓風機加壓后送至煤氣脫硫單元。

為了保證初冷器冷卻及煤氣脫萘效果，在上段中部、下段連續噴灑焦油、氨水混合液。由氣液分離器分離下來的焦油和氨水首先進入機械化氨水澄清槽，在此進行氨水、焦油和焦油渣的分離。

該工序在實際進行的時候，所排放的尾氣當中含有酚類、VOCs以及氰化物等會對生態環境造成嚴重污染的有毒物質，其日常運行過程當中所排放尾氣當中VOCs的含量相對于其他工序來說比較高，其尾氣所具有的味道也比較大。

1.2 硫銨工序

硫氨工序的主要任務是用硫酸洗去煤氣中的氨并生產硫銨，將煤氣中的氨含量脫至30mg/Nm3以下。該工序發生的主要化學反應如下：

在焦化廠該段工序實際運行的時候，所產生的尾氣當中富含一些酸性物質，如果排放到空氣中的話將會使得空氣中含有大量酸性物質，從而導致酸雨的形成。

1.3 粗苯工序

從硫銨單元來的煤氣進入橫管終冷器。在終冷器內最終將煤氣溫度冷卻到25℃后進入捕霧器，脫除煤氣中夾帶的冷凝液液滴后進入洗苯塔，然后制得粗苯。

在該工段中，相應的工作人員往往是利用洗油來對煤氣中的苯、萘等有機物質進行相應的洗脫工作。負責進行尾氣排放的一些設備在實際使用的過程當中，遭受腐蝕的情況比較嚴重。

1.4 脫硫工序

該工序負責處理由鼓冷設備處理后的氨水。該部分工序在實際使用的過程當中，若槽罐由于密封工作進行的不嚴密，會導致部分廢氣溢出。

2 深度治理方案

2.1 工藝方案

焦化企業內部相關工作人員在對國家相關最新標準進行全方位的研究后，結合本企業的實際情況擬定出一套新的工作方案。通過對該工作方案的合理使用，可以使得其尾氣中VOC的含量符合國家及地方標準。具體方案表述如下：

①負壓收集，靈活切換。對于區域內部的一些處于密封狀態當中的槽罐，在實際使用的過程當中結合實際情況采用煤氣負壓回收這一方式，對相應的尾氣進行全方面的收集。在實際使用的過程當中，相關工作人員可以根據實際情況的需求，在槽罐工作時，隨時切換到洗滌吸附方式。

②改進措施，提高效率。對生產過程產生的廢氣進行收集后，采用洗滌吸收+多級活性炭吸附脫附這一更加先進的處理措施。另外，為了進一步提高廢氣處理效率，相關工作人員在實際工作的過程當中設計了分工序預處理系統，通過該系統的優化處理，可以使得尾氣當中的VOCs得到更加徹底的處理。

2.2 預處理系統

對于整個化產區的有機廢氣處理，粗苯工序產生的有機污染物相對較多，在這一工序當中所產生的廢氣重點含有苯、非甲烷總烴、氨等污染物。在對尾氣進行傳輸的過程當中由于外部或者是內部因素的影響非常容易發生一些安全事故。為了減少事故發生概率，焦化廠相關工作人員結合企業內部實際情況為其增加了預處理脫除裝置。將相應的尾氣經過該系統進行全面的處理之后，再進入VOC處理系統當中。

粗苯裝車這一工作實際進行的過程當中，為了減少儲罐以及槽罐車“大小呼吸”時產生的“呼吸廢氣”，相關工作人員采用的是文丘里收集噴灑洗油除苯后，進行送粗苯預處理的相關工作。通過這樣的方法不僅可以有效減少無組織排放的有機廢氣，還可以提升安全吸附輸送的安全系數，文丘里負壓吸附洗滌具體見圖1所示，具體的預處理流程圖見圖2所示。

圖1 文丘里負壓吸收洗滌圖

圖2 預處理流程圖

2.3 施工工序

為了使得尾氣中污染物含量能夠得到充分的降低，使得工藝方案能夠得到更加具體的體現，相關工作人員為新的工藝方案配備了新的施工程序：將工業原料通過預制塔的槽罐→處理后的材料經過敷設管道→現場工作人員將生產過程當中各個污染源點采取密閉的方式對其進行相應的封堵工作→對廢氣處理裝置進行基礎施工→按照相應的安裝方案進行全方位的安裝工作→管道接口連接→電氣設備安裝→單體設備調試，最后對整套設備的運行情況進行試運行。

3 處理效果

預處理系統在建成之后運行費用較低，主要包括電費、員工工資福利費、折舊費、維修費等，且在運行的過程中可靠度高，所有的設備運行可靠、故障率低，尾氣處理后符合國家及地方相關標準。

3.1 廢氣脫硫

荒煤氣的主要雜質H2S、HCN、NH3、CO2以及VOCs等，這些混合氣體在水溶液中自然平衡后，溶液中的pH值可達8.5左右。就化學平衡而言，單純依靠此堿度來較好地脫除煤氣中的H2S、HCN是不可能的，但在高效、活性好的HPF催化劑作用下，以氨為堿源，經過化學吸收，催化化學反應中的氨在水溶液中生成NH4OH、NH4HCO3、（NH4）2CO3向水溶液中提供了較穩定的堿原，HCN在一系列反應中分解。在實際運行過程中，脫硫脫氰后煤氣中H2S濃度＜20mg/m3，脫硫效率達98%以上，脫氰效率達80%以上。

3.2 有機廢氣處理

對化產區產生的有機廢氣，采用洗滌塔洗滌后，再進入多級活性炭吸附，洗滌塔的目的主要是去除廢氣中NH3和H2S，NH3極易溶于水，在25℃與標準大氣壓下，1體積水可溶解702體積的NH3氣體；H2S易溶于水，在25℃與標準大氣壓下，1體積水可溶解2.6體積的H2S氣體。經洗滌后，廢氣中的VOCs污染物在多級活性炭中得到有效的去除，活性炭吸附箱內裝活性炭層及氣流分布器，以濃縮凈化有機氣體，是整個裝置吸附濃縮環節的主要部件及核心工序，活性炭由磚砌堆放式裝填。活性炭選用以優質無煙煤作為原料、外形蜂窩狀，其主要特點為：強度高、吸附速度快、吸附容量高、比表面積較大、孔隙結構發達、孔隙大小介于椰殼活性炭和木質活性炭之間。在實際運行過程中，經檢測，廢氣中的苯、VOCs去除效率均可以達到90%以上，其中經凈化后廢氣中苯的濃度在2.5～4.8mg/m3，VOCs濃度在19～42mg/m3之間。

4 結語

某焦化廠的預處理系統在建成并且投入使用之后，有效降低了焦化廠在生產時排放的尾氣中VOCs含量，符合國家相關標準的排放要求，對我國生態環境保護作出了突出的貢獻。