粉煤鎖斗泄壓氣VOCs處理探討

高 翔，張斯娣

(陜西長青能源化工有限公司， 陜西寶雞 721400)

近年來，隨著環保理念的不斷推行，揮發性有機廢氣(VOCs)已然成為目前環保治理的重要內容。如何取得經濟效益與環境效益的和諧統一是每家化工企業現階段面臨的問題。陜西長青能源化工有限公司二期90萬t/a煤制甲醇項目，其氣化裝置采用的是殼牌粉煤下行水激冷氣化技術，在U1200粉煤加壓及輸送系統中，粉煤鎖斗為高低壓交變設備，通過反復的“加壓→放料→泄壓→進料→加壓”循環交變過程，完成氣化爐的連續供料。粉煤鎖斗的加壓介質采用低溫甲醇洗工段產出的CO2，雖經粉煤鎖斗中的粉煤可吸收減少CO2中部分甲醇，但粉煤鎖斗泄壓氣中的甲醇質量濃度仍不能滿足GB 31571—2015 《石油化學工業污染物排放標準》要求(≤50 mg/m3)，因此不能直接排放至大氣。調研以往同類裝置后，發現此處泄壓氣均未直接排至大氣，在環保政策愈加嚴厲的狀況下，需要改造治理。針對粉煤鎖斗泄壓氣中VOCs污染治理進行探討，使其排放達到或優于國家或地區相應的標準規范要求。

1 VOCs廢氣污染主要治理技術

我國在VOCs治理方面的工程應用實例較少。目前國內外采用的VOCs廢氣治理技術主要有洗滌吸收法、直接活性炭吸附法、復合光催化法、離子除臭法、微生物降解法、臭氧法(復合活性氧法)、燃燒法及冷凝法8種[1-2]。對此從治理原理、運行成本、投資成本、應用情況及所存在的問題進行對比分析，結果見表1[3-6]。

表1 廢氣VOCs處理技術比較

2 洗滌吸收法工藝路線及應用

2.1 工藝路線

根據各種VOCs治理技術的比較，同時基于甲醇氣體易溶于水的特性，針對粉煤鎖斗泄壓氣中的甲醇廢氣，推薦采用洗滌吸收法的處理工藝。具體工藝路線如下：

在每臺氣化爐(S1201)附近增設水洗塔，將U1200粉煤加壓輸送單元(S1201A/B)出口排放氣管線合并后送水洗塔洗滌后再排放。通過洗滌保證出水洗塔的氣體中甲醇質量濃度達標。

2.2 實際應用

將S1201A/B的出口排放氣管線合并后從水洗塔底部進入，水洗塔頂部噴淋的循環水與其逆向而上的排放氣在水洗塔填料層充分接觸，排放氣中的甲醇氣體被循環水吸收后大部分被循環利用，小部分排至沉降槽。當循環水儲罐液位低于設定值時，新鮮水自動補充。最終循環水中的甲醇隨外排黑水去污水處理裝置后，作為序列間歇式活性污泥法(SBR)中的碳源被分解利用(見圖1)。

圖1 粉煤鎖斗泄壓氣VOCs處理系統

3 洗滌吸收法工藝分析

3.1 工藝優勢

(1) 粉煤鎖斗泄壓氣氣量大(高達7萬m3/h左右)、甲醇含量低不宜回收，采用洗滌吸收法工藝，安全穩定、工藝簡單、操作維護方便。

(2) 用水作為吸收劑，成本低且吸收性能好；同時含甲醇的廢水可以作為SBR中的碳源被分解利用，沒有二次污染；吸收過程熱效應不明顯，甲醇吸收率高。

(3) 裝置采用可編程邏輯控制器(PLC)控制，自動化程度較高，操作維護方便且勞動強度小。

3.2 成本分析

3.2.1 投資成本

本處理裝置由水洗塔、循環水儲罐、循環水泵、管道、閥門等組成，無進口設備。設備少且簡單，制造成本及維修費用較低。

3.2.2 運行成本

本處理裝置主要能耗來自循環水泵，由于其不是一直在運行，并且通過變頻調節，所以整套裝置能耗很低。吸收劑采用新鮮水，可循環利用，相比其他催化劑、藥劑來源方便且價格便宜。

4 效益分析

如果甲醇廢氣不治理，不僅環保檢查通不過，還要受到環境執法的處罰，會給企業帶來無法預估的經濟損失。放空前采取水洗處理，大大降低了VOCs廢氣的排放濃度，很好地改善了現場的作業環境，并避免了亂排VOCs廢氣導致的人身安全隱患。

5 結語

在環保政策愈加嚴格的情況下，同類裝置粉煤鎖斗泄壓氣都需要治理。針對在建的煤制甲醇項目，分析了煤粉鎖斗泄壓氣VOCs廢氣治理采用的洗滌吸收法工藝路線，為推動粉煤氣化裝置VOCs廢氣治理技術高效發展提供技術保障。