焦化VOCs 異味治理的實踐應用

蒲建龍

（天津市新天鋼煉焦化工有限公司，天津 300300）

0 引言

目前國家環境管理部門為進一步改善環境狀況，針對VOCs治理也在陸續出臺相應的標準和規范，要求各行業增加環保投入，增加環保設施，控制VOCs的排放。其中《揮發性有機物無組織排放控制標準》、《煉焦化學工業污染物排放標準》也對大氣污染特別排放限值提出了嚴格的要求，VOCs治理勢在必行。焦化作為傳統重化工行業，生產過程中易產生各種各樣的VOCs氣體，該部分氣體主要來自于生產過程的排放尾氣，屬于易揮發性有機物。VOCs氣體不但污染環境，而且會對長期從事操作的工人健康造成一定影響，必須加以治理。2012年國家發布了焦化行業的大氣污染排放標準，并要求現有焦化企業自2015 年1 月1 日起執行新建企業大氣污染物排放限值。

新天鋼煉焦化工有限公司（下稱天鋼焦化公司）是專業生產冶金焦及焦化產品的企業，由于焦化企業的特點，其生產過中會產生大量的揮VOCs。VOCs作為環境保護重要指標，之前不被企業重視，但隨著國家對環境污染治理問題的重視，要求企業必須投入資金和技術對VOCs的排放進行治理［1］。本文介紹了新天鋼煉焦化工有限公司企業現狀，分析了各工序VOCs尾氣的排放情況和治理的難點，提出了VOCs尾氣回收治理的措施，并對治理情況進行了評價總結。

1 企業生產概述

天鋼焦化公司為年產100 萬噸冶金焦的焦化企業，擁有兩座JN60-89型50孔6m 頂裝焦爐，配備一套化產回收裝置。回收裝置包括：鼓冷單元（2座立式焦油氨水分離槽、2 座剩余氨水槽、焦油中間槽、上/下段循環冷凝液槽）、一級AS 脫硫單元（2 座氨水富液槽）、二級精脫硫PDS 單元（1 座再生塔、2套熔硫釜、提鹽離心機、反應槽2 座泡沫槽）、粗苯單元（洗油槽、富油槽）、油庫單元（苯儲槽、6座焦油儲槽）等設備設施。

化產回收工序涉及到幾十余種化工介質如：H2S、HCN、SO2、NH3等，以及回收眾多化工中間產品如：粗苯、焦油、硫磺、煤氣等。生產過程中，氣液介質的相間傳質反應、固液態介質的加壓升溫等過程極易出現VOCs氣體逃逸，這些揮發性有機氣體是焦化廠污染的主要來源，因此對于焦化廠的VOCs回收治理主要集中在化產回收區域。天鋼焦化公司結合生產過程VOCs尾氣排放狀況，決定采取措施徹底治理VOCs尾氣無組織排放狀況。VOCs尾氣回收治理后排放應滿足大氣污染特別排放限值規定（見表1）

表1 GB16171-2012）對大氣污染特別排放限值規定

2 VOCs尾氣排放狀況及治理難點

2.1 VOCs尾氣排放點位及現狀

2.1.1 靜置儲槽沿放散管自然揮發

天鋼焦化公司回收車間靜置槽罐沿放散管自然揮發現象較為集中，點位有鼓冷單元的焦油氨水槽、氨水槽、焦油槽、上下段循環冷凝液槽；油庫單元的粗苯儲槽、焦油儲槽；AS 脫硫單元的氨水富液槽；粗苯單元的洗油槽、富油槽等。其中鼓冷單元、油庫單元設有排氣洗凈塔水洗裝置；粗苯單元設有放散氣進負壓管線。

2.1.2 特殊操作尾氣排放

特殊操作尾氣排放主要是進行排污、放料等作業過程中的敞開式氣體排放，如AS脫硫單元蒸氨塔的排污操作、精脫硫（PDS）單元的熔硫釜放硫操作、精脫硫（PDS）單元的提鹽放料操作、精脫硫再生塔鼓風再生操作等，此類操作暫無VOCs排放治理措施。

2.2 VOCs尾氣排放治理難點

2.2.1 對靜置儲槽的治理難點

對靜置儲槽的治理難點主要為各槽罐的負壓吸力控制上，一方面吸力過大或過小都會對差壓液位計造成計量影響，誤導操作調節；另一方面當關閉手動放散閥后，槽罐的進出料時極易造成設備吸癟或膨脹事故。

2.2.2 尾氣敞開式排放治理難點

尾氣敞開式排放治理難點主要表現為氣體收集量大，混入大量空氣無法引入負壓系統，需對收集的放散氣體進行特殊處理，符合排放標準后高空排放。

3 各排放點VOCS尾氣回收治理措施

天鋼焦化公司針對回收車間VOCs尾氣排放現狀，開展了VOCs治理工程。通過考察論證，對治理方案進行了有針對性的優化設計。治理方案主要采用負壓氮封工藝和堿洗+微生物除臭+活性炭吸附工藝進行VVOCs尾氣治理。該工藝優勢在于VOCs幾乎全部進入負壓煤氣系統，減少了排放點，而集中排放點符合大氣污染特別排放限值管控要求。

3.1 密閉槽體的VOCs尾氣治理

對于工序中粗苯單元，鼓冷單元，AS 洗滌單元，油庫單元等放散尾氣為密閉槽體的設備設施，設計采用氮氣密封+全負壓至煤氣系統的工藝，該工藝較原粗苯工序中負壓工藝進行了改進，增加了氮封模塊。

負壓氮封工藝流程如圖2 所示。首先是對封閉式槽體安裝供氮自調閥，在槽體正常物料進出作業時，供入氮氣保持一定正壓可有效抑制槽內液相物料揮發；當槽體進出物料不平衡時，槽內上部空間會產生正壓或負壓，此時通過供氮閥進行供氮作業或通過接入由吸力調節閥控制的負壓系統加以調節；在負壓煤氣系統管線末端安裝一套激光含氧分析儀及含氧聯鎖切斷裝置，在每個槽罐現場安裝壓力呼吸閥，當負壓煤氣系統氧含量超標，聯鎖閥會自動切斷負壓煤氣系統管線，而此時各槽體內壓力會升高，各槽體內放散壓力設定值在200～300Pa范圍,當槽體內壓力超過設定值1%時，槽罐現場安裝壓力呼吸閥動作，保障槽體安全。

圖2 負壓氮封工藝流程

負壓氮封工藝采用自動化DCS 遠程控制模式，信號接入化產中控系統，由中控室人員監管操作，運行中實現自動調節、自動報警提示、自動連鎖切斷。現場采用內伴熱加熱方式，同時為了防止萘結晶阻塞管道，定期進行管道清掃。

3.2 敞開式排放的VOCs尾氣治理

對于工序中包含有大量空氣的敞開式排放尾氣，設計選取堿洗+微生物除臭+活性炭吸附工藝方法來對尾氣進行處理。處理系統主要由變頻離心風機、一體化生物濾池（含預洗池和生物濾池）組成，其工藝流程如圖3所示。

圖3 堿洗+微生物除臭+活性炭吸附工藝流程

首先離心風機將含由空氣的VOCs尾氣抽至預洗池進行堿洗，預洗池內設置有填料層，VOCs尾氣從下向上通過填料層，增加VOCs尾氣與堿洗水的接觸面積，提高堿洗和加濕效果。VOCs尾氣堿洗過程中，部分有機物質從氣相進入堿洗液水。

在引風機吸力的作用下，堿洗完的VOCs尾氣翻過一體化生物濾池箱體內隔板，由上部進入生物濾池進行處理。生物濾池內設置有生物填料層，生物填料為有機微生物的生存和生長提供了適宜的環境和營養。經過加濕的VOCs尾氣在通過生物填料層時，附著在生物填料表面的有機微生物會將尾氣中有機物質作為營養物進行吸收并分解，從而完成微生物降解過程。VOCs尾氣主要含氨、非甲烷總烴、硫化氫、萘、酚、苯類等有機物質，此類廢氣經過微生物降解后，再經過活性炭二次物理吸附，凈化為合格的氣體，最后通過高空放散塔排放。

該工藝同樣采用DSC 控制，信號接入化產中控室中控系統，由中控室人員操作，不另增加操作人員。

4 投運效果

天鋼焦化公司VOCs尾氣治理工程投產后，廠區全部密閉槽體的VOCS排放尾氣全部進入負壓煤氣系統，運行中負壓煤氣系統含氧控制正常，氮氣消耗可控制在合理范圍，該系統DCS遠程運行控制狀態良好。敞開式排放的VOCs尾氣處理設施運行穩定，實現了項目設計目標，處理后排放尾氣經三方檢驗符合限排標準要求，有效的改善了廠區作業現場環境空氣質量，現場異味大為改善，企業的環保管理水平得到了及大提升。但同時存在運行成本相對較高，VOCs逃逸點位仍需全面細化等問題，后續我廠將會繼續改善治理。

5 結語

天鋼焦化公司VOCs尾氣治理工程采用了負壓氮封和堿洗+微生物除臭+活性炭吸附工藝，治理項目的投運取得了令人滿意的成效，生產作業環境改善明顯，為焦化廠環保治理提供了有益參照。

（1）密閉槽體的VOCs尾氣治理借鑒了原粗苯工序放散氣負壓工藝，并重新進行了整體布局，將回收車間靜置的所有密閉槽體VOCs尾氣治理進行了整體設計，淘汰了原排氣洗凈塔工藝，收集的全部排放尾氣進入負壓煤氣系統。

（2）負壓氮封工藝安全性高、運行穩定、操作簡單便捷；每個密閉槽罐的壓力可獨立控制、準確調節；項目投產后，運行維護成本低，不額外增加費用；負壓主管線采用含氧分析儀器與切斷閥進行連鎖，消除了含氧故障的安全隱患；負壓管線增加固定吹掃接口，冬夏季靈活進行吹掃，不堵管道。

（3）敞開式排放的VOCs尾氣治理工程，科學的引了進有機微生物降解+活性炭吸附方法進行處理，其具有設備結構簡單，處理效率高、管理方便、環境友好等優點。

（4）新增VOCs處理設施采用自動化DSC 遠程控制，系統自動化程度高，信號接入化產中控室系統，具有遠程控制調節能力。