化工行业废气治理解决方案
行业概况
化工行业按国民经济行业分类主要包括现代煤化工、炼焦、制药、农药制造、涂料/油墨及胶粘剂制造几个行业,制药及涂料/油墨及胶粘剂制造已单独介绍治理解决方案,这里重点介绍现代煤化工、炼焦、农药制造三个行业。
废气产生特点及治理工艺选择
1) 现代煤化工是指以煤为原料通过直接或间接液化等技术工艺和加工手段生产替代石化产品和清洁燃料的产业。
2) 现代煤化工VOCs排放主要来自挥发性液体储罐、挥发性有机液体装载、工艺过程、设备与管线组件泄露、敞开液面等源项。煤化工过程中产生的废气主要来源于煤制焦和煤制气这两个过程。
a. 煤制焦废气主要来自于对于煤炭的装煤、炼焦、化产回收过程,在装煤的阶段,煤炭原料在高温下与大气直接接触,会产生大量的烟尘、多种对人体有害的有机多环芳香烃类气体;在炼焦的阶段,废气主要来自于煤炭原料在化学转变过程和未完全碳化煤炭中产生的挥发性气体,这些主要包括飞灰、焦油气和化学转化过程中煤炭与大气接触产生的二氧化碳、一氧化碳、二氧化硫、二氧化氮等气体,除此之外,还有部分苯类物质、氰类化合物等。
b. 煤制气过程产生的废气主要来自于煤气净化过程中的尾气、氨和硫、酚类物质回收塔排放出的废气,这些废气主要为一些碳氧化物、硫氧化物等气体,除此之外还含有铅、砷等有害物质,对环境及人类健康的危害较大。
3) 控制要求:VOCs排放应满足《大气污染物综合排放标准》(GB16297-1996)、《挥发性有机物无组织排放控制标准》(GB37822-2019);有更严格地方排放控制标准的应执行地方标准。
1) 煤化工来自于挥发性有机液体储罐、挥发性有机液体装载、敞开液面的VOCs废气治理参照石化行业进行。
2) 煤化工工艺过程VOCs废气治理:
a. 重整催化剂再生烟气脱氯后可采用焚烧、催化燃烧等处理技术;
b. 固定床常压气化工艺造气废水沉淀池废气可采用焚烧处理技术;
c. 低温甲醇洗二氧化碳放空尾气可采用水洗或热氧化(碎煤加压气化)处理技术;
d. 用低温甲醇洗来的高浓度二氧化碳废气作为载气输送煤粉的干煤粉气流床气化装置的粉煤仓过滤器尾气,可采用水洗的处理技术去除尾气中的甲醇;
e. 乙二醇合成装置亚硝酸甲酯回收尾气可采用吸收法处理技术;
f. 乙二醇合成装置尾气可采用吸收、热氧化等处理技术;
g. 煤间接液化油品合成装置尾气可采用热氧化处理技术;
h. 酸性水汽提装置含硫污水储罐尾气收集后可采用焚烧处理的技术;
i. 煤直接液化油渣成型装置尾气可采用吸收处理技术。
a. 煤化工工艺过程来自于低温甲醇洗装置排放VOCs废气惰性气体体积比含量大,氧气含量低,有机物浓度高,VOCs浓度大约7000mg/m3,总硫浓度6.2mg/m3,含有甲烷、乙烯、乙烷、丙烯、丙烷、甲醇等物质,宜选用RTO蓄热式氧化处理技术,在气体进燃烧装置之前,先用吸附或者是吸收法对废气进行预处理,可采用“吸附浓缩+RTO”工艺或“碱洗吸收+RTO”工艺,有机废气去除率可以达到98%以上,满足环保要求,而且热效率能达到95%以上,高的热回收率使补充燃料的使用量显著减少,从而节约运行费用。
b. 煤气水储罐呼吸废气主要是储罐呼吸阀排出的无组织废气,以硫化氢和氨为主,VOCs浓度大约为900mg/m3,可以考虑采用RTO直接燃烧处理。
1) 炼焦是指炼焦煤按生产工艺和产品要求配比后,装入隔绝空气的密闭炼焦炉内,经高、中、低温干馏转化为焦炭、焦炉煤气和化学产品的工艺过程。
2) 炼焦化学工业VOCs排放来源主要来自于炼焦工段的焦炉烟囱、装煤/推焦除尘站排气筒以及焦炉炉体荒煤气逸散;化产回收工段的鼓冷、硫铵、粗苯、脱硫工序中的各类非密闭型槽、分离器等装置的物料蒸散,以及副产品(粗苯、焦油)存储和装载等;废水处理工段的预处理工艺含油废水的无组织挥发等。
焦化 VOCs废气排放点位及产排特征见表
焦化VOCs废气污染物种类复杂,普遍具有易燃、易爆、易中毒等单一或多种危害,部分污染物存在刺激性、腐蚀性,甚至含有大量致癌、致畸、致突变的有害成分。另外,部分污染物从属于恶臭物质,具有极低的臭味阈值。此类废气不仅容易加剧了设备腐蚀,还存在诸多安全风险,因此焦化行业VOCs治理可谓是在众多涉VOCs排放行业中最难/较难的一类VOCs治理行业。
3) 控制要求:VOCs排放应满足《炼焦化学工业大气污染物排放标准》(GB16171-2012)、《挥发性有机物无组织排放控制标准》(GB37822-2019);有更严格地方排放控制标准的应执行地方标准。
焦化厂VOCs的治理有很多方法,如吸附、吸收、冷凝、焚烧、生物处理和引入负压煤气系统等,国内多数焦化企业会采用其中一种或几种组合的技术方式。
a. 组合工艺流程一:多级洗涤+活性炭吸附+登录焦炉配风燃烧,即:鼓冷、脱硫、硫铵工序废气集中后登录主处理系统,首先入油洗塔,采用贫洗油对尾气进行洗涤,主要去除尾气中大部分的焦油、苯、萘等有机物,油洗塔中饱和洗涤液排至机械化澄清槽;尾气从油洗塔出来后登录酸洗塔,在酸洗塔内,废气中的NH3被吸收液洗涤并与吸收液中的H2sO4发生反应,酸洗塔内的吸收液排至硫铵段母液槽;废气经集气管道登录碱洗塔,在碱洗塔内采用NaOH溶液对废气中的H2s、HCN进行吸收,碱洗塔内的吸收液排入机械化澄清槽;气体登录吸脱附塔,塔内采用柱状颗粒活性炭对尾气进行过滤吸附,去除剩余的VOCs。吸脱附塔为吸附、脱附一体设备,当活性炭吸附饱和后,采用饱和蒸汽直接对活性炭进行脱附再生,从而节省、重复利用资源,极大地降低运行费用;脱附的混合蒸汽通过冷凝后,登录机械化澄清槽。经活性炭吸附后的废气由风机加压后送至焦炉配风加热燃烧,从焦炉废气盘系统引入完成消耗。
b. 组合工艺流程二:氮封+引入负压系统:粗苯工序、油库区域轻苯中间罐、苯罐等处苯附加值高,挥发性大,采用氮气密封装置对其进行密封,保持罐内微正压,可有效减少高附加值化产品的挥发。当罐内压力高于设定值时,系统自动打开泄压阀,在负压的带动下废气登录煤气负压系统,对苯等挥发性气体进行回收利用。 废气引入煤气负压系统最大的问题是安全性,需严格限制废气中的氧含量不高于2%,如在废气总管上增加在线氧分析仪和紧急切断阀,当废气中氧含量高于2% 时,立即关闭紧急切断阀,同时采用源头分组氮封单元和负压控制两项措施从源头上控制氧气的登录。
c. 组合工艺流程三:密封性不好的储槽主要包括硫铵、脱硫、鼓冷工段机械刮渣槽及排渣口等。采用“分工段水洗- 多路废气汇合后进焦炉燃烧”工艺路线,密封性不好的收集点采用水简单洗涤经风机汇总后送到焦炉废气盘,作为空气的配风送至焦炉进行燃烧。在废气总管上增加可燃气体检测仪,实时检测废气中可燃气体含量,当可燃气体超标时,及时切断废气进口,废气通过烟囱临时排放。
1) 农药制造过程包括农药中间体制造、原药制造、制剂加工与复配。农药制造VOCs无组织排放主要来自工艺有组织、工艺无组织、废水集输与处理、有机溶剂使用、固体废物堆存、有机液体储存、有机液体装载、设备与管线组件泄露、采样、循环冷却水逸散等。
2) 农药制造VOCs废气成分复杂,产生恶臭污染的主要是酸气和碱气,以及苯、甲苯、乙醇、甲醇、环己烷、苯胺、氯仿等VOCS有毒有害气体。这些废气不仅污染环境还危害人体健康:苯类有机物多损害人的中枢神经,造成神经系统障碍,当苯蒸气浓度过高时(空气中含量达2%),可以引起致死性的急性中毒。多环芳烃有机物有强烈的致癌性。含硫的有机化合物(主要是硫醇和硫醚),具有刺鼻的恶臭气味,大多为无组织排放,未经治理,对周围环境造成严重的污染。
3) 控制要求:VOCs排放应满足《农药制造工业大气污染物排放标准》(GB39727-2020);有更严格地方排放控制标准的应执行地方标准。
1) 农药制造在有机液体储存、有机液体装载、设备与管线组件泄露及敞开液面产生的VOCs废气治理参照制药工业进行处理。
2) 农药制造工艺过程中产生的VOCs废气治理:
a. 发酵废气宜采用碱洗+氧化+水洗、吸附浓缩+燃烧等处理工艺;
b. 配料、反应、分离、提取、精制、干燥、溶剂加收等工艺有机废气收集后,宜采用冷凝+吸附回收、燃烧、吸附浓缩+燃烧进行处理,或送工艺加热炉、锅炉、焚烧炉燃烧处理(含氯废弃除外)。
案例分享
VOCs废气治理案例-化工行业
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VOCs废气治理案例-焦化行业
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VOCs废气治理案例-农药制造行业
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