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【扬州绿之源环保】VOCs废气治理技术在煤制气领域的应用解析

作者: 来源: 日期:2016/9/9 8:54:42 人气:2677
       由于VOCs的危害,国家出台了一系列法规,环保部印发的《石化行业挥发性有机物综合整治方案》对VOC的排放作出了严格控制。煤化工行业是挥发性有机物排放重户,但是企业对其认识及治理起步较晚,且排放的组分较复杂。鉴于目前对煤化工行业处理方案的报道较少,本文选取煤制气行业的VOCs废气治理措施进行比较。
       以某煤制天然气项目研究报告为例进行分析。目前煤制天然气行业多采用固定床碎煤加压气化、低温甲醇洗酸性气净化、甲烷合成生成天然气,根据工艺流程特点,VOCs主要排放点有四处分别为:低温甲醇洗酸性气净化后排放尾气、煤气水常压储罐呼吸废气、污水处理装置散发的恶臭气体、油罐区储罐呼吸废气。
       1、低温甲醇洗排放气
       低温甲醇洗排放的废气(由三股气混合)量为2X192000Nm3/h,VOCs浓度大约5000ppm,总硫浓度2.4ppm。
       由于选用的气化工艺为鲁奇炉固定床气化工艺,VOCs不是单一组分,含有甲烷、乙烯、乙烷、丙烯、丙烷、甲醇等物质,很难回收,如果想达到能再利用的纯度,在经济上几乎无法承受,因此只能采用破坏方法,即将VOCs转化为无害物质后再排入大气。而且废气流量大,浓度低,不易采用直接燃烧法。RTO和RCO的投资费用大致相当,由于RCO的燃烧温度要低于RTO,故RCO操作费用要省,但由于此股废气中含有硫会导致催化剂中毒失活而不能再生,故选用RTO较易。通过蓄热式氧化,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。RTO装置目前常用的是阀门切换式,一般有氧化室、多个蓄热式组成,通过切换阀门来达到改变气流方向的目的,因此操作弹性较大,能在较大范围内适应废气流量和浓度的波动。
       应注意的是,选用燃烧处理技术,燃烧反应后排出的SO2可能会导致硫超标,废气的燃烧过程可能会伴随有NOx的生成造成二次污染。为避免此种情况的发生,可以考虑废气处理技术的结合。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,采用吸附浓缩+燃烧工艺或碱洗吸收+燃烧工艺。
       CO2是温室气体大量排放会加重环境负担,而且未来如果征收碳税,将为煤化工企业带来一定的经济负担,经过燃烧处理后排出的废气主要含有CO2和N2,经过初步分离后CO2纯度较高,结合企业自身及当地特点,便于作进一步的处理应用。CO2加氢合成制甲醇反应各国研究者正在重点攻关催化剂的研究;碳捕捉与封存技术的“二氧化碳驱采水”技术也在积极尝试,对处于西北缺水比较严重地区的煤化工来说此项技术拥有巨大潜能。
       由于蓄热式燃烧装置投资费用相对较高,为避免投资损失,建议项目人员在初期可研、设计时,要对工艺数据进行严格核算,在确保满足环保标准的前提下,节省投资。例如,经测算燃烧处理后的废气硫含量不超标,且通过控制燃烧条件将NOx的生成控制在规定限值之内,则可以省去预处理装置单独选用RTO或RCO装置。需注意的另一问题是废气在进蓄热炉前需补充足够的空气,因此空气过量系数的选取很重要,既要防止达到混合气体爆炸极限范围内造成安全隐患,又要避免过多的空气量造成投资增加带来经济上的损失。
       2、 煤气水储罐呼吸气
       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500ppm,由于受到环境温度等的影响,流量和浓度波动较大。此股气体不具回收价值,可以考虑采用RTO直接燃烧处理。在压降满足的前提下,可以将此股气体通过管道输送到低温甲醇洗RTO装置进行处理,节省设备的投资。
       3、污水处理装置废气
       污水处理装置废气一类废气是在预处理单元的调节池、匀质罐、隔油池、酸化水解池等装置的散发气体,气量和浓度波动范围较大,VOCs含量较高;另一类是曝气池、污泥脱水间的气体,恶臭气味明显,主要以硫化物、挥发酚类物质为主。两类气体的组分有差别,但都处于污水生化处理装置区,可以依托生化处理既有装置、人员的技术、操作条件,选择生物降解法,通过微生物将废气中所含有的有机物降解为CO2和水。而且生化法也可除去硫、氮等无机组分。
       4、油罐区排放气
       油罐区储罐排放气。废气主要是储罐的呼吸阀排出气,以及装车过程中产生的有机废气。罐顶呼吸废气分别经过水封槽后可以通过管道联通与装车废气合并在一起集中处理。由于此股排放气含有有机溶剂,回收利用价值较高,且储罐储存石脑油、焦油等物质,排出的废气与石化行业相似,可以考虑采用石化行业比较成熟的处理技术即油气回收技术,例如冷凝+膜技术+吸附、吸附+吸收等回收方法的组合工艺。一方面可以减少有机废气的排放,降低对环境的影响;另一方面可以回收有机废气中的油组分,提高经济性。
        对VOCs废气治理应遵循源头、过程控制与末端治理相结合的综合防治原则。采用LDAR(气体泄漏与检测技术)对无组织排放源进行定性、定量检测,改进生产技术和工艺装备,从源头减少VOCs泄漏环节。末端治理方面采取高效的有机废气回收处理技术,满足环境质量要求。
        结论
        挥发性有机物对环境的危害和环保政策的要求,除了从源头上控制排放,在末端治理方面企业应根据具体的状况,选择相应的治理技术,以期能达到投资少、操作方便、效率高的处理效果。
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