1、引言:
焦化行业的VOCs有机气体综合治理,随着环保形势日益严苛,从最初的收集洗涤吸附后直接高空排放,到后来的高氧低浓度部分进焦炉燃烧室焚烧,低氧高浓度部分进焦炉煤气负压系统,从而将焦化的VOCs有机废气彻底的进行了处理。这中间还有的焦化企业采用UV光解装置处理化产VOCs有机废气,结果在运行过程中引发了处理装置的燃爆;还有的焦化企业用蓄热式热力氧化工艺(RTO)对化产收集的VOCs有机废气进行焚烧处理,这样做似乎有些对不起焦炉自身这座庞大的焚烧炉,更何况,燃烧后的废气能否达标排放还是一个问题!当然了,焦炉炉底因回炉焦炉煤气、高炉煤气管线占用空间大以及其他原因不能采用VOCs有机废气回炉焚烧的企业,采用RTO工艺处理VOCs有机废气也无可厚非。
焦化企业对化产VOCs有机废气的治理无论采取哪一种处理工艺,都离不开对各个设备VOCs排放口的收集。煤气脱硫再生塔尾气由于气量大,成分复杂,其收集治理工艺需要好好的推敲研究。
2、脱硫再生塔尾气收集:
焦化煤气脱硫再生塔由于所处化产车间的中心位置,高塔再生又鹤立鸡群,高高在上,下面焦炉煤气管线、脱硫液管线、储槽遍布,所以施工过程中动火作业十分危险。一般焦化企业严禁在煤气脱硫区域动火;更何况焦炉煤气脱硫再生塔内硫泡沫、脱硫液、放空气本身就存在着火爆炸的危险,所以脱硫再生塔上部的尾气收集,尤其是收集管线与放散口的对接,便显得尤为关键,尤为重要。
山东康源环保科技有限公司结合焦化企业生产实际情况以及多年焦化技术服务经验,研究开发了煤气脱硫再生塔尾气钟罩式水封收集装置,使得上述难题迎刃而解,既能保证现场不能动火施工情况下收集管线与放散口的完美对接,又能保证非正常生产状态下脱硫再生塔的安全运行,可谓是一举两得!
以2×65孔5.5米万吨/年捣固焦炉为例,脱硫再生塔顶部放散口直径为DNmm,钟罩式水封收集装置放置在放散管内部的部分内径按照直径DNmm进行非标卷制,悬挂在放散管外部的部分直径按照直径DNmm进行卷制,水封槽的宽度按照50mm进行设计,其盛水深度需要按照再生塔非正常生产状态下能够承受的压力进行确认。该部分装置加工后悬挂在再生塔放散口上时,内外采用密封橡胶,这样可以消除加工时小的尺寸偏差,保证贴合的严密性。
外扣在水封槽上的钟罩式收集罩直径按照DNmm进行设计,收集口直径DNmm,焊接短管后预留法兰即可
钟罩式水封收集装置结构如下图:
钟罩式水封收集装置
各个焦化企业由于再生塔顶部放散口施工时不尽规范,因而钟罩式水封收集装置需要现场测量后才能设计施工,这样才能确保收集的严密性和实施的可行性。
3、脱硫再生塔尾气处理:
焦炉煤气湿法脱硫,尤其是以煤气中的氨为碱源的前置脱硫,脱硫液再生需要足量的空气配入,未及反应的氧气以及空气中的其他组分夹带裹挟着脱硫液中挥发的气体一同由再生塔顶部放散口排放;未实施化产VOCs有机废气治理之前,该部分气体直接由脱硫再生塔放散口排放到大气中,既污染了大气环境,还损失浪费了放散气中可回收的有机成分。实施VOCs治理后,脱硫再生塔的尾气由于气量大、氧含量高,一般焦化企业的做法是将该部分废气洗涤净化后回焦炉燃烧室进行助燃焚烧。
山东省临沂市一家焦化企业在实施化产VOCs有机废气治理调试时,将焦炉煤气脱硫再生塔放散尾气接入VOCs系统后(尾气未经洗涤净化处理),废气中有机气体监测数值陡升,并且引发了活性炭过滤箱的燃爆(废气尚未引入焦炉燃烧室焚烧,否则后果不堪设想),煤气脱硫再生塔尾气有机气体含量高必须要引起了焦化行业的重视。活性炭过滤箱的燃爆后的图片如下:
山东菏泽另一家焦化企业,四座同等型号的焦炉配套两套化产回收装置:这两套化产装置一套采用脱硫前置,以煤气中的氨为碱源进行湿法脱硫;另一套采用以外购碳酸钠为碱源的后置脱硫。两套化产装置进行产量、消耗细化考核后发现,采用前置脱硫的化产装置的粗苯产量总比后置脱硫的化产装置低很多,企业在查找原因时分析发现,前置脱硫再生塔顶部尾气苯含量高达14g/m3,再生塔气量如果按照0m3/h进行计算,则每天仅仅再生塔尾气挥发排放的粗苯竟达3.36吨,长此以往,损失巨大,这也正是前置脱硫化产粗苯回收低的原因所在。
NH3煤气脱硫再生塔尾气中除了含有可回收的粗苯,还含有大量的氨气,现在焦化行业烟气治理中氨逃逸都控制在5mg/m3之内了,任由脱硫再生塔尾气排放大量的氨已不可能。再生塔尾气中所含的氨气,如果不进行处理,直接进入焦炉进行焚烧的话,将大幅度提高焦炉烟气中NOx的含量,对后续焦炉烟气脱硝增加了荷载,带来麻烦。所以说,煤气脱硫再生塔尾气中的氨在进焦炉焚烧前也必须进行脱除。
山东康源环保科技有限公司结合煤气脱硫再生塔尾气中所含的可回收成分,对其回收工艺与焦化企业化产回收工艺充分融合,制定了一套综合治理工艺,既回收了尾气中的粗苯、氨等可回收成分,提高了焦化企业的经济效益;又保证了回焦炉焚烧的化产VOCs有机废气控制在了安全范围之内,保证了生产安全,提高了焦化企业的社会效益,降低了安全风险。
再生塔尾气综合治理工艺流程
焦炉煤气脱硫再生塔尾气经过钟罩式水封收集装置收集后,首先借助于硫铵工段的硫酸亦或硫铵母液在洗氨塔中进行洗涤,去除其中的氨气后进入粗苯洗涤塔,用粗苯工段来的贫油进行粗苯回收洗涤,两级洗涤净化后的废气进入化产VOCs有机废气处理系统,最终回焦炉进行焚烧处理。
煤气脱硫再生塔废气经洗氨塔洗涤后,其洗涤循环液部分返回硫铵工段进行氨回收,洗苯塔循环洗油一部分返回粗苯工段脱苯塔进行粗苯回收,两级洗涤的原料均来自化产车间,洗涤液也都回化产车间现有装置进行可回收成分的资源化回收,所以该综合治理工艺投资省、就地取材、收益大、占地小,是焦化企业下一步化产VOCs有机废气治理过程中可考虑和选择的工艺路线。
4、结语:
焦化企业化产VOCs有机废气治理涉及整个焦化化产区域以及油库区域和焦炉区域,在原有化产区域施工本身危险性就比较大,所以焦化企业化产VOCs有机废气治理施工过程中的安全一定要严格
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