柴永瑞，王進(jìn)剛，趙栓柱

（遷安中化煤化工有限責(zé)任公司，河北 遷安 064400）

VOC是具有揮發(fā)性質(zhì)的有機(jī)化合物總稱[1]，主要指的是散發(fā)于空氣中的烴類、酮類、酯類、酚類、醛類等有機(jī)化合物[2]，特點(diǎn)是沸點(diǎn)較低、分子量小、常溫狀態(tài)下易揮發(fā)[3]。這些有機(jī)化合物存在于空氣中，不但對(duì)人體造成十分嚴(yán)重的危害，而且給生態(tài)環(huán)境帶來較為惡劣的影響。焦化廠VOC主要集中在化產(chǎn)回收工段，來自各類油品貯槽的放散廢氣及油品裝車過程中逸散出的有機(jī)揮發(fā)性氣體等[4]，主要包括焦油氣、苯氣、洗油氣等。因此，化產(chǎn)回收工段VOC回收是焦化企業(yè)必須要上而且要運(yùn)行好的環(huán)保項(xiàng)目之一。

VOC的治理主要有3類方法：第一類是非破壞性方法，包括吸收法、冷凝回收法、吸附-解吸法等；第二類是破壞性方法，包括蓄熱式焚燒法、催化焚燒法、直接焚燒法等；第三類是生物處理法，主要是利用微生物將廢氣中的VOC氣體轉(zhuǎn)化為水、二氧化碳等無機(jī)物[5]。以上這些方法在運(yùn)行過程中，都需要持續(xù)不斷的投資，運(yùn)行成本較高。目前，國(guó)內(nèi)焦化企業(yè)VOC治理主要采用洗凈塔回收工藝，運(yùn)行效果不理想。

遷安中化煤化工有限責(zé)任公司（簡(jiǎn)稱遷安中化公司）擁有JN60-82型焦?fàn)t6座，年產(chǎn)焦炭330萬t，其中化產(chǎn)回收Ⅰ工段對(duì)應(yīng)4座焦?fàn)t。化產(chǎn)回收Ⅰ工段原設(shè)計(jì)有1套洗凈塔回收VOC氣體工藝，此工藝運(yùn)行過程中問題較多，因此遷安中化公司于2017年將化產(chǎn)回收Ⅰ工段VOC氣體洗凈塔回收工藝改造為負(fù)壓回收工藝，同時(shí)將以前未回收的粗苯、油庫(kù)VOC氣體也納入此次負(fù)壓回收改造。改造后，解決了化產(chǎn)回收工段無組織排放的問題，現(xiàn)場(chǎng)大氣環(huán)境明顯改善；但在VOC氣體負(fù)壓回收工藝運(yùn)行中也出現(xiàn)了一些新情況，針對(duì)出現(xiàn)的問題，遷安中化公司進(jìn)行了優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了VOC負(fù)壓回收系統(tǒng)的高效、穩(wěn)定運(yùn)行。

1 原洗凈塔回收VOC氣體工藝及存在問題

1.1 原洗凈塔回收VOC氣體工藝流程

2013年遷安中化公司在化產(chǎn)回收Ⅰ工段投用了一套洗凈塔回收VOC氣體的工藝，該工藝流程示意圖見圖1。

圖1 原洗凈塔回收VOC氣體工藝流程示意圖

通過引風(fēng)機(jī)，把化產(chǎn)回收Ⅰ工段鼓冷區(qū)域澄清槽、氨水罐、水封、地下槽、焦油槽等各處放散的VOC氣體收集起來，送入洗凈塔下部，與洗凈塔上部噴灑下來的循環(huán)水逆流接觸，循環(huán)液吸收廢氣中的氨氣、焦油氣等物質(zhì)，凈化后的廢氣通過洗凈塔頂放散排入大氣。為保證洗凈塔循環(huán)液有一定的吸收能力，定期對(duì)循環(huán)水進(jìn)行置換，多余的循環(huán)液打入冷凝氨水系統(tǒng)。

1.2 運(yùn)行中存在問題

1.2.1 引風(fēng)機(jī)前VOC氣體回收管道積料嚴(yán)重

從鼓冷區(qū)域回收的VOC氣體大部分溫度較高，造成焦油氣、萘含量高，進(jìn)入VOC氣體回收管道后，經(jīng)過冷凝，沉積在管道底部，由于黏度較高，流動(dòng)性不好，積存在管道內(nèi)，造成管道內(nèi)氣體通道越來越小。采用蒸汽清掃VOC回收管道，由于管徑較大，吹掃蒸汽量偏小，只能把管道內(nèi)積存的易揮發(fā)的萘清掃走，不能把管道徹底清掃干凈，同時(shí)，管道底部沉積的焦油等雜物，經(jīng)過多次蒸汽清掃后，固化變硬，徹底堵塞VOC管道，最終造成區(qū)域內(nèi)VOC氣體不能有效回收。

1.2.2 引風(fēng)機(jī)損壞頻率高

引風(fēng)機(jī)是普通的高壓離心通風(fēng)機(jī)，因VOC氣體中大量的焦油、萘等物質(zhì)在引風(fēng)機(jī)處沉積，造成風(fēng)機(jī)葉輪掛料嚴(yán)重，致使風(fēng)機(jī)運(yùn)行不穩(wěn)，振動(dòng)較大，檢修頻繁。

1.2.3 洗凈塔尾氣排放不達(dá)標(biāo)

鼓冷區(qū)域回收的VOC氣體，僅經(jīng)過洗凈塔的循環(huán)水單次洗滌吸收，尾氣中的各種污染物濃度仍較高，達(dá)不到排放標(biāo)準(zhǔn)。

1.2.4 VOC氣體回收不全面

該工藝僅回收鼓冷區(qū)域VOC氣體，對(duì)粗苯、油庫(kù)等區(qū)域的VOC氣體未進(jìn)行回收。

2 VOC氣體負(fù)壓回收工藝

2.1 VOC氣體負(fù)壓回收工藝流程

2017年遷安中化公司自主設(shè)計(jì)了VOC氣體負(fù)壓回收工藝流程，于當(dāng)年10月完成改造并投入使用。VOC氣體負(fù)壓回收工藝流程示意圖見圖2。

圖2 VOC氣體負(fù)壓回收工藝流程示意圖

以煤氣鼓風(fēng)機(jī)為動(dòng)力源，用氮?dú)鈱?duì)VOC系統(tǒng)密封并設(shè)置壓力自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，通過管道把化產(chǎn)回收工段冷凝、風(fēng)機(jī)、粗苯、油庫(kù)等區(qū)域各處塔器、槽罐放散的VOC氣體匯總到風(fēng)機(jī)前煤氣管道，利用現(xiàn)有化產(chǎn)回收工段煤氣凈化工藝的初冷器、脫硫塔、飽和器、洗苯塔等設(shè)施，與焦?fàn)t煤氣同步脫除焦油氣、硫化氫、氨、苯等污染物質(zhì)，最終實(shí)現(xiàn)化產(chǎn)回收工段VOC氣體零排放。

2.2 運(yùn)行中存在的問題

2.2.1 VOC氣體回收管道吸力波動(dòng)大

VOC分支管道設(shè)計(jì)吸力為微負(fù)壓，在-20 Pa～-50 Pa，實(shí)際運(yùn)行中在0～-200 Pa，且波動(dòng)較為頻繁。

VOC總管道吸力來自初冷器前吸力，初冷器前吸力在-1.2 kPa左右，波動(dòng)較小且穩(wěn)定，不會(huì)造成VOC分支管道吸力波動(dòng)大。VOC分支管道吸力采用2套氣動(dòng)閥控制，其中VOC主管氣動(dòng)閥組開閉來進(jìn)行VOC管道吸力的較大調(diào)節(jié)，VOC管道氮?dú)獗洪y組開閉來進(jìn)行VOC管道吸力的微調(diào)。實(shí)際運(yùn)行中，氮?dú)獗簹鈩?dòng)閥開閉幅度在1%左右時(shí)，能造成VOC分支管道吸力出現(xiàn)較大波動(dòng)。

2.2.2 VOC管道吸力偏低

2.2.2.1 VOC管道較長(zhǎng)，屬新工藝增添的管道，設(shè)計(jì)時(shí)有一定的坡度，且在VOC管道所有爬坡處都設(shè)置有泄液管道，管道內(nèi)存液會(huì)連續(xù)自動(dòng)排出。當(dāng)氣溫低時(shí)，泄液管道發(fā)生凍堵，造成VOC管道中積液，影響吸力。

2.2.2.2 VOC管道設(shè)計(jì)管徑有限，而油庫(kù)工段焦油罐脫水溫度偏高，在85℃～95℃，日常氣體揮發(fā)量較大，當(dāng)冷凝工段向油庫(kù)工段打完焦油后，冷凝工段開啟焦油管道蒸汽吹掃時(shí)，因蒸汽量大，會(huì)造成VOC管道吸力偏低，致使部分點(diǎn)位廢氣不能有效回收。

2.2.2.3 VOC管道底部沉積焦油、焦粉等雜物，堵塞氣體通道。

2.2.3 部分VOC氣體回收點(diǎn)位回收難度大

2.2.3.1 機(jī)械化澄清槽是實(shí)現(xiàn)焦油渣、焦油、氨水分離的設(shè)備，沉積于槽底的焦油渣由刮板輸送機(jī)送至前伸的頭部漏斗內(nèi)排出[6]，懸空落入出渣口下方的渣滓斗，機(jī)頭部位和大氣直接連通，回收此處VOC時(shí)面臨兩方面困難：一是氣體回收量大；二是回收的氣體中氧氣含量較高，進(jìn)入煤氣系統(tǒng)后安全隱患較大。

2.2.3.2 油庫(kù)是暫時(shí)存放焦油、粗苯等產(chǎn)品及硫酸、液堿、洗油等化工原料的地方，焦油、粗苯裝車外銷時(shí)，特別是焦油裝車時(shí)，由于溫度高（90℃左右），加上裝車鶴管與罐車裝車口連通處屬于開放狀態(tài)，造成裝車口焦油氣放散情況嚴(yán)重。

2.3 VOC氣體負(fù)壓回收工藝改進(jìn)措施

2.3.1 VOC管道吸力波動(dòng)大的解決措施

VOC管道內(nèi)的補(bǔ)償氣體（氮?dú)猓┩ㄟ^Ф50 mm的管道連接到VOC主管上，氮?dú)鈦須鈮毫?.4 MPa，DN50 mm的氣動(dòng)閥開關(guān)幅度在很小范圍內(nèi)變化就可以造成進(jìn)入VOC主管內(nèi)的氮?dú)饬髁堪l(fā)生較大變化。為此在氮?dú)鈿鈩?dòng)閥前管道上加裝孔板節(jié)流裝置，降低氮?dú)饬髁孔兓^大對(duì)VOC管道吸力造成的影響。

2.3.2 VOC回收管道吸力偏低的解決措施

2.3.2.1 VOC回收管道泄液管加裝伴熱蒸汽并做保溫，環(huán)境氣溫低于10℃時(shí)打開伴熱蒸汽，保證VOC管道泄液管在低溫下不會(huì)發(fā)生凍堵。

2.3.2.2 針對(duì)部分時(shí)段油庫(kù)VOC氣體不能完全回收的情況，一是調(diào)整焦油罐焦油脫水溫度（由85℃～95℃降至70℃～80℃），降低焦油罐加熱蒸汽量，減少油庫(kù)區(qū)域焦油罐的氣體揮發(fā)量；二是調(diào)整冷凝至油庫(kù)焦油管道內(nèi)積存焦油的吹掃方式，減少清掃蒸汽的使用量。

2.3.2.3 VOC主管道在高點(diǎn)增加氨水沖洗點(diǎn)位，定期使用循環(huán)氨水沖洗，把VOC管道底部沉積的雜質(zhì)通過VOC管道泄空管沖走，避免雜質(zhì)長(zhǎng)期沉積，堵塞管道。

2.3.3 部分難回收的VOC氣體回收點(diǎn)位的改造措施2.3.3.1 對(duì)機(jī)械化澄清槽機(jī)頭部位進(jìn)行改造，設(shè)計(jì)了一套液壓裝置控制的伸縮套筒形式的出渣口密封蓋。此出渣口在正常生產(chǎn)時(shí)套筒密封蓋落下蓋在渣滓斗上，形成密封，隔離大氣和機(jī)械化澄清槽內(nèi)部，避免負(fù)壓回收時(shí)把大量空氣抽入煤氣系統(tǒng)。

2.3.3.2 對(duì)油庫(kù)粗苯、焦油裝車系統(tǒng)進(jìn)行改造，在裝車鶴管上安裝集氣裝置，同時(shí)配備定量裝車系統(tǒng)，避免裝車時(shí)罐車裝車口放散VOC氣體。

3 結(jié) 語

經(jīng)過對(duì)遷安中化公司化產(chǎn)回收I工段VOC負(fù)壓回收工藝的一系列改造和調(diào)整，VOC回收系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，解決了化產(chǎn)回收工段的無組織排放，改善了現(xiàn)場(chǎng)的大氣環(huán)境。同時(shí)，VOC系統(tǒng)回收的焦油、氨、苯等物質(zhì)，經(jīng)過初冷器、飽和器、洗苯塔回收后，變成產(chǎn)品增加收率，可提高經(jīng)濟(jì)效益。