郭海鵬，張棟亭

（山西焦煤集團飛虹化工股份有限公司，山西 臨汾 041606）

1 現(xiàn)狀及改造的必要性

1.1 現(xiàn)狀

甲醇廠成品罐區(qū)有4 個10 000 m3甲醇罐和1 個300 m3雜醇罐，中間罐區(qū)有2 個500 m3、1 個2 000 m3的精甲醇罐作為甲醇成品的計量罐，在生產(chǎn)過程中從精餾塔采出的精甲醇先進入中間罐區(qū)精甲醇罐分析合格后用泵打入成品罐區(qū)精甲醇罐。成品罐區(qū)和中間罐區(qū)甲醇儲罐均為內浮頂罐，甲醇在進料和放料過程中，因儲罐內甲醇液面變化引起儲罐內氣體空間變化，進而引起氣體壓力的升降變化，使甲醇氣體排出；在晝夜溫差變化和大氣壓較低時會有揮發(fā)的甲醇氣經(jīng)罐頂呼吸閥和罐壁通氣孔逸散至大氣中污染環(huán)境。甲醇廠合成車間油回收隔油池、渦流反應器、氣浮分離池、渣池均為敞口裝置，集液池放空均為就地排放。此外精餾工序液封槽放空、地下槽、中間罐區(qū)地下槽、成品罐區(qū)地下槽均存在甲醇氣揮發(fā)情況。

1.2 改造必要性

甲醇是一種易揮發(fā)的有機液體，甲醇在進料、放料和儲存過程中揮發(fā)的甲醇廢氣對環(huán)境造成了一定的影響，并且造成浪費，給企業(yè)帶來雙重負面影響[1]。

對罐頂呼吸閥處揮發(fā)的甲醇氣濃度進行分析，如表1、表2 的所示。

表1 成品罐區(qū)儲罐甲醇氣濃度分析數(shù)據(jù)表

表2 罐區(qū)貯罐非甲烷總烴分析數(shù)據(jù)表

根據(jù)《煉焦化學工業(yè)污染物排放標準》（GB 16171—2012）、《揮發(fā)性有機物無組織排放控制標準》（GB 37822—2019）等文件要求，甲醇儲罐大氣污染物特別排放限值為甲醇氣50mg/m3、非甲烷總烴50 mg/m3。目前各儲罐監(jiān)測數(shù)據(jù)均超標，迫切需對甲醇成品罐區(qū)和中間罐區(qū)放散點的VOCs 進行收集治理,以便保持儲罐頂部的壓力恒定，避免儲罐內甲醇與空氣直接接觸，減少污染物排放并提高貯罐安全性[2]。

2 改造目標

甲醇廠增加VOCs 處理裝置，對甲醇區(qū)域8 個甲醇槽罐VOCs 進行收集治理，對甲醇生產(chǎn)裝置區(qū)各類油池和逸散氣等多點排放VOCs 進行收集治理，使污染物排放濃度滿足《煉焦化學工業(yè)污染物排放標準》（GB 16171—2012）、《惡臭污染物排放標準》（GB 14554—1993）相關大氣污染物排放限值要求，實現(xiàn)達標排放和生產(chǎn)清潔化，區(qū)域無異味。具體目標如表3所示。

表3 排放要求

3 技術方案選擇

甲醇廠根據(jù)VOCs 性質不同，采取不同的治理工藝，成品罐區(qū)和中間罐區(qū)甲醇罐采用氮封收集+水吸收+焚燒綜合治理工藝；各類污水池和放散氣等多點排放VOCs 治理采用封閉收集+水吸收+焚燒綜合治理工藝；精餾工序不凝氣送入凈化預熱爐焚燒。

3.1 氮封收集

3.1.1 改造原理

對現(xiàn)有各類儲罐（固定頂）通氣管等與外界連通的開口全部密閉，引入氮封密封系統(tǒng)。盡量利用儲罐原有開口增設VOCs 收集管道，完善壓力儀表檢測措施。

氮氣密封系統(tǒng)包括氮氣源、氮氣管線、氮封裝置、罐內壓力檢測等。當儲罐進料閥開啟，向罐內添加物料時，液面上升，氣相部分容積減小，壓力升高，當罐內壓力升至高于泄氮裝置壓力設定值時，泄氮裝置打開，向外界釋放氮氣，使罐內壓力下降，降至泄氮壓力設定點時，泄氮裝置自動關閉。當儲罐出料閥開啟放料時，氣相部分容積增大，罐內壓力降低，供氮裝置開啟，向儲罐注入氮氣，使罐內壓力上升，當罐內壓力上升至平衡時，供氮裝置自動關閉，壓力調節(jié)為連續(xù)操作。

3.1.2 氮封系統(tǒng)的作用

氮封系統(tǒng)主要用于保護儲罐類容器頂部的壓力平衡，對多個儲罐采用氮氣微正壓充氣保護，可避免容器內物料與空氣直接接觸，減少污染物排放并提高儲罐安全性。主要作用如下：

現(xiàn)有存儲介質揮發(fā)出VOCs 氣相組分為易燃易爆氣體，混合后充入惰性氣體氮氣，縮小爆炸極限范圍，避免形成爆炸性的混合氣，有效降低火災、爆炸危險性。

采用氮封裝置后，在儲罐壓力降低時，通過罐頂壓力檢測儀表連鎖供氮閥，向罐內充入氮氣；當罐內壓力升高，儲罐呼出的絕大部分為氮氣，減少儲罐因壓力、溫度波動產(chǎn)生的甲醇呼吸損耗量。

3.2 水洗吸收系統(tǒng)

洗滌塔為氣液兩相逆向接觸的填料塔。該塔采用填料式噴淋塔，塔體材質選用S304 不銹鋼，兩層PP鮑爾環(huán)填料，塔頂設除霧器。吸收劑采用新鮮脫鹽水，以保證洗滌效果，排出飽和液送回現(xiàn)有粗醇罐回收利用。

3.3 焚燒工序

經(jīng)過預處理后的廢氣經(jīng)過水封混合（總氣量：14 660 m3/h）后送入焚燒設備進行焚燒。

本項目考慮三種焚燒處理方式，一是RTO 爐，氣量17 000 m3/h（考慮了10%～20%余量）；一種是利用原有吹風氣鍋爐；一種是送入現(xiàn)有地面火炬。

3.3.1 技術路線一：RTO 爐

采用RTO 系列有機廢氣蓄熱式焚燒裝置，通過控制溫度，滯留時間，擾流和氧氣量將廢氣轉化為二氧化碳和水氣，并回收廢氣分解時所釋放出的熱量，從而達到環(huán)保節(jié)能的雙重目的。而運行時熱損失由高熱值燃料燃燒補充。

RTO工作原理：有機廢氣經(jīng)過蓄熱室預熱至750℃，在燃燒氧化室升溫使廢氣中的VOC 氧化分解成為無害的CO2和H2O；氧化時的高溫氣體經(jīng)特制的陶瓷熱體，使陶瓷體升溫而“蓄熱”，此“蓄熱”用于預熱后續(xù)進入的有機廢氣，從而節(jié)省廢氣升溫的燃料消耗。

優(yōu)點：運行費用較低；處理能力彈性很大；可以處理風量大、濃度低的有機廢氣，不產(chǎn)生大量的NOx；可以適應有機廢氣中VOCs 的組成和濃度的變化、波動；廢氣分解效率可達到99%。

缺點：投資成本較高；RTO 爐內蓄熱體隨使用時間陶瓷體會變薄，蓄熱能力下降一般2 年更換1 次，更換費用2 萬元。

3.3.2 技術路線二：重啟吹風氣鍋爐

利用現(xiàn)有吹風氣回收裝置將有機廢氣氧化生成CO2和H2O，從而凈化廢氣，并回收熱量生產(chǎn)蒸汽。為了減少煙氣中NOx的生成，吹風氣鍋爐裝置的燃燒爐爐膛溫度可控制在700 ℃～800 ℃，每小時可產(chǎn)中壓蒸汽約5 t，該溫度范圍內可確保鍋爐裝置安全運行。

優(yōu)點：投資成本較低；可熱量回收利用，生產(chǎn)蒸汽；可以處理風量大、濃度低的有機廢氣。

缺點：可能產(chǎn)生NOx，需要脫硝處理；能耗較高。

3.3.3 技術路線三：廢氣送地面火炬作為助燃空氣焚燒

各工序廢氣通過安全水封后，經(jīng)氣液分離器分離后的廢氣經(jīng)風機加壓后，送往地面火炬。

優(yōu)點：投資成本較低；運行費用低。

缺點：二系統(tǒng)停車后；助燃氣中斷，廢氣不能完全焚燒；改治理路線不符合規(guī)定。

3.4 精餾工序不凝氣送入凈化預熱爐焚燒

在現(xiàn)有精餾工序不凝氣送入凈化預熱爐管線增設阻火器和止回閥，配管至凈化預熱爐觀察口。

4 技術路線選擇

VOCs 治理方法主要有吸附法、吸收法、冷凝法、膜分離法、生物法、低溫等離子法、光催法、直接氧化法、蓄熱氧化法、催化氧化法、蓄熱催化法。每種方法各有優(yōu)缺點，目前工程應用中多采用組合法來滿足環(huán)保和安全要求[2]。

綜合考慮使用技術路線一比較合理，具體是成品罐區(qū)和中間罐區(qū)甲醇罐采用氮封收集+水吸收+旋轉RTO 爐焚燒綜合治理工藝；各類污水池和放散氣等多點排放VOCs 治理采用封閉收集+水吸收+旋轉RTO 爐焚燒綜合治理工藝；精餾工序不凝氣送入凈化預熱爐焚燒。

甲醇廠VOCs 治理裝置運行后，使VOCs 達標排放，保證了甲醇儲存系統(tǒng)安全穩(wěn)定長周期的運行。

5 結論

甲醇廠VOCs 綜合治理技術方案可行、可操作性強。項目實施后可使VOCs 達標排放，保證甲醇系統(tǒng)安全穩(wěn)定長周期運行。