段勤國(guó)

（陜西潤(rùn)中清潔能源有限公司，陜西 長(zhǎng)武 713600）

0 引 言

陜西潤(rùn)中清潔能源有限公司（簡(jiǎn)稱(chēng)陜西潤(rùn)中）甲醇裝置設(shè)計(jì)產(chǎn)能為600 kt／a，甲醇灌裝站共有10個(gè)灌裝鶴位，其中9個(gè)灌裝甲醇產(chǎn)品、1個(gè)灌裝副產(chǎn)品雜醇油，主要用于給汽車(chē)罐車(chē)灌裝。甲醇灌裝站的設(shè)計(jì)灌裝能力為4 000 t／d，實(shí)際每天灌裝約70車(chē)2 000 t，每車(chē)灌裝33 t，每車(chē)凈灌裝時(shí)間為40～60 min，即可灌裝完當(dāng)日的甲醇產(chǎn)量。在甲醇灌裝過(guò)程中，將鶴管插入罐車(chē)后，固定好卡子，用密封帽壓緊罐車(chē)口，連接好廢氣排放支管（DN50），將罐車(chē)內(nèi)的空氣和甲醇蒸氣（揮發(fā)性有機(jī)物）引入集氣總管（DN150），在最末端10＃灌裝鶴位處對(duì)空排放。

原設(shè)計(jì)甲醇灌裝站排放的甲醇蒸氣（揮發(fā)性有機(jī)物）無(wú)處理設(shè)施，直接排入大氣中，甲醇排放濃度達(dá)8%，對(duì)照《石油化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 31571—2015）——甲醇排放濃度限值50 mg／m3、非甲烷總烴排放濃度限值120 mg／m3，排氣中甲醇濃度嚴(yán)重超標(biāo)、非甲烷總烴含量合格；并且，甲醇罐車(chē)采用上裝方式，灌裝口大小不一，與鶴管密封不嚴(yán)，甲醇蒸氣（VOCs）還會(huì)直接從灌裝口處逸散，造成灌裝站周邊甲醇?xì)馕遁^濃，污染嚴(yán)重。近年來(lái)，大氣污染防治政策日趨嚴(yán)厲，VOCs治理已成為化工企業(yè)的必然選擇。

1 VOCs治理工藝

目前，國(guó)內(nèi)揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）治理工藝主要有催化、吸附、燃燒、深冷、水洗等工藝。催化工藝須使用催化劑，吸附工藝須使用吸附劑，使用后的催化劑和吸附劑均屬危險(xiǎn)廢物，須在環(huán)保部門(mén)的監(jiān)管平臺(tái)上辦理危廢轉(zhuǎn)移聯(lián)單，經(jīng)由有資質(zhì)的第三方單位進(jìn)行處置；燃燒工藝中，送火炬焚燒時(shí)會(huì)吸入大量空氣（O2），存在爆炸風(fēng)險(xiǎn)；深冷工藝需要大量冷源，包括制冷設(shè)備和制冷劑，運(yùn)行成本也較高；因甲醇與水能以任意比例互溶，選擇水洗方式，簡(jiǎn)單易行、安全可靠，故陜西潤(rùn)中決定選用水洗工藝治理甲醇灌裝站排放的甲醇蒸氣。

陜西潤(rùn)中甲醇灌裝站VOCs治理裝置由中國(guó)啟源工程設(shè)計(jì)研究院有限公司設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)甲醇蒸氣處理量為500 m3／h，采用脫鹽水在2臺(tái)串聯(lián)的吸收塔內(nèi)逆流洗滌吸收甲醇灌裝產(chǎn)生的甲醇蒸氣，從而實(shí)現(xiàn)尾氣的達(dá)標(biāo)排放。具體工藝流程：采用專(zhuān)用密封設(shè)施將每臺(tái)甲醇罐車(chē)灌裝口與鶴管之間的縫隙封閉后，在負(fù)壓作用下由防爆型引風(fēng)機(jī)將罐內(nèi)空氣和甲醇蒸氣抽引至帶防爆轟型阻火器的集氣總管內(nèi)，與來(lái)自低溫甲醇洗系統(tǒng)的CO2氣充分混合后，進(jìn)入1＃吸收塔底部，與塔頂噴淋下來(lái)的脫鹽水在填料層逆流接觸，經(jīng)第1次洗滌吸收后，氣相從塔頂排出并進(jìn)入2＃吸收塔底部，經(jīng)第2次洗滌吸收后，在2＃吸收塔頂通過(guò)防爆型引風(fēng)機(jī)引出送至高15 m的煙囪達(dá)標(biāo)排放；來(lái)自脫鹽水站的脫鹽水補(bǔ)充至2＃吸收塔內(nèi)，由2＃循環(huán)泵打循環(huán)噴淋洗滌吸收甲醇蒸氣，并利用高位差溢流進(jìn)入1＃吸收塔內(nèi)，由1＃循環(huán)泵再次進(jìn)行打循環(huán)吸收，直至循環(huán)液中甲醇濃度≥2%，之后循環(huán)液送入甲醇廢液緩沖槽，最終由排液泵送至低溫甲醇洗系統(tǒng)予以回收利用。

2 VOCs治理裝置的主要設(shè)備

（1）1＃吸收塔、2＃吸收塔各1臺(tái)。2臺(tái)吸收塔規(guī)格相同——φ800 mm／φ1 200 mm×7 103 mm，有效容積為4.8 m3，均為立式填料塔，殼體材質(zhì)304不銹鋼，250Y型填料材質(zhì)為PP；操作溫度為-20～40℃，操作壓力-3 000 Pa。

（2）1＃循環(huán)泵、2＃循環(huán)泵各1臺(tái)。2臺(tái)循環(huán)泵規(guī)格相同——Q=10 m3／h、H=16 m，均為輕型立式多級(jí)離心泵，主體材質(zhì)為普通碳鋼；配套電機(jī)型號(hào)為YB3-801-2、功率為0.75 kW。

（3）廢液緩沖槽1臺(tái)。廢液緩沖槽規(guī)格為φ1 400 mm×1 794 mm，有效容積為2.8 m3，材質(zhì)為普通碳鋼；操作溫度為-20～40℃，操作壓力為常壓。

（4）排液泵1臺(tái)。排液泵Q=12 m3／h、H=107 m，為輕型立式多級(jí)離心泵，主體材質(zhì)為普通碳鋼；配套電機(jī)型號(hào)為YB3-160M1-2、功率為11 kW。

（5）防爆型引風(fēng)機(jī)1臺(tái)。引風(fēng)風(fēng)量為1 300 m3／h、風(fēng)壓為3.2 kPa，主體材質(zhì)為普通碳鋼；配套電機(jī)型號(hào)為YBX3-100L-2。

（6）CO2管道。CO2管道規(guī)格DN200、長(zhǎng)約350 m，材質(zhì)為304不銹鋼。

3 自控設(shè)施

（1）在進(jìn)入VOCs集氣總管前的CO2氣管路上設(shè)置流量調(diào)節(jié)閥，鶴管灌裝操作時(shí)，當(dāng)鶴管CO2流量變化時(shí)，該調(diào)節(jié)閥自動(dòng)調(diào)整以平衡CO2進(jìn)氣量，要求CO2氣壓力穩(wěn)定、供氣連續(xù)。

（2）最末端10＃鶴位鶴管集氣支管為本系統(tǒng)最不利負(fù)壓點(diǎn)，在此設(shè)置壓力調(diào)節(jié)閥，與防爆風(fēng)機(jī)變頻器進(jìn)行閉環(huán)聯(lián)鎖，該處壓力設(shè)定為-25～-100 Pa，當(dāng)檢測(cè)其負(fù)壓偏大或偏小時(shí)，由防爆風(fēng)機(jī)變頻器自動(dòng)調(diào)節(jié)保持該處壓力始終處于設(shè)定指標(biāo)范圍之內(nèi)，以保證鶴管集氣效果良好。

（3）在CO2氣匯入后的VOCs集氣總管上，設(shè)置O2濃度和甲醇蒸氣濃度在線分析／安全監(jiān)測(cè)儀表，以便實(shí)時(shí)分析檢測(cè)O2濃度和甲醇蒸氣濃度并遠(yuǎn)傳至中心控制室DCS系統(tǒng)，一旦在線監(jiān)測(cè)結(jié)果異常，聲光報(bào)警器立即實(shí)時(shí)報(bào)警。

（4）在來(lái)自脫鹽水站的脫鹽水管道上設(shè)置流量計(jì)和自調(diào)閥，并聯(lián)鎖報(bào)警，據(jù)運(yùn)行需要，由自調(diào)閥控制和調(diào)節(jié)進(jìn)入2＃吸收塔的脫鹽水流量。

（5）2＃循環(huán)泵出口自調(diào)閥與2＃吸收塔帶遠(yuǎn)傳功能的磁翻板液位計(jì)信號(hào)聯(lián)鎖，控制2＃循環(huán)泵的啟停：開(kāi)車(chē)前，2＃吸收塔建立一定液位后，2＃循環(huán)泵開(kāi)啟。

（6）1＃循環(huán)泵出口自調(diào)閥與1＃吸收塔帶遠(yuǎn)傳功能的磁翻板液位計(jì)信號(hào)聯(lián)鎖，控制1＃循環(huán)泵的啟停：當(dāng)1＃吸收塔液位高于上限時(shí)，自調(diào)閥打開(kāi)，廢液進(jìn)入甲醇廢液緩沖槽；當(dāng)1＃吸收塔液位低于下限時(shí)，自調(diào)閥關(guān)閉。

（7）甲醇廢液緩沖槽也設(shè)置帶遠(yuǎn)傳功能的磁翻板液位計(jì)，與排液泵信號(hào)聯(lián)鎖，控制排液泵的啟停：甲醇廢液緩沖槽液位超過(guò)上限時(shí)，開(kāi)啟排液泵；甲醇廢液緩沖槽液位低于下限時(shí)，關(guān)閉排液泵。

4 技改要點(diǎn)

（1）灌裝站10個(gè)鶴管采用動(dòng)態(tài)負(fù)壓，統(tǒng)一收集甲醇蒸氣，控制系統(tǒng)最不利壓力點(diǎn)為穩(wěn)定的負(fù)壓狀態(tài)，系統(tǒng)正常操作壓力為-3 000 Pa，以滿足不同裝車(chē)負(fù)荷下的廢氣收集需求，并保證廢氣收集效果。

（2）鶴管與罐車(chē)灌裝口接觸位置采用專(zhuān)用密封設(shè)施進(jìn)行密封，以保證灌裝作業(yè)過(guò)程中排放的甲醇蒸氣可通過(guò)末端集氣管道有效匯集至吸收單元處理。

（3）匯入集氣總管的甲醇蒸氣，經(jīng)防爆轟型阻火器與CO2匯合后，進(jìn)入2臺(tái)吸收塔及防爆風(fēng)機(jī)，再經(jīng)第2個(gè)防爆轟型阻火器進(jìn)入排氣管道，送至15 m高的尾氣煙囪排放。

（4）來(lái)自低溫甲醇洗系統(tǒng)的CO2氣，引入甲醇灌裝站VOCs治理裝置區(qū)，經(jīng)減壓后進(jìn)入CO2緩沖罐穩(wěn)壓，穩(wěn)壓后的出口氣由渦街流量計(jì)計(jì)量后分為2路，一路送至各鶴管密封處后進(jìn)入罐車(chē)內(nèi)（其作用是稀釋甲醇蒸氣，以免形成爆炸性氣體），另一路直接進(jìn)入VOCs集氣總管。

（5）甲醇蒸氣的爆炸極限為6.0%～36.5%（體積分?jǐn)?shù)），引入低溫甲醇洗系統(tǒng)CO2氣800 m3／h與甲醇蒸氣混合的目的是避免形成爆炸性氣體，確?；旌蠚庵屑状紳舛取?%（體積分?jǐn)?shù)，下同），因此，VOCs治理裝置每次開(kāi)車(chē)前，須先送來(lái)CO2氣，再開(kāi)啟引風(fēng)機(jī)。

（6）VOCs治理裝置設(shè)置2臺(tái)吸收塔，其配管可滿足雙塔運(yùn)行，也可單塔運(yùn)行；雙塔可選擇并聯(lián)運(yùn)行，也可選擇串聯(lián)運(yùn)行，增大系統(tǒng)的操作彈性。陜西潤(rùn)中一直采用雙塔串聯(lián)運(yùn)行的方式，以提高VOCs的去除率。

（7）為防止甲醇廢液泄漏進(jìn)入雨水管網(wǎng)而造成污染，專(zhuān)門(mén)設(shè)置有寬度為120 mm、高度為200 mm的防護(hù)圍堰。

（8）VOCs治理裝置設(shè)置在甲醇灌裝站旁邊空地上，占地面積較少，僅100 m2，甲醇灌裝站周?chē)南涝O(shè)施完全可將其覆蓋，按要求配備適量的滅火器即可。

5 操作要點(diǎn)

（1）據(jù)集氣總管上O2濃度和甲醇蒸氣濃度在線分析／安全監(jiān)測(cè)儀表的反饋情況，通過(guò)調(diào)節(jié)閥調(diào)整CO2氣流量，確保與甲醇蒸氣的混合氣中的CO2濃度≥35%、O2濃度≤5%、甲醇濃度≤3%。

（2）及時(shí)調(diào)整集氣總管末端10＃鶴位處最不利點(diǎn)的壓力，通過(guò)關(guān)小或開(kāi)大防爆風(fēng)機(jī)出口蝶閥保持10＃鶴位處壓力在-25～-100 Pa之間。

（3）聯(lián)動(dòng)試車(chē)或每次原始開(kāi)車(chē)前，均應(yīng)采用甲醇灌裝站原配備的氮?dú)鈱?duì)整個(gè)VOCs治理裝置包括所有設(shè)備、管路和閥門(mén)進(jìn)行置換，以保證系統(tǒng)內(nèi)O2濃度≤0.5%。

（4）每次原始開(kāi)車(chē)前，必須先送來(lái)CO2氣，再開(kāi)啟防爆風(fēng)機(jī)；長(zhǎng)期停車(chē)時(shí)，先關(guān)閉防爆風(fēng)機(jī)，再停止輸送CO2氣，以保證系統(tǒng)內(nèi)甲醇濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其爆炸下限。

（5）每次停車(chē)檢修或清理前，系統(tǒng)內(nèi)廢液應(yīng)排空放凈，再用水進(jìn)行洗滌，后用氮?dú)鈴氐字脫Q；系統(tǒng)廢液全部送至低溫甲醇洗系統(tǒng)，沖洗廢水則送至污水處理站。

（6）除在線儀表監(jiān)測(cè)VOCs排放口（煙囪）處的甲醇濃度外，還應(yīng)定期手動(dòng)檢測(cè)，并根據(jù)檢測(cè)結(jié)果及時(shí)調(diào)節(jié)2臺(tái)循環(huán)泵的流量和補(bǔ)水量，以保證VOCs達(dá)標(biāo)排放。

（7）甲醇灌裝站及其VOCs治理裝置均屬間歇式運(yùn)行，每天累計(jì)運(yùn)行8～12 h，但要求CO2氣輸送不間斷，即無(wú)論?dān)Q管是否裝車(chē)，均應(yīng)保證適量CO2氣從VOCs治理裝置內(nèi)穿過(guò)，以防形成爆炸性氣體。

（8）職業(yè)衛(wèi)生安全防護(hù)要求作業(yè)環(huán)境空氣中甲醇最大允許濃度為50 mg／m3，故要求甲醇灌裝站及其VOCs治理裝置運(yùn)行正常，無(wú)跑冒滴漏現(xiàn)象。

（9）甲醇灌裝站及其VOCs治理裝置區(qū)均為防火防爆區(qū)域，應(yīng)加強(qiáng)安全管理，配置消防和安防器材，正確使用有關(guān)防護(hù)用品和作業(yè)工具。

6 運(yùn)行狀況與效果評(píng)價(jià)

2017年10月陜西潤(rùn)中開(kāi)始組織甲醇罐裝站VOCs治理項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、施工和建設(shè)工作，2018年10月項(xiàng)目竣工并投入試運(yùn)行，2019年6月尾氣排放口在線設(shè)施開(kāi)始實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并上傳數(shù)據(jù)至咸陽(yáng)市污染源在線監(jiān)控平臺(tái)。VOCs治理項(xiàng)目先后總計(jì)投資約250萬(wàn)元，投運(yùn)后運(yùn)行狀況良好，具體情況如下。

（1）VOCs治理裝置設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)正常，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，操作指標(biāo)可控，調(diào)節(jié)方便，VOCs治理裝置啟用與甲醇灌裝站同步（均屬間歇式運(yùn)行），從未影響過(guò)甲醇罐車(chē)的灌裝作業(yè)。

（2）正常運(yùn)行中，排放口（煙囪）在線監(jiān)測(cè)儀一直實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，一般甲醇濃度為10～20 mg／m3、O2濃度為1.0%～1.5%，達(dá)到控制指標(biāo)要求，VOCs治理效果良好；若甲醇罐車(chē)灌裝方式全部由上裝方式改為下裝方式，還會(huì)收到更好的VOCs治理效果。

（3）甲醇灌裝站和VOCs治理裝置區(qū)周邊再無(wú)甲醇蒸氣逸散，也嗅不到甲醇?xì)馕叮瑱z測(cè)作業(yè)環(huán)境空氣中甲醇濃度在0.5 mg／m3以下。

（4）VOCs治理裝置雙塔串聯(lián)運(yùn)行的方式，VOCs去除率高，污染物減排幅度大，日減排甲醇蒸氣約283 kg。

（5）第三方機(jī)構(gòu)檢測(cè)結(jié)果和在線設(shè)施長(zhǎng)期檢測(cè)結(jié)果均表明，尾氣排放口甲醇濃度＜25 mg／m3、非甲烷總烴濃度＜10 mg／m3，均達(dá)到GB 31571—2015的要求。

（6）VOCs治理裝置占地面積小，自動(dòng)化程度高，運(yùn)行方式靈活，操作安全可靠。

（7）VOCs治理裝置投用以來(lái)，基本上未出現(xiàn)過(guò)設(shè)備故障，維護(hù)工作量少，維修費(fèi)用低——即使兩泵（1＃循環(huán)泵、2＃循環(huán)泵）一機(jī)（防爆型引風(fēng)機(jī)）出現(xiàn)故障，也可利用停工時(shí)（間歇式運(yùn)行）檢修，不影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

（8）VOCs治理裝置投運(yùn)后，未增加操作工人，所用CO2氣屬?gòu)U物利用，裝置只需消耗少量的脫鹽水、氮?dú)夂碗?，運(yùn)行成本很低。