引言
揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)一般指常溫下飽和蒸氣壓＞70Pa、常壓下沸點(diǎn)＜260℃的有機(jī)化合物，或在20℃條件下飽和蒸氣壓≥10Pa具有相應(yīng)揮發(fā)性的全部有機(jī)化合物，此類有機(jī)物大多有毒，是化工行業(yè)最常見(jiàn)的一類污染物。因此，化工園區(qū)各生產(chǎn)裝置的VOCs污染防治是當(dāng)前環(huán)境污染控制的重點(diǎn)。
安陽(yáng)化學(xué)工業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司(簡(jiǎn)稱安化公司)下屬安陽(yáng)九天精細(xì)化工有限責(zé)任公司(簡(jiǎn)稱九天公司，安化公司子公司)有1套甲胺/DMF裝置，利用液氨、甲醇在催化劑作用下合成甲胺等產(chǎn)品。九天公司對(duì)甲胺/DMF裝置運(yùn)行過(guò)程中的有組織排放、無(wú)組織排放等涉及到的VOCs進(jìn)行了集中回收治理，但對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中的原料及部分產(chǎn)品罐區(qū)所排放的氣體未進(jìn)行有效處理。隨著企業(yè)全面治理?yè)]發(fā)性有機(jī)物(VOCs)力度的加大，探索一種高效低耗的VOCs治理方法成為企業(yè)發(fā)展的迫切需要。
1甲醇罐區(qū)基本情況及VOCs治理要求
1.1甲醇罐區(qū)基本情況
九天公司甲醇罐區(qū)內(nèi)主要儲(chǔ)罐包括2臺(tái)甲醇儲(chǔ)罐、1臺(tái)DMF儲(chǔ)罐，這3臺(tái)儲(chǔ)罐均為固定頂型儲(chǔ)罐，排氣形式均為呼吸閥+硅膠罐，排放的廢氣主要包括甲醇、N，N-二甲基甲酰胺(DMF)等有機(jī)化合物，需VOCs治理的有機(jī)液體儲(chǔ)存基本信息見(jiàn)表1。
表1甲醇罐區(qū)需VOCs治理的有機(jī)液體儲(chǔ)存基本信息
1.2VOCs治理要求
九天公司甲醇罐區(qū)對(duì)各儲(chǔ)罐大小呼吸閥排放、裝卸車時(shí)排放的氣體進(jìn)行收集處理后，污染物排放監(jiān)控位置為車間或生產(chǎn)設(shè)施排氣筒，所排放的氣體應(yīng)滿足《石油化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB31571—2015)的相關(guān)要求:甲醇最高允許排放濃度(排放限值)50mg/m3，非甲烷總烴(NMHC)最高允許排放濃度100mg/m3(NMHC去除率≥97%;當(dāng)NMHC去除率≥95%時(shí)，等同于滿足最高允許排放速率)。
2VOCs治理方法及可行性分析
目前，國(guó)內(nèi)外VOCs治理方法有兩大類:破壞性法和非破壞性法。破壞性法如燃燒法、光解催化氧化法等，是通過(guò)將VOCs轉(zhuǎn)化成CO2和H2O達(dá)到去除VOCs的目的;非破壞法主要包括吸收技術(shù)、冷凝技術(shù)、活性炭吸附技術(shù)等，是通過(guò)采用改變溫度、壓力等物理方法達(dá)到去除VOCs的目的。
具體而言，國(guó)內(nèi)在進(jìn)行VOCs治理時(shí)，需根據(jù)有機(jī)廢氣的性質(zhì)、成分、濃度等因素來(lái)選擇不同的VOCs治理方式，現(xiàn)階段VOCs治理方法主要分為物理治理、化學(xué)治理及生物治理。一般來(lái)說(shuō)，化學(xué)燃燒法可徹底解決任何VOCs的排放;物理治理與VOCs的組分性質(zhì)有較大關(guān)系，需有配套措施。由于VOCs污染排放的復(fù)雜性，多數(shù)情況下采用單一的治理技術(shù)既達(dá)不到治理要求，又不經(jīng)濟(jì)，因此需采取多技術(shù)組合的治理手段。據(jù)化工裝置各VOCs治理點(diǎn)的組分濃度及其水溶性，可采取的治理方案如圖1。
結(jié)合罐區(qū)廢氣的特點(diǎn)，確定采用“冷凝回收+活性炭吸附+蒸汽脫附再生”組合工藝治理甲醇罐區(qū)廢氣。
3甲醇罐區(qū)VOCs治理工藝方案
廢氣處理裝置工藝流程為，各儲(chǔ)罐排出的廢氣經(jīng)收集系統(tǒng)收集后，由風(fēng)機(jī)送入廢氣處理裝置，廢氣經(jīng)冷凝系統(tǒng)(三級(jí)冷凝)后大部分液相被冷凝下來(lái)，冷凝液由冷凝液泵送入甲醇罐區(qū)重組分槽予以回收;冷凝系統(tǒng)氣相經(jīng)管道送入吸附再生系統(tǒng)，由活性炭吸附剩余有機(jī)物之后經(jīng)放空管達(dá)標(biāo)排放。廢氣處理裝置各系統(tǒng)的工藝方案設(shè)計(jì)如下。
3.1廢氣處理裝置負(fù)荷的確定
3.1.1甲醇罐區(qū)最大廢氣量的核算
甲醇罐區(qū)廢氣主要源自各儲(chǔ)罐運(yùn)行過(guò)程中維持壓力平衡呼出的氣體。據(jù)石化儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)罐區(qū)設(shè)計(jì)的有關(guān)規(guī)定，儲(chǔ)罐的呼出量包含:液體進(jìn)罐時(shí)罐內(nèi)呼出的氣體量和因環(huán)境溫升罐內(nèi)氣體膨脹呼出的氣體量，即甲醇罐區(qū)最大廢氣量主要指這兩種情況下的呼出氣量。
目前甲醇罐區(qū)內(nèi)1#、3#甲醇儲(chǔ)罐甲醇最大進(jìn)液量均為32t/h，折合25.34m3/h;由于甲醇的閃點(diǎn)低于45℃，2臺(tái)甲醇儲(chǔ)罐液體進(jìn)罐時(shí)的氣體呼出量分別為最大進(jìn)液量的2.14倍［據(jù)《石油化工儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)罐區(qū)設(shè)計(jì)規(guī)范》(SH/T3007—2014)關(guān)于儲(chǔ)罐附件選用的有關(guān)規(guī)定］，即54.23m3/h。甲醇罐區(qū)內(nèi)3#DMF儲(chǔ)罐的DMF進(jìn)液量為11.3t/h，折合10.72m3/h;由于DMF的閃點(diǎn)高于45℃，3#DMF儲(chǔ)罐液體進(jìn)罐時(shí)的氣體呼出量為最大進(jìn)液量的1.07倍(據(jù)SH/T3007—2014關(guān)于儲(chǔ)罐附件選用的有關(guān)規(guī)定)，即11.47m3/h。
1#甲醇儲(chǔ)罐容積為1000m3、3#甲醇儲(chǔ)罐容積為200m3、3#DMF儲(chǔ)罐容積為10000m3，由儲(chǔ)罐容積據(jù)表2確定1#甲醇儲(chǔ)罐、3#甲醇儲(chǔ)罐、3#DMF儲(chǔ)罐因環(huán)境溫升罐內(nèi)氣體膨脹呼出的氣體量分別為169m3/h、33.8m3/h、726m3/h。表2不同容量下儲(chǔ)罐因溫度變化呼出(吸入)氣體量
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