關于焦化廠含酚廢氣治理的探討

房井新

(上海梅山工業民用工程設計研究院有限公司，江蘇 南京　210039)

關于焦化廠含酚廢氣治理的探討

房井新

(上海梅山工業民用工程設計研究院有限公司，江蘇 南京210039)

【摘要】本文針對某焦化廠酚精制區域的含酚廢氣收集方式及現有處理方式存在的問題進行剖析，通過改造現有廢氣的收集方式，設計、新建一套含酚廢氣處理裝置，有效的控制了含酚廢氣的無組織排放，進一步改善酚精制區域的現場環境。

【關鍵詞】含酚廢氣；排氣洗凈塔；達標排放

引用文獻格式：房井新.關于焦化廠含酚廢氣治理的探討[J].環境與可持續發展，2015，40(6)：96-98.

1引言

苯酚又名石炭酸、羥基苯，是最簡單的酚類有機物，一種弱酸。常溫下是一種無色或白色的晶體，有特殊氣味。苯酚密度比水大，常溫下微溶于水，可在水中形成白色混濁。

苯酚為易燃易爆物，空氣中混有3～10%的苯酚可引起爆炸，有毒。有腐蝕性，能腐蝕橡膠和合金。與堿作用生成鹽。遇熱、明火、氧化劑、靜電可燃。

酚類化合物對一切生活個體都有毒殺作用。能使蛋白質凝固，所以有強烈的殺菌作用。其水溶液很易通過皮膚引起全身中毒；其蒸氣由呼吸道吸入，對神經系統損害更大。長期吸入高濃度酚蒸汽或酚污染了的水可引起慢性積累性中毒；吸入高濃度酚蒸或酚液或大量酚液濺到皮膚上可引起急性中毒。如不及時搶救，可在三到八小時內因神經中樞麻痹而殘廢。慢性酚中毒常見有嘔吐，腹瀉、食欲不振、頭暈、貧血和各種神經系病癥。

2現狀

某焦化廠酚精制區域包括酚蒸餾和酚裝桶。其中酚蒸餾區域的廢氣主要有：21只原料槽、中間產品槽和產品槽在進料時產生的廢氣、11只密封罐(含計量槽)放散氣、5臺真空泵尾氣、酚渣槽進料時的放散氣、6只反應釜在打開人孔時產生的廢氣(需檢修時打開)。酚裝桶區域廢氣主要有：5臺裝桶機組產生的廢氣(同時開工2組)。

目前，酚蒸餾裝置現有一套直徑為DN600的填料塔排氣洗凈裝置，采用10%的堿液循環洗滌凈化的工藝。工藝原理是利用堿液中的氫氧化鈉與廢氣中的酚反應，生成酚鈉鹽，達到凈化廢氣的作用。洗滌后的堿液根據排氣含酚濃度和堿液濃度，送分解裝置，新鮮堿液由脫酚配堿裝置進行補充。

目前排氣洗凈塔的工藝流程為：排氣洗凈塔接受的是酚蒸餾槽區、密封罐、真空泵和裝桶區的排氣，各種排氣自上而下從不同位置入塔(含酚濃度高的排氣從下部進塔，以增加洗滌時間，強化洗滌)。真空泵排氣由真空泵送出，經捕霧器后，進入排氣洗凈塔下部；裝桶區的排氣，通過吸風機壓送，進入排氣洗凈塔；酚蒸餾槽區和密封罐放散口，通過吸風機壓送，進入排氣洗凈塔。洗凈用的10% NaOH裝入排氣洗凈塔循環槽，用循環泵壓送，在洗凈塔內分兩段同時噴灑、洗凈，塔底堿液自流入循環槽。定期更換新鮮氫氧化鈉，并將廢氫氧化鈉送到酚鹽分解裝置酚鈉鹽槽。

3目前存在問題與不足

(1)吸風機能力小，造成酚蒸餾槽區集氣罩處吸力小，廢氣不能有效進入集氣罩。現有吸風機的風量為985m3/h，全壓頭為1180Pa，共有30個集氣罩，平均每只集氣罩風量為33m3/h，集氣罩斷面流速僅0.3m/s，低于儲槽廢氣擴散的控制風速(0.5～1.0m/s)，同時由于吸風機全壓頭較小，而集氣管阻力損失大，故儲槽廢氣不能有效吸入集氣罩。

(2)原設計僅裝桶車間、真空泵尾氣及部分儲罐廢氣接入排氣洗凈塔。而部分未接入的儲罐、酚渣槽等在生產過程中仍產生廢氣。本次改造擬將該區域廢氣產生點均接入排氣洗凈塔，造成原有洗凈塔處理能力偏小。

(3)現有排氣洗凈塔堿液噴淋效果較差。現填料塔內裝一段填料，填料高度為1.5m，堿液通過噴頭噴灑的效果差，無液體分布裝置，堿液和含酚廢氣在塔內的接觸效果差，排出廢氣中仍然有較強的酚異味。

(4)酚渣槽放料廢氣、檢修時反應釜人孔打開產生的廢氣未進行收集，在作業過程中產生的廢氣仍然影響酚蒸餾區域環境。特別是酚渣槽放料過程中產生的廢氣經冷卻后無組織排入大氣，有異味，偶有投訴現象，也影響現場工人工作環境。

鑒于該酚精制區域，排氣洗凈塔前引風機能力偏小，廢氣不能有效的進入集氣罩，排氣洗凈塔塔徑偏小，填料柱體積小，液體分布效果差，廢氣處理效果不佳，在酚渣槽放料和酚蒸餾釜檢修過程中，排出的廢氣中仍然有較強的酚異味，影響大氣環境質量，影響現場人員的職業健康衛生水平。為改善現場環境，提高現場人員的職業健康衛生水平，為此對酚精制區域產生的酚類廢氣進行治理。

4改造方案

4.1　治理方案流程

酚精制區域廢氣治理工藝流程具體為：酚精制區域各路廢氣，先通過收集管(罩)收集，進入集氣總管，通過排氣洗凈塔洗滌后通過引風機送入煙囪排放。工藝流程簡圖如圖1。

圖1　工藝流程簡圖

4.2　改造內容

4.2.1排氣洗凈塔

針對現有酚精制區域含酚廢氣處理存在的問題，擬新建一套排氣洗凈系統，將來自各廢氣集氣管的含酚廢氣經10%的NaOH溶液洗滌凈化后達標排放。新鮮10%的堿液通過脫酚配堿裝置進行補充，廢堿液送現有餾分脫酚裝置。排氣洗凈塔工藝流程見圖1。

本工程含酚廢氣設計處理能力約為8600m3/h。排氣洗凈塔塔徑為2m，塔高17m。洗凈塔噴淋密度選擇為8m3/m2·h，據此堿液循環泵流量選為30m3/h。塔底預留5米左右高度作為堿液槽，使堿液從塔頂噴淋到塔底的時間預留為半小時左右。堿液槽液面上方設置一套絲網除沫器，以防止堿液泡沫淹沒進氣口。塔頂設置一套絲網除霧器，用于捕捉廢氣中的液體，降低廢氣排放時的液體夾帶量。

排氣洗凈塔所用填料為不銹鋼(304)的孔板波紋250Y。填料分兩段。噴淋堿液從堿液槽經堿液循環泵輸送到排氣洗凈塔上段填料進行噴淋。噴淋液經過上段填料，與經下段洗滌后的含酚廢氣逆流接觸，并和廢氣中的酚類物質發生化學反應，生成酚鹽，以降低廢氣含酚濃度。流經上段填料的噴淋液，進入液體再分布器，再流向下段填料進行噴淋吸收。噴淋液進行循環噴淋，并根據廢氣排放含酚濃度或者循環噴淋液中NaOH濃度進行更換。

圖2　排氣洗凈塔工藝流程圖

4.2.2溫水伴熱系統

溫水伴熱系統包括：酚蒸餾伴熱系統改造，將酚計量槽伴熱、酚計量槽到產品槽間的工藝管道由蒸汽伴熱改為溫水伴熱。

酚蒸餾現有伴熱系統為蒸汽伴熱，由于蒸汽溫度太高，導致進入產品槽的介質溫度過高，影響產品質量，故需將酚計量槽伴熱、計量槽到產品槽放料管線的蒸汽伴熱改成溫水伴熱。

酚蒸餾裝置現有一套溫水循環系統，用于酚類物料冷凝器、冷卻器的冷卻，并用于相關泵的冷卻水。溫水通過溫水循環泵送出，經循環水換熱器換熱至45℃后，送往溫水冷卻各用戶。溫水吸收換熱器熱量后，進入溫水回水管，再流向溫水循環槽。

由于溫水經塔頂冷凝器換熱后溫度升高，在正常開工期間能達到50～60℃，因此可利用溫水回水作為溫水伴熱系統的熱源，并利用溫水回水的高位差(P塔高24.8m，現溫水循環泵揚程70m)，送溫水伴熱管后，再進入溫水循環槽循環使用。

4.2.3廢氣收集方式

針對上述酚類廢氣產生點多，結晶點低等特點，不同區域的廢氣采用不同的收集方式。

(1)酚蒸餾區的苯酚槽、鄰甲酚槽、間甲酚槽、甲酚槽、二甲酚槽的五種產品槽目前使用氮封，對于產品槽擬利用集氣管直接收集廢氣，同時在槽頂安裝呼吸閥及壓力表。根據儲槽大小，選用DN80的夾套式呼吸閥。由于酚產品易凝結，故選用帶夾套的保溫型呼吸閥，所用蒸汽接自現有蒸汽管網。另外，由于苯酚、鄰甲酚、間甲酚、二甲酚等結晶點較低，對其廢氣集氣管道增加伴熱，防止含酚廢氣結晶，堵塞管線。集氣管總管的伴熱管采用DN25無縫鋼管，支管的伴熱管采用紫銅管。

(2)對于14個原料槽及中間槽，擬利用集氣管直接收集廢氣，同時在槽頂安裝呼吸閥及壓力表。根據儲槽大小，選用DN80的夾套式呼吸閥。由于酚產品易凝結，故選用帶夾套的保溫型呼吸閥，所用蒸汽接自現有蒸汽管網。

(3)酚渣槽的廢氣先經排水槽將液體分離從下部排出后，再從排水槽上部接入集氣管。

(4)對于密封罐、計量槽的放散廢氣直接接入集氣管。

(5)酚蒸餾區的間隙蒸發釜只有在檢修打開時才會產生廢氣，且不是同時檢修，故此次改造僅將廢氣管道接入該處，具體集氣罩與蒸發釜的連接待檢修時臨時匹配。同時在間歇蒸發釜的總集氣管和酚蒸餾區的總集氣管上各設一閥門，平時生產時，蒸餾區總集氣管上閥門打開，間歇蒸發釜總集氣管上閥門關閉；檢修時，間歇蒸發釜總集氣管上閥門打開，蒸餾區總集氣管上閥門關閉，以方便切換。

(6)酚裝桶區。酚裝桶區的各儲罐的放散廢氣擬利用集氣管直接收集。酚裝桶機組的放散廢氣利用集氣罩收集，經集氣管送入排氣洗凈塔。各放散點廢氣經集氣管收集，進入排氣洗凈塔，用堿液洗滌凈化后通過引風機送入排氣筒排放。由于廢氣產生點多，為保證阻力平衡，在集氣罩處增設手動調節閥。

4.3　主要設備選型

4.3.1排氣洗凈塔

尺寸(D×H×δ)：2m×17m×12mm

筒體材質：碳鋼

填料高度(上、下段)：4m，4m

填料及塔內件材質：不銹鋼(304)

4.3.2堿液循環泵

選用離心泵

介質：NaOH溶液

介質溫度(℃)：常溫

流量(m3/h)：30

揚程(m)：40

電機功率(kW)：11

數量(臺)：2

工作方式：開一備一

4.3.3夾套式呼吸閥

殼體材質：304

密封件材質：PTFE

操作壓力：-392～+1961Pa

口徑：N80

4.3.4風機

防爆防腐離心風機

風機型號：9-19型9D

風量：8294～10171m3/h

全壓：4453～4101Pa

轉速：1450r/min

電機功率：22kW 380V

數量：2臺

工作方式：開一備一

4.4　處理效果和目標

經處理后，排放能滿足GB 16172-2012《煉焦化學工業污染物排放標準》中 表5 新建企業大氣污染物特別排放濃度限值要求。該工程于2013年年底調試完成投產運行。目前，各廢氣放散點放散的廢氣得到了有效收集，處理后的廢氣排放濃度遠低于GB 16172-2012《煉焦化學工業污染物排放標準》中表5新建企業大氣污染物特別排放濃度限值80mg/m3，現場環境得到了極大改善。

5結論

焦化廠酚精制區域廢氣采取有效的收集，通過堿液洗滌處理方式，有效的控制了含酚廢氣的無組織放散，改善現場環境，具有很好的環境效益，切實可行。

參考文獻：

[1]GB 16172-2012，煉焦化學工業污染物排放標準.

[2]王純，張殿印.廢氣處理工程技術手冊.北京：化學工業出版社，2012.

[3]劉佳泓，易曉娟，武丹.天津市人為源揮發性有機物排放特征研究[J].環境與可持續發展，2013，38(2)：80-82.

[4]陳穎，楊常青，李瑤，賈小梅.以控制工業源揮發性有機物加強灰霾治理的對策探討[J].環境與可持續發展，2014，39(2)：24-26.

[5]胡睿.揮發性有機污染物(VOCs)治理進展及發展前沿思考[J].環境與可持續發展，2014，39(1)：19-21.

[6]郭浩，紀德鈺，苗書一，等.工業煙塵廢氣中PM2.5的除塵技術概述[J].環境與可持續發展，2014，39(3)：174-176.

[7]趙世芬，郭建文，王雙燕.焦化行業苯并芘排放量與廠界達標預測分析[J].環境與可持續發展，2014，39(3)：177-179.

[8]李慶瑞.實行最嚴密的環境法治為生態文明建設提供保障[J].環境與可持續發展，2014，39(2)：5-6.

Study on the Phenol Waste Gas Treatment of a Coking

FANG Jingxin

(Shanghai Meishan Industrial and Civil Engineering Design and Research Institute Co.，LTD，Nanjing 210039，China)

Abstract：This paper analyzed the phenol waste gas which produced in phenol refining area of the coking plant collection method and treatment problems，through reforming the existing phenol waste gas collection way，building 1 set of phenol waste gas purification treatment device，it can effectively control the unorganized emissions of the phenol waste gases，further improve the site environment of the phenol refining area.

Keywords：Phenol waste gas；Exhaust wash tower；Emissions standard

作者簡介：房井新，碩士，現主要從事環保設計工作

中圖分類號：X51

文獻標識碼：A

文章編號：1673-288X(2015)06-0096-03