甲醇精餾含VOCs廢氣回收治理

解紅光

(山西陽煤豐喜肥業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司臨猗分公司，山西 臨猗 044100)

引 言

臨猗分公司一期10萬t年處理量為13萬t粗甲醇，產(chǎn)品量為12萬t精甲醇，于2006年1月14日投產(chǎn)。二期20萬t年處理量為26萬t粗甲醇，產(chǎn)品量為24萬t精甲醇，于2008年6月7日投產(chǎn),兩套系統(tǒng)共產(chǎn)生含VOCs廢氣700 m3/h。

VOC是揮發(fā)性有機(jī)化合物(volatile organic compounds)。它是一類有機(jī)化合物的總稱，不同組織對(duì)其的定義也不同。沸點(diǎn)在50 ℃～250 ℃的化合物，室溫下飽和蒸汽壓超過133.32 Pa，在常溫下以蒸汽形式存在于空氣中的一類有機(jī)物被世界衛(wèi)生組織的定義VOC。2010年，環(huán)境保護(hù)部等部門聯(lián)合發(fā)行《關(guān)于推進(jìn)大氣污染聯(lián)防聯(lián)控工作改善區(qū)域空氣質(zhì)量的指導(dǎo)意見》白皮書，國務(wù)院辦公廳轉(zhuǎn)發(fā)要求各級(jí)政府部門與工廠企業(yè)嚴(yán)格執(zhí)行此標(biāo)準(zhǔn)。自此VOC污染控制正式從小作坊簡(jiǎn)單治理走向政企合作、從幕后走向前臺(tái)，稱為環(huán)境保護(hù)工作的主要目標(biāo)。全球就VOC的治理展開了浩蕩的嚴(yán)抓嚴(yán)管行動(dòng)。為此，研發(fā)VOC控制高效最優(yōu)技術(shù)已成為解決VOC污染的必由之路[1]。

1 污染物成份分析

甲醇精餾現(xiàn)場(chǎng)粗、精甲醇計(jì)量槽、精餾裝置系統(tǒng)不凝氣(含VOCs廢氣)，廢氣組份有甲醇、氫氣、一氧化碳、二氧化碳、二甲醚、甲銨，含量在80%左右[2]。

2 治理方法及可行性分析

2.1 治理方法

統(tǒng)一收集后送鍋爐焚燒處理。就目前來說，PM2.5作為細(xì)小微粒的代表，已然成為中國城市普遍存在的重要污染源之一。PM2.5形成之初，存在一種重要的前體物——揮發(fā)性有機(jī)物(VOC)。由于它的種種變化，顆粒物污染治理越來越嚴(yán)重。要治理PM2.5，治理VOC已經(jīng)成為不可避免一步。揮發(fā)性有機(jī)物的治理分為源頭控制和末端治理兩大類，源頭控制由于牽涉面廣、技術(shù)、工藝要求高，目前難以進(jìn)行。末端治理技術(shù)按其目的不同分為回收法和銷毀法兩大類。回收法包括：吸附技術(shù)、冷凝技術(shù)、膜分離技術(shù)；銷毀法包括：催化燃燒技術(shù)、熱力焚燒技術(shù)、生物技術(shù)、等離子交換技術(shù)、光催化技術(shù)。上述技術(shù)各有優(yōu)缺點(diǎn)，廠家多采用焚燒處理的方式，使有機(jī)廢氣徹底分解[3]。

2.2 可行性

甲醇貯槽呼吸閥呼出的含甲醇廢氣的最大量為300 m3/h，甲醇精餾冷凝器排出的含甲醇不凝氣的最大量400 m3/h。鍋爐鼓風(fēng)機(jī)吸入空氣量75 000 m3/h，含甲醇廢氣體積濃度為0.9%，甲醇的爆炸極限為5.5%～44%，正常運(yùn)行不會(huì)達(dá)到爆炸極限，正常運(yùn)行是安全的。甲醇廢氣送鍋爐風(fēng)機(jī)吸入口再次稀釋后送鍋爐系統(tǒng)燃燒在理論上是安全的[4]。

3 工藝流程敘述

3.1 二期精餾VOCs外送流程

預(yù)精餾塔的不凝性氣體經(jīng)預(yù)塔液封槽后，脫除不凝氣中少量的甲醇后與常壓精餾塔液封槽放空氣體一并進(jìn)入放空總管。在管道的進(jìn)出口設(shè)阻火器，阻斷設(shè)備之間的安全隱患。送至鍋爐風(fēng)機(jī)的吸入口，含甲醇廢氣隨鍋爐鼓風(fēng)機(jī)吸入的空氣一起進(jìn)入鍋爐燃燒系統(tǒng)燃燒。燃燒后的氣體通過鍋爐后續(xù)的除塵、脫硫脫硝系統(tǒng)處理合格后高空排放。當(dāng)鍋爐故障異常時(shí)安全聯(lián)鎖自動(dòng)切換為現(xiàn)場(chǎng)高點(diǎn)放空。

3.2 甲醇計(jì)量槽VOCs外送流程

采用氮封的方式維持甲醇儲(chǔ)罐內(nèi)外壓力的平衡，采用帶呼出管的阻火型呼吸閥將粗甲醇A槽、B槽、C槽、D槽呼出的廢氣收集輸送至鍋爐風(fēng)機(jī)的吸入口，含甲醇廢氣隨鍋爐鼓風(fēng)機(jī)吸入的空氣一起進(jìn)入鍋爐燃燒系統(tǒng)燃燒，燃燒后的氣體通過鍋爐后續(xù)的除塵、脫硫脫硝系統(tǒng)處理合格后高空排放。當(dāng)鍋爐故障異常時(shí)安全聯(lián)鎖自動(dòng)切換為現(xiàn)場(chǎng)高點(diǎn)放空。

空分工段產(chǎn)生的污氮與密封氮?dú)猓渲泻蠳2，采用15 m高排氣筒排入到大氣中。鍋爐燃燒將產(chǎn)生大量的煙氣，通過煙囪高空排放，其中含有大量的煙塵、SO2等，對(duì)于煙塵采用四電場(chǎng)電除塵器進(jìn)行處理，其處理效率可達(dá)到99.8%以上，可保證達(dá)標(biāo)排放；對(duì)于SO2采用石灰石爐內(nèi)脫硫技術(shù)，也可保證其達(dá)標(biāo)排放。為防止甲醇罐區(qū)的無組織泄漏，采用立式拱頂罐，常壓氮封儲(chǔ)存、甲醇罐頂設(shè)有噴淋管線，夏季噴淋降溫，防止蒸發(fā)[5]。

3.3 自控技術(shù)方案

在操作中采取一系列安全聯(lián)鎖措施，保證廢氣回收系統(tǒng)對(duì)工藝裝置的不利影響。正常開車時(shí)先開鍋爐鼓風(fēng)機(jī)，再開廢氣回收閥門，停車時(shí)先關(guān)廢氣回收閥門，再停鍋爐鼓風(fēng)機(jī)，保證管道系統(tǒng)甲醇不聚集，鍋爐鼓風(fēng)機(jī)事故停車時(shí)聯(lián)鎖停廢氣回收系統(tǒng)。

通過以上措施，可以達(dá)到保護(hù)環(huán)境的目的。精餾過程中，預(yù)塔塔頂出來的含有甲醇和二甲醚的輕組分氣體。在設(shè)計(jì)中會(huì)將上述工藝廢氣經(jīng)換熱作為燃料氣送到轉(zhuǎn)化爐燃燒提供熱源，這種方法既減輕了廢氣對(duì)環(huán)境的污染，又節(jié)約燃料。甲醇在精餾過程中正常情況下不會(huì)向大氣中排放有污染的氣體。只有裝置在動(dòng)、靜密封點(diǎn)泄露時(shí)，主要污染物是CH3OH、CO、烴類等。在正常精餾過程中，裝置的泄露率要控制在0.05%以下，因此微量的泄露可以忽略，并且可以通過加強(qiáng)生產(chǎn)管理來進(jìn)行控制。

4 對(duì)企業(yè)的生產(chǎn)、安全影響分析

可能存在的隱患：1) 因含VOCs廢氣內(nèi)含有可燃性氣體，可能造成著火。2) 開停車操作不當(dāng)，造成管道內(nèi)可燃?xì)怏w聚集。3) 鍋爐鼓風(fēng)機(jī)事故停車，造成管道內(nèi)可燃?xì)怏w聚集。

具體處理措施：1) 在管道的進(jìn)出口設(shè)阻火器，阻斷設(shè)備之間的安全隱患。2) 正常開車時(shí)先開鍋爐鼓風(fēng)機(jī)，再開廢氣回收閥門，停車時(shí)先關(guān)廢氣回收閥門，再停鍋爐鼓風(fēng)機(jī)，保證管道系統(tǒng)可燃?xì)怏w不聚集。3) 設(shè)置聯(lián)鎖緊急切斷閥，鍋爐鼓風(fēng)機(jī)事故停車時(shí)聯(lián)鎖停廢氣回收系統(tǒng)。在操作中采取一系列安全聯(lián)鎖措施，保證廢氣回收系統(tǒng)對(duì)工藝裝置的不利影響。

能否達(dá)標(biāo)排放和治理費(fèi)用(設(shè)備投資和運(yùn)行費(fèi)用)的降低。在很多情況下需要采用組合治理技術(shù)才可以達(dá)到最佳的治理效果。組合治理技術(shù)可以充分利用各個(gè)單元治理技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，形成優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，在保證達(dá)標(biāo)排放的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)治理費(fèi)用最小化。加強(qiáng)對(duì)原材料、半成品以及成品的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，強(qiáng)化監(jiān)管力度，完善制度、標(biāo)準(zhǔn)、監(jiān)管措施等基礎(chǔ)工作，推動(dòng)原材料生產(chǎn)企業(yè)的環(huán)保化進(jìn)程，力爭(zhēng)從源頭上斬?cái)郪OCs的來源；完善行業(yè)原輔料環(huán)保信息披露及交流機(jī)制，幫助上游企業(yè)提升產(chǎn)品的環(huán)保性管理水平，使中游企業(yè)能快速、精準(zhǔn)地獲得需要的環(huán)保材料；推進(jìn)新型環(huán)保技術(shù)的開發(fā)，降低VOCs預(yù)防與治理成本；探索新的VOCs預(yù)防、治理、回收模式，解決中小企業(yè)在技術(shù)、資金上的難題。對(duì)原輔材料供應(yīng)商進(jìn)行定期的環(huán)保評(píng)測(cè)，進(jìn)行優(yōu)勝劣汰的選擇，堅(jiān)決抵制不符合環(huán)保要求的原輔材料；企業(yè)經(jīng)營中過程中獲得的原輔料環(huán)保信息進(jìn)行記錄，并適時(shí)通過行業(yè)平臺(tái)進(jìn)行公布，以督促各原材料生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)行持續(xù)的環(huán)保化升級(jí)。

5 結(jié)語

甲醇精餾行業(yè)的VOCs治理之路還很長，要實(shí)現(xiàn)對(duì)VOCs的根本治理，國家、行業(yè)以及企業(yè)需各司其職、通力合作，從源頭上進(jìn)行預(yù)防才是VOCs治理的長久之計(jì)。甲醇精餾含VOCs廢氣回收治理，成功解決了現(xiàn)場(chǎng)無組織排放問題，建設(shè)了集團(tuán)公司內(nèi)VOCs回收示范工程，滿足國家環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)。有效的緩解臨猗公司環(huán)保排放問題，減輕對(duì)周邊環(huán)境污染，對(duì)于當(dāng)?shù)丨h(huán)境的保護(hù)具有不可估量的環(huán)境效益。