焦爐煤氣制LNG 廢氣產生及防治分析

田茂林

（山東鋼鐵集團日照有限公司，山東日照 276800）

0 引言

山東鋼鐵集團日照有限公司焦化項目產生副產品焦爐煤氣，屬于化工原料和高熱值燃料。利用焦爐煤氣制LNG，是實現焦爐煤氣的綜合利用和下游產品的多元化，從根本上治理環境、解決焦化企業困境的必然選擇。項目依托焦化項目的剩余焦爐煤氣資源制取LNG（液化天然氣），設計年產LNG 232 448 t，年產氨11.2 萬噸，一方面減少了焦爐煤氣直接排入大氣對環境的污染，另一方面制成清潔無污染的LNG。裝置運行期間主要污染因素為火炬燃燒廢氣（編號：G1），來源于開車工況下蒸氨尾氣及非正常工況下各廢氣等，主要污染物為CH4（甲烷）、NOx（氮氧化物）和SO2（二氧化硫）。

1 有組織廢氣的排放與控制

焦爐煤氣制LNG 工藝中，有組織廢氣排放主要為火炬燃燒產生的廢氣（即G1）。全廠設置火炬系統，包括冷火炬、熱火炬和氨火炬，用于正常工況蒸氨尾氣及非正常工況下各廢氣的焚燒。其中，冷火炬主要收集來自液化工段冷劑系統各安全閥氣體；熱火炬管網主要收集本項目凈化部分各裝置、甲烷化裝置、部分液化裝置和部分合成氨裝置的高溫氣體；氨火炬管網收集合成氨裝置排放的氨氣（NH3）。

正常工況，火炬系統僅長明燈持續燃燒焦爐煤氣，焦爐煤氣來自甲烷化工段天然氣產品總管。甲烷產生濃度約331.43 mg/m3，火炬燃燒效率≥99%?；鹁嬗? 個單獨的火炬組成，正常工況下其排出的燃燒廢氣（G1）的排放高度為79 m，其他參數見表1。

2 無組織廢氣的排放與控制

2.1 LNG 裝車區無組織廢氣排放控制措施分析

在LNG 儲罐及裝車系統，LNG 進出儲罐時、儲罐環境溫度變化時、LNG 裝車時均有可能產生蒸發氣（BOG）。為保持LNG儲罐和裝車臂氣相保持平衡，LNG 儲罐及裝車系統設有BOG循環收集利用系統。BOG 經集氣管道收集后，由BOG 壓縮機壓縮后送到液化冷箱前的天然氣管道內、不外排。

可能導致無組織廢氣放散的環節為LNG 裝車。LNG 運輸采用專用車輛，運輸車輛為罐車，運輸重量為20 t 左右，預計2～4 h 裝車一次，正常工況下年裝車次數約7670 次。類比同類項目并參考行業相關經驗數據，項目LNG 裝車區無組織廢氣產生量按總裝車量的0.01‰進行核算，則無組織甲烷揮發量約15.34 t/a。

2.2 液氨儲罐及裝車區無組織廢氣排放控制措施分析

液氨儲罐采取的污染防治措施如下：

（1）氨儲罐設置冷卻水噴淋系統，并采取密閉裝車方式。

（2）采用密封性能良好的設備和管件。

（3）加強生產運行期間的設備管理，嚴格控制裝置動、靜密封點物料的泄漏，同時建立必要的各項管理制度，加強操作人員的崗位巡查制度，發現泄露及時進行處理，防止污染擴散。

（4）液氨裝車棧臺鶴管排氣返回液氨球罐，液氨球罐罐頂氣相管線設置有壓力調節閥，對球罐壓力進行調節。氨儲存工段設置有微動力氨回收裝置，用來回收液氨球罐壓力調節產生的排放氣（其中含裝車排氣）和液氨閃蒸罐的閃蒸氣。微動力氨回收裝置排放尾氣中氨含量≤1%（mol.），氨回收率≥95%。回收后的氨為液氨，壓力大于1.5 MPa（G.），返回液氨罐區低壓閃蒸罐，最終進入液氨球罐。所以液氨儲罐沒有無組織廢氣排放。

可能導致無組織廢氣放散的環節為液氨裝車。項目液氨運輸采用專用車輛，運輸車輛為罐車，運輸重量為12.5 t 左右，預計3～4 h 裝車一次，正常工況下年裝車次數約5914 次。類比同類項目并參考行業相關經驗數據，項目液氨裝車區無組織廢氣產生量按總裝車量的0.01‰核算，則無組織氨揮發量約7.40 t/a。

2.3 生產裝置區無組織廢氣排放控制措施分析

根據GB 50183—2004《石油天然氣工程設計規范》的規范要求，焦爐煤氣制LNG 工藝涉及的原料焦爐煤氣和產品天然氣均為甲類火災危險性物質，相關安全規范對生產設備的嚴密性有著極其嚴格的要求：①對焦爐煤氣及甲烷氣系統按規范要求進行嚴格的密封設計，并在開停工時進行嚴格的氣密性試驗與檢查；②生產裝置均采取相應的密封措施，所有存在液相或油相的槽類及設備均設氮封系統，超壓排放氣送火炬系統燃燒；③在煤氣壓縮機等管道設備連接處，要求定期檢查氣密性，更換密封零件，以保證壓縮機正常運行，降低煤氣泄漏的風險。

表1 正常工況火炬排出廢氣（G1）的大氣污染物達標情況

根據以上分析，類比同類項目并參考行業相關經驗數據，項目生產裝置區無組織廢氣產生量按總處理氣量的0.1‰進行核算。經計算，項目生產裝置區預凈化工段H2S（硫化氫）排放量為0.011 t/a，精脫硫工段H2S 和NH3的排放量分別為0.011 t/a 和0.006 3 t/a，合成氨工段NH3的排放量為0.005 3 t/a。

2.4 惡臭排放控制措施分析

焦爐煤氣制LNG 生產過程中，臭氣來源主要為焦爐煤氣制LNG 產生的H2S 和NH3，產生惡臭氣體的裝置包括焦爐煤氣制LNG 裝置及合成氨裝置。采取以下措施減少惡臭物質的排放：

（1）各工藝裝置采用先進、可靠的工藝方案，生產過程為密閉運行，減少惡臭物質的散失。

（2）生產過程中產生的各不凝氣經收集后排入火炬系統燃燒處理。

（3）使用泄漏損耗低的泵、高質量閥門、密封性能好的墊片，減少裝置泄漏。

項目無組織廢氣排放情況如表2 所示。

表2 無組織廢氣排放情況與治理措施

3 小結

根據《石油天然氣工程設計規范》的要求，焦爐煤氣制LNG聯產合成氨生產裝置區煤氣及甲烷氣系統進行嚴格的密封設計并設置火炬系統，生產裝置超壓排放氣全部送火炬系統燃燒，同時通過采取相應的控制措施，將無組織氣體產生量能控制在較低水平，基本滿足了現代企業生產對環保的高要求。