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新疆活性炭应用之煤化工企业尾气一体化治理!__北京瑞兹新疆活性炭有限公司

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引言
       陕西某煤化工有限责任公司为年产焦炭200 万吨的煤化工企业,为了充分利用黄陵矿区富集的煤炭资源,发挥低成本优势,实现就地转化升值,该公司构建了炼焦—化产品回收—焦炉煤气制甲醇—甲醇弛放气制合成氨—煤矸石产蒸汽的循环经济产业链。

       煤气净化回收、产品贮存等工艺过程中会产生废气,这些废气成分主要为NH3、H2S、焦油、粗苯、甲醇等挥发类物质,为响应国家清洁生产要求,保护环境,减少资源浪费,对尾气进行回收处理势在必行。某煤化工公司积极探索,从2013 年初开始寻求有效技术路径,对各废气排放点进行分类收集处理,以达到改善环境的目的。

1.净化回收及产品罐区系统存在的问题

       在净化回收系统鼓冷区域,原设计的尾气回收管道起始于机械化氨水澄清槽,依次经过循环氨水槽、剩余氨水槽、剩余氨水缓冲槽、焦油中间槽,并联至回收主管,然后由排气风机将尾气输送至排气洗净塔洗涤。

       因机械化氨水澄清槽距离风机较远,管路配置偏小,导致机械化氨水澄清槽尾气回收负压不足,无法全部进入系统处理,尾气从机械化氨水澄清槽尾部冒出。同时因吸力不足,气流速度慢,气体容易在管道内冷凝形成萘结晶,堵塞管道。

       另外,在净化回收系统脱硫区域、硫铵区域、粗苯区域以及产品罐区系统综合罐区、产品装车站,均未设置尾气治理设施,生产过程中产生的尾气直接对空排放,对环境造成严重影响。

2.治理方案的确定

2.1 鼓冷区域尾气治理方案
       鼓冷区域尾气主要产生于机械化氨水澄清槽、循环氨水槽、冷凝液槽、剩余氨水槽、地下槽、焦油中间槽及煤气水封等设备放空处。尾气逸出温度在90 ℃~100 ℃,主要含有氨气及焦油、萘等挥发类物质。

       对于氨气可用水洗法吸收,但由于焦油、萘不溶于水,考虑到萘的凝点为80.5 ℃,在尾气进入洗涤塔前进行冷却,使挥发物凝结后,随冷凝液排入地下槽。

2.2 脱硫区域尾气治理方案
       脱硫区域尾气包括放硫产生的气体和脱硫液储罐、再生塔顶部放散逸出的气体,这些气体为脱硫液挥发出的氨气。利用氨气易溶于水的特性,采用水喷淋洗涤的方式进行处理。

2.3 洗脱苯区域尾气治理方案
       洗脱苯区域异味来源于粗苯槽罐和粗苯冷凝冷却器等设备的放空处。尾气中主要含有粗苯挥发气体,根据相似相溶原理,利用有机溶剂,对不凝气进行吸收,继而对后续少量挥发类物质用新疆活性炭吸附剂处理。

2.4 产品罐区尾气治理方案
       产品罐区主要储存粗苯、焦油以及甲醇等产品,对于焦油储罐尾气,可采取与鼓冷区域尾气相同的治理方法。对于甲醇储罐和粗苯储罐的尾气,可采取氮气密封的方式,减少甲醇、粗苯挥发逸散,避免对环境的污染。

2.5 液体装车站异味治理方案
       在液体装车站主要进行焦油、粗苯、甲醇等产品的汽车装车。在装车过程中,会有大量的挥发性物质逸散,造成环境污染。根据其尾气特性,采用水洗、溶剂吸收、新疆活性炭吸附等一体化技术分别进行处理。
 
3.改造措施及效果

3.1 鼓冷区域尾气治理
       鼓冷区域原设计机械化氨水澄清槽尾气排放口距排气风机较远,吸力不足,尾气无法完全进入回收管道,治理流程示意图见图1。

       改造措施包括:

       (1)将原来设计的排气洗净塔规格由Φ1500mm×17500mm 更换为Φ2000mm×20000mm,增加废气与水接触面积,提高吸收效率。

       (2)增大风机功率,将原设计的2台2.2kW排气风机更换为2台15kW的风机,增加了风机吸力和风量。

       (3)在风机前增加1套换热器,利用循环水,对废气进行冷却。通过冷却,大部分蒸汽、氨气等冷凝成液体,萘蒸汽冷凝成固体萘,通过排液管进入废液槽。冷却后的尾气体积大大减小,降低了风机运行负荷,提高了风机吸力。

       (4)优化了机械化氨水澄清槽至排气风机之间的尾气收集管道。另外,增加2个初冷器水封槽、2个冷凝液储槽及1个地下废水槽的尾气回收,将其并入尾气收集系统。


3.2 脱硫区域尾气治理
       脱硫区域尾气治理采用与鼓冷区域相同的工艺流程。新增1套排气洗净装置,对这些尾气进行收集、冷却、洗涤,最后达到净化的目的。对溶液循环槽、事故槽、地下槽,采用在放散处接废气引导管的方式,回收尾气;

       对熔硫釜放硫口、熔硫釜清液回流口和再生塔顶部放散处,采用回收罩的方式回收尾气。以上尾气汇集至总管后进入换热器,与循环水间接换热后,气体中的部分氨气、水蒸气冷凝后的废液返回蒸氨系统,冷却后的气体经风机进入排气洗净塔,与从塔顶喷淋的水逆流接触,对废气进行洗涤、净化。定期更换洗涤用水,将吸收饱和的循环液送去进行蒸氨处理。

3.3 粗苯区域尾气治理
       粗苯区域尾气治理流程示意图见图2。从粗苯储槽和粗苯冷凝器来的尾气由排气风机输送,依次进入一次吸收罐和二次吸收罐,经有机溶剂吸收粗苯挥发性气体后,进入新疆活性炭吸附装置,利用新疆活性炭的吸附作用,吸收残余的粗苯挥发气体,最后放散进入大气。

3.4 产品罐区尾气治理

       3.4.1 从焦油储罐放散逸出的气体主要成分为氨气、水蒸气及少量焦油、萘等挥发类物质,可通过排气风机,导入排气洗净塔,通过水喷洒的方式,对其进行处理。焦油储槽尾气治理流程示意图见图3。

       3.4.2 焦油储罐脱水口处排出的尾气,通过自行设计的专用水封装置进行密封,防止脱水过程中尾气逸散至大气。

       3.4.3 粗苯、甲醇是易挥发、低闪点的产品,不仅存在火灾隐患,而且易挥发,会造成产品损失。采用在储罐内铝浮盘顶部空间补入氮气的方式密封,可有效防止其挥发逸散。由于氮气比油蒸气轻,所以氮气浮在油蒸气上面。氮气密封是根据盘顶空间压力变化,自动排出或补入氮气。甲醇、粗苯储罐尾气治理流程示于图4。

       本系统主要由氮封阀和泄氮装置的关闭和开启来调节。氮气由氮气管道输送,首先用过滤器对氮气中的杂质进行过滤,然后由减压阀减压至设定压力。为防止挥发类物质排入大气中,在罐顶呼吸阀后的放散管上方,加装新疆活性炭吸附器,吸附放散气体中的甲醇或粗苯挥发物。

3.5 液体装车站尾气治理

3.5.1 焦油装车点
       装车时逸出的气体主要成分为氨气、水蒸气及少量焦油、萘等挥发类物质,可通过专用收集罩,收集装车时产生的尾气,并导入产品罐区尾气洗涤塔,进行无害化处理。
 
3.5.2 粗苯装车点
       装车时逸出的气体主要成分为粗苯中的挥发性烃类物质,可通过专用收集罩,收集装车时产生的废气,并利用风机输送至吸收装置,进行无害化处理。

3.5.3 甲醇装车点
       甲醇装车时逸散出的气体主要成分为甲醇挥发物,根据相似相溶原理,甲醇易溶于水,因此可用水进行吸收处理。甲醇装车时,通过专用收集罩,收集装车时产生的废气,利用风机输送至罐区洗涤塔,进行无害化处理。

4.结语
       经过以上改造项目的实施和运行,到2014 年初,鼓冷、脱硫、粗苯以及产品罐区的异味基本得到了控制,大大改善了生产区域环境和周边环境。

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