针对焦化化产区VOCs深度治理分析

文_胡小秀 徐州市新沂生态环境局

1 污染源现状

对于我国焦化厂来说，在实际生产的过程当中相应的化产区域内所包含的污染源有鼓冷工序，硫铵工序、粗苯工序、脱硫工序等一系列工序。这些工序在实际生产的过程当中由于工艺的影响，会产生大量对生态环境造成污染的废气污染物。

1.1 鼓冷工序

从焦炉集气管来的荒煤气温度一般在80°C以上，与焦油、氨水混合液一起沿吸煤气管道至气液分离器。气液分离后的荒煤气进入横管式煤气初冷器，由横管初冷器下部排出的煤气进入电捕焦油器，在高压电场作用下，将煤气中夹带的焦油雾脱至20mg/m3以下。从电捕焦油器出来的煤气进入鼓风机，经煤气鼓风机加压后送至煤气脱硫单元。

为了保证初冷器冷却及煤气脱萘效果，在上段中部、下段连续喷洒焦油、氨水混合液。由气液分离器分离下来的焦油和氨水首先进入机械化氨水澄清槽，在此进行氨水、焦油和焦油渣的分离。

该工序在实际进行的时候，所排放的尾气当中含有酚类、VOCs以及氰化物等会对生态环境造成严重污染的有毒物质，其日常运行过程当中所排放尾气当中VOCs的含量相对于其他工序来说比较高，其尾气所具有的味道也比较大。

1.2 硫铵工序

硫氨工序的主要任务是用硫酸洗去煤气中的氨并生产硫铵，将煤气中的氨含量脱至30mg/Nm3以下。该工序发生的主要化学反应如下：

在焦化厂该段工序实际运行的时候，所产生的尾气当中富含一些酸性物质，如果排放到空气中的话将会使得空气中含有大量酸性物质，从而导致酸雨的形成。

1.3 粗苯工序

从硫铵单元来的煤气进入横管终冷器。在终冷器内最终将煤气温度冷却到25℃后进入捕雾器，脱除煤气中夹带的冷凝液液滴后进入洗苯塔，然后制得粗苯。

在该工段中，相应的工作人员往往是利用洗油来对煤气中的苯、萘等有机物质进行相应的洗脱工作。负责进行尾气排放的一些设备在实际使用的过程当中，遭受腐蚀的情况比较严重。

1.4 脱硫工序

该工序负责处理由鼓冷设备处理后的氨水。该部分工序在实际使用的过程当中，若槽罐由于密封工作进行的不严密，会导致部分废气溢出。

2 深度治理方案

2.1 工艺方案

焦化企业内部相关工作人员在对国家相关最新标准进行全方位的研究后，结合本企业的实际情况拟定出一套新的工作方案。通过对该工作方案的合理使用，可以使得其尾气中VOC的含量符合国家及地方标准。具体方案表述如下：

①负压收集，灵活切换。对于区域内部的一些处于密封状态当中的槽罐，在实际使用的过程当中结合实际情况采用煤气负压回收这一方式，对相应的尾气进行全方面的收集。在实际使用的过程当中，相关工作人员可以根据实际情况的需求，在槽罐工作时，随时切换到洗涤吸附方式。

②改进措施，提高效率。对生产过程产生的废气进行收集后，采用洗涤吸收+多级活性炭吸附脱附这一更加先进的处理措施。另外，为了进一步提高废气处理效率，相关工作人员在实际工作的过程当中设计了分工序预处理系统，通过该系统的优化处理，可以使得尾气当中的VOCs得到更加彻底的处理。

2.2 预处理系统

对于整个化产区的有机废气处理，粗苯工序产生的有机污染物相对较多，在这一工序当中所产生的废气重点含有苯、非甲烷总烃、氨等污染物。在对尾气进行传输的过程当中由于外部或者是内部因素的影响非常容易发生一些安全事故。为了减少事故发生概率，焦化厂相关工作人员结合企业内部实际情况为其增加了预处理脱除装置。将相应的尾气经过该系统进行全面的处理之后，再进入VOC处理系统当中。

粗苯装车这一工作实际进行的过程当中，为了减少储罐以及槽罐车“大小呼吸”时产生的“呼吸废气”，相关工作人员采用的是文丘里收集喷洒洗油除苯后，进行送粗苯预处理的相关工作。通过这样的方法不仅可以有效减少无组织排放的有机废气，还可以提升安全吸附输送的安全系数，文丘里负压吸附洗涤具体见图1所示，具体的预处理流程图见图2所示。

图1 文丘里负压吸收洗涤图

图2 预处理流程图

2.3 施工工序

为了使得尾气中污染物含量能够得到充分的降低，使得工艺方案能够得到更加具体的体现，相关工作人员为新的工艺方案配备了新的施工程序：将工业原料通过预制塔的槽罐→处理后的材料经过敷设管道→现场工作人员将生产过程当中各个污染源点采取密闭的方式对其进行相应的封堵工作→对废气处理装置进行基础施工→按照相应的安装方案进行全方位的安装工作→管道接口连接→电气设备安装→单体设备调试，最后对整套设备的运行情况进行试运行。

3 处理效果

预处理系统在建成之后运行费用较低，主要包括电费、员工工资福利费、折旧费、维修费等，且在运行的过程中可靠度高，所有的设备运行可靠、故障率低，尾气处理后符合国家及地方相关标准。

3.1 废气脱硫

荒煤气的主要杂质H2S、HCN、NH3、CO2以及VOCs等，这些混合气体在水溶液中自然平衡后，溶液中的pH值可达8.5左右。就化学平衡而言，单纯依靠此碱度来较好地脱除煤气中的H2S、HCN是不可能的，但在高效、活性好的HPF催化剂作用下，以氨为碱源，经过化学吸收，催化化学反应中的氨在水溶液中生成NH4OH、NH4HCO3、（NH4）2CO3向水溶液中提供了较稳定的碱原，HCN在一系列反应中分解。在实际运行过程中，脱硫脱氰后煤气中H2S浓度＜20mg/m3，脱硫效率达98%以上，脱氰效率达80%以上。

3.2 有机废气处理

对化产区产生的有机废气，采用洗涤塔洗涤后，再进入多级活性炭吸附，洗涤塔的目的主要是去除废气中NH3和H2S，NH3极易溶于水，在25℃与标准大气压下，1体积水可溶解702体积的NH3气体；H2S易溶于水，在25℃与标准大气压下，1体积水可溶解2.6体积的H2S气体。经洗涤后，废气中的VOCs污染物在多级活性炭中得到有效的去除，活性炭吸附箱内装活性炭层及气流分布器，以浓缩净化有机气体，是整个装置吸附浓缩环节的主要部件及核心工序，活性炭由砖砌堆放式装填。活性炭选用以优质无烟煤作为原料、外形蜂窝状，其主要特点为：强度高、吸附速度快、吸附容量高、比表面积较大、孔隙结构发达、孔隙大小介于椰壳活性炭和木质活性炭之间。在实际运行过程中，经检测，废气中的苯、VOCs去除效率均可以达到90%以上，其中经净化后废气中苯的浓度在2.5～4.8mg/m3，VOCs浓度在19～42mg/m3之间。

4 结语

某焦化厂的预处理系统在建成并且投入使用之后，有效降低了焦化厂在生产时排放的尾气中VOCs含量，符合国家相关标准的排放要求，对我国生态环境保护作出了突出的贡献。