焦化VOCs 异味治理的实践应用

蒲建龙

（天津市新天钢炼焦化工有限公司，天津 300300）

0 引言

目前国家环境管理部门为进一步改善环境状况，针对VOCs治理也在陆续出台相应的标准和规范，要求各行业增加环保投入，增加环保设施，控制VOCs的排放。其中《挥发性有机物无组织排放控制标准》、《炼焦化学工业污染物排放标准》也对大气污染特别排放限值提出了严格的要求，VOCs治理势在必行。焦化作为传统重化工行业，生产过程中易产生各种各样的VOCs气体，该部分气体主要来自于生产过程的排放尾气，属于易挥发性有机物。VOCs气体不但污染环境，而且会对长期从事操作的工人健康造成一定影响，必须加以治理。2012年国家发布了焦化行业的大气污染排放标准，并要求现有焦化企业自2015 年1 月1 日起执行新建企业大气污染物排放限值。

新天钢炼焦化工有限公司（下称天钢焦化公司）是专业生产冶金焦及焦化产品的企业，由于焦化企业的特点，其生产过中会产生大量的挥VOCs。VOCs作为环境保护重要指标，之前不被企业重视，但随着国家对环境污染治理问题的重视，要求企业必须投入资金和技术对VOCs的排放进行治理［1］。本文介绍了新天钢炼焦化工有限公司企业现状，分析了各工序VOCs尾气的排放情况和治理的难点，提出了VOCs尾气回收治理的措施，并对治理情况进行了评价总结。

1 企业生产概述

天钢焦化公司为年产100 万吨冶金焦的焦化企业，拥有两座JN60-89型50孔6m 顶装焦炉，配备一套化产回收装置。回收装置包括：鼓冷单元（2座立式焦油氨水分离槽、2 座剩余氨水槽、焦油中间槽、上/下段循环冷凝液槽）、一级AS 脱硫单元（2 座氨水富液槽）、二级精脱硫PDS 单元（1 座再生塔、2套熔硫釜、提盐离心机、反应槽2 座泡沫槽）、粗苯单元（洗油槽、富油槽）、油库单元（苯储槽、6座焦油储槽）等设备设施。

化产回收工序涉及到几十余种化工介质如：H2S、HCN、SO2、NH3等，以及回收众多化工中间产品如：粗苯、焦油、硫磺、煤气等。生产过程中，气液介质的相间传质反应、固液态介质的加压升温等过程极易出现VOCs气体逃逸，这些挥发性有机气体是焦化厂污染的主要来源，因此对于焦化厂的VOCs回收治理主要集中在化产回收区域。天钢焦化公司结合生产过程VOCs尾气排放状况，决定采取措施彻底治理VOCs尾气无组织排放状况。VOCs尾气回收治理后排放应满足大气污染特别排放限值规定（见表1）

表1 GB16171-2012）对大气污染特别排放限值规定

2 VOCs尾气排放状况及治理难点

2.1 VOCs尾气排放点位及现状

2.1.1 静置储槽沿放散管自然挥发

天钢焦化公司回收车间静置槽罐沿放散管自然挥发现象较为集中，点位有鼓冷单元的焦油氨水槽、氨水槽、焦油槽、上下段循环冷凝液槽；油库单元的粗苯储槽、焦油储槽；AS 脱硫单元的氨水富液槽；粗苯单元的洗油槽、富油槽等。其中鼓冷单元、油库单元设有排气洗净塔水洗装置；粗苯单元设有放散气进负压管线。

2.1.2 特殊操作尾气排放

特殊操作尾气排放主要是进行排污、放料等作业过程中的敞开式气体排放，如AS脱硫单元蒸氨塔的排污操作、精脱硫（PDS）单元的熔硫釜放硫操作、精脱硫（PDS）单元的提盐放料操作、精脱硫再生塔鼓风再生操作等，此类操作暂无VOCs排放治理措施。

2.2 VOCs尾气排放治理难点

2.2.1 对静置储槽的治理难点

对静置储槽的治理难点主要为各槽罐的负压吸力控制上，一方面吸力过大或过小都会对差压液位计造成计量影响，误导操作调节；另一方面当关闭手动放散阀后，槽罐的进出料时极易造成设备吸瘪或膨胀事故。

2.2.2 尾气敞开式排放治理难点

尾气敞开式排放治理难点主要表现为气体收集量大，混入大量空气无法引入负压系统，需对收集的放散气体进行特殊处理，符合排放标准后高空排放。

3 各排放点VOCS尾气回收治理措施

天钢焦化公司针对回收车间VOCs尾气排放现状，开展了VOCs治理工程。通过考察论证，对治理方案进行了有针对性的优化设计。治理方案主要采用负压氮封工艺和碱洗+微生物除臭+活性炭吸附工艺进行VVOCs尾气治理。该工艺优势在于VOCs几乎全部进入负压煤气系统，减少了排放点，而集中排放点符合大气污染特别排放限值管控要求。

3.1 密闭槽体的VOCs尾气治理

对于工序中粗苯单元，鼓冷单元，AS 洗涤单元，油库单元等放散尾气为密闭槽体的设备设施，设计采用氮气密封+全负压至煤气系统的工艺，该工艺较原粗苯工序中负压工艺进行了改进，增加了氮封模块。

负压氮封工艺流程如图2 所示。首先是对封闭式槽体安装供氮自调阀，在槽体正常物料进出作业时，供入氮气保持一定正压可有效抑制槽内液相物料挥发；当槽体进出物料不平衡时，槽内上部空间会产生正压或负压，此时通过供氮阀进行供氮作业或通过接入由吸力调节阀控制的负压系统加以调节；在负压煤气系统管线末端安装一套激光含氧分析仪及含氧联锁切断装置，在每个槽罐现场安装压力呼吸阀，当负压煤气系统氧含量超标，联锁阀会自动切断负压煤气系统管线，而此时各槽体内压力会升高，各槽体内放散压力设定值在200～300Pa范围,当槽体内压力超过设定值1%时，槽罐现场安装压力呼吸阀动作，保障槽体安全。

图2 负压氮封工艺流程

负压氮封工艺采用自动化DCS 远程控制模式，信号接入化产中控系统，由中控室人员监管操作，运行中实现自动调节、自动报警提示、自动连锁切断。现场采用内伴热加热方式，同时为了防止萘结晶阻塞管道，定期进行管道清扫。

3.2 敞开式排放的VOCs尾气治理

对于工序中包含有大量空气的敞开式排放尾气，设计选取碱洗+微生物除臭+活性炭吸附工艺方法来对尾气进行处理。处理系统主要由变频离心风机、一体化生物滤池（含预洗池和生物滤池）组成，其工艺流程如图3所示。

图3 碱洗+微生物除臭+活性炭吸附工艺流程

首先离心风机将含由空气的VOCs尾气抽至预洗池进行碱洗，预洗池内设置有填料层，VOCs尾气从下向上通过填料层，增加VOCs尾气与碱洗水的接触面积，提高碱洗和加湿效果。VOCs尾气碱洗过程中，部分有机物质从气相进入碱洗液水。

在引风机吸力的作用下，碱洗完的VOCs尾气翻过一体化生物滤池箱体内隔板，由上部进入生物滤池进行处理。生物滤池内设置有生物填料层，生物填料为有机微生物的生存和生长提供了适宜的环境和营养。经过加湿的VOCs尾气在通过生物填料层时，附着在生物填料表面的有机微生物会将尾气中有机物质作为营养物进行吸收并分解，从而完成微生物降解过程。VOCs尾气主要含氨、非甲烷总烃、硫化氢、萘、酚、苯类等有机物质，此类废气经过微生物降解后，再经过活性炭二次物理吸附，净化为合格的气体，最后通过高空放散塔排放。

该工艺同样采用DSC 控制，信号接入化产中控室中控系统，由中控室人员操作，不另增加操作人员。

4 投运效果

天钢焦化公司VOCs尾气治理工程投产后，厂区全部密闭槽体的VOCS排放尾气全部进入负压煤气系统，运行中负压煤气系统含氧控制正常，氮气消耗可控制在合理范围，该系统DCS远程运行控制状态良好。敞开式排放的VOCs尾气处理设施运行稳定，实现了项目设计目标，处理后排放尾气经三方检验符合限排标准要求，有效的改善了厂区作业现场环境空气质量，现场异味大为改善，企业的环保管理水平得到了及大提升。但同时存在运行成本相对较高，VOCs逃逸点位仍需全面细化等问题，后续我厂将会继续改善治理。

5 结语

天钢焦化公司VOCs尾气治理工程采用了负压氮封和碱洗+微生物除臭+活性炭吸附工艺，治理项目的投运取得了令人满意的成效，生产作业环境改善明显，为焦化厂环保治理提供了有益参照。

（1）密闭槽体的VOCs尾气治理借鉴了原粗苯工序放散气负压工艺，并重新进行了整体布局，将回收车间静置的所有密闭槽体VOCs尾气治理进行了整体设计，淘汰了原排气洗净塔工艺，收集的全部排放尾气进入负压煤气系统。

（2）负压氮封工艺安全性高、运行稳定、操作简单便捷；每个密闭槽罐的压力可独立控制、准确调节；项目投产后，运行维护成本低，不额外增加费用；负压主管线采用含氧分析仪器与切断阀进行连锁，消除了含氧故障的安全隐患；负压管线增加固定吹扫接口，冬夏季灵活进行吹扫，不堵管道。

（3）敞开式排放的VOCs尾气治理工程，科学的引了进有机微生物降解+活性炭吸附方法进行处理，其具有设备结构简单，处理效率高、管理方便、环境友好等优点。

（4）新增VOCs处理设施采用自动化DSC 远程控制，系统自动化程度高，信号接入化产中控室系统，具有远程控制调节能力。