甲醇精馏含VOCs废气回收治理

解红光

(山西阳煤丰喜肥业(集团)有限责任公司临猗分公司，山西 临猗 044100)

引 言

临猗分公司一期10万t年处理量为13万t粗甲醇，产品量为12万t精甲醇，于2006年1月14日投产。二期20万t年处理量为26万t粗甲醇，产品量为24万t精甲醇，于2008年6月7日投产,两套系统共产生含VOCs废气700 m3/h。

VOC是挥发性有机化合物(volatile organic compounds)。它是一类有机化合物的总称，不同组织对其的定义也不同。沸点在50 ℃～250 ℃的化合物，室温下饱和蒸汽压超过133.32 Pa，在常温下以蒸汽形式存在于空气中的一类有机物被世界卫生组织的定义VOC。2010年，环境保护部等部门联合发行《关于推进大气污染联防联控工作改善区域空气质量的指导意见》白皮书，国务院办公厅转发要求各级政府部门与工厂企业严格执行此标准。自此VOC污染控制正式从小作坊简单治理走向政企合作、从幕后走向前台，称为环境保护工作的主要目标。全球就VOC的治理展开了浩荡的严抓严管行动。为此，研发VOC控制高效最优技术已成为解决VOC污染的必由之路[1]。

1 污染物成份分析

甲醇精馏现场粗、精甲醇计量槽、精馏装置系统不凝气(含VOCs废气)，废气组份有甲醇、氢气、一氧化碳、二氧化碳、二甲醚、甲铵，含量在80%左右[2]。

2 治理方法及可行性分析

2.1 治理方法

统一收集后送锅炉焚烧处理。就目前来说，PM2.5作为细小微粒的代表，已然成为中国城市普遍存在的重要污染源之一。PM2.5形成之初，存在一种重要的前体物——挥发性有机物(VOC)。由于它的种种变化，颗粒物污染治理越来越严重。要治理PM2.5，治理VOC已经成为不可避免一步。挥发性有机物的治理分为源头控制和末端治理两大类，源头控制由于牵涉面广、技术、工艺要求高，目前难以进行。末端治理技术按其目的不同分为回收法和销毁法两大类。回收法包括：吸附技术、冷凝技术、膜分离技术；销毁法包括：催化燃烧技术、热力焚烧技术、生物技术、等离子交换技术、光催化技术。上述技术各有优缺点，厂家多采用焚烧处理的方式，使有机废气彻底分解[3]。

2.2 可行性

甲醇贮槽呼吸阀呼出的含甲醇废气的最大量为300 m3/h，甲醇精馏冷凝器排出的含甲醇不凝气的最大量400 m3/h。锅炉鼓风机吸入空气量75 000 m3/h，含甲醇废气体积浓度为0.9%，甲醇的爆炸极限为5.5%～44%，正常运行不会达到爆炸极限，正常运行是安全的。甲醇废气送锅炉风机吸入口再次稀释后送锅炉系统燃烧在理论上是安全的[4]。

3 工艺流程叙述

3.1 二期精馏VOCs外送流程

预精馏塔的不凝性气体经预塔液封槽后，脱除不凝气中少量的甲醇后与常压精馏塔液封槽放空气体一并进入放空总管。在管道的进出口设阻火器，阻断设备之间的安全隐患。送至锅炉风机的吸入口，含甲醇废气随锅炉鼓风机吸入的空气一起进入锅炉燃烧系统燃烧。燃烧后的气体通过锅炉后续的除尘、脱硫脱硝系统处理合格后高空排放。当锅炉故障异常时安全联锁自动切换为现场高点放空。

3.2 甲醇计量槽VOCs外送流程

采用氮封的方式维持甲醇储罐内外压力的平衡，采用带呼出管的阻火型呼吸阀将粗甲醇A槽、B槽、C槽、D槽呼出的废气收集输送至锅炉风机的吸入口，含甲醇废气随锅炉鼓风机吸入的空气一起进入锅炉燃烧系统燃烧，燃烧后的气体通过锅炉后续的除尘、脱硫脱硝系统处理合格后高空排放。当锅炉故障异常时安全联锁自动切换为现场高点放空。

空分工段产生的污氮与密封氮气，其中含有N2，采用15 m高排气筒排入到大气中。锅炉燃烧将产生大量的烟气，通过烟囱高空排放，其中含有大量的烟尘、SO2等，对于烟尘采用四电场电除尘器进行处理，其处理效率可达到99.8%以上，可保证达标排放；对于SO2采用石灰石炉内脱硫技术，也可保证其达标排放。为防止甲醇罐区的无组织泄漏，采用立式拱顶罐，常压氮封储存、甲醇罐顶设有喷淋管线，夏季喷淋降温，防止蒸发[5]。

3.3 自控技术方案

在操作中采取一系列安全联锁措施，保证废气回收系统对工艺装置的不利影响。正常开车时先开锅炉鼓风机，再开废气回收阀门，停车时先关废气回收阀门，再停锅炉鼓风机，保证管道系统甲醇不聚集，锅炉鼓风机事故停车时联锁停废气回收系统。

通过以上措施，可以达到保护环境的目的。精馏过程中，预塔塔顶出来的含有甲醇和二甲醚的轻组分气体。在设计中会将上述工艺废气经换热作为燃料气送到转化炉燃烧提供热源，这种方法既减轻了废气对环境的污染，又节约燃料。甲醇在精馏过程中正常情况下不会向大气中排放有污染的气体。只有装置在动、静密封点泄露时，主要污染物是CH3OH、CO、烃类等。在正常精馏过程中，装置的泄露率要控制在0.05%以下，因此微量的泄露可以忽略，并且可以通过加强生产管理来进行控制。

4 对企业的生产、安全影响分析

可能存在的隐患：1) 因含VOCs废气内含有可燃性气体，可能造成着火。2) 开停车操作不当，造成管道内可燃气体聚集。3) 锅炉鼓风机事故停车，造成管道内可燃气体聚集。

具体处理措施：1) 在管道的进出口设阻火器，阻断设备之间的安全隐患。2) 正常开车时先开锅炉鼓风机，再开废气回收阀门，停车时先关废气回收阀门，再停锅炉鼓风机，保证管道系统可燃气体不聚集。3) 设置联锁紧急切断阀，锅炉鼓风机事故停车时联锁停废气回收系统。在操作中采取一系列安全联锁措施，保证废气回收系统对工艺装置的不利影响。

能否达标排放和治理费用(设备投资和运行费用)的降低。在很多情况下需要采用组合治理技术才可以达到最佳的治理效果。组合治理技术可以充分利用各个单元治理技术的优势，形成优势互补，在保证达标排放的基础上实现治理费用最小化。加强对原材料、半成品以及成品的环保标准规范，强化监管力度，完善制度、标准、监管措施等基础工作，推动原材料生产企业的环保化进程，力争从源头上斩断VOCs的来源；完善行业原辅料环保信息披露及交流机制，帮助上游企业提升产品的环保性管理水平，使中游企业能快速、精准地获得需要的环保材料；推进新型环保技术的开发，降低VOCs预防与治理成本；探索新的VOCs预防、治理、回收模式，解决中小企业在技术、资金上的难题。对原辅材料供应商进行定期的环保评测，进行优胜劣汰的选择，坚决抵制不符合环保要求的原辅材料；企业经营中过程中获得的原辅料环保信息进行记录，并适时通过行业平台进行公布，以督促各原材料生产企业进行持续的环保化升级。

5 结语

甲醇精馏行业的VOCs治理之路还很长，要实现对VOCs的根本治理，国家、行业以及企业需各司其职、通力合作，从源头上进行预防才是VOCs治理的长久之计。甲醇精馏含VOCs废气回收治理，成功解决了现场无组织排放问题，建设了集团公司内VOCs回收示范工程，满足国家环保排放标准。有效的缓解临猗公司环保排放问题，减轻对周边环境污染，对于当地环境的保护具有不可估量的环境效益。