焦化厂VOCS废气治理

聂 娟

（凌源钢铁集团设计研究有限公司）

0 引言

VOCS是挥发性有机化合物的英文缩写，其成分复杂，属于大气污染物，排放至大气会对大气造成二次污染，破坏大气层，损害人体健康，应对其进行治理。焦化厂VOCS尾气主要来源于化产回收工序煤气处理过程中，物料转移时的放散和泄漏，或温度升高时气体的挥发。

2012年发布的《炼焦化学工业污染物排放标准》（GB16171—2012）对现有焦化企业鼓冷及库区各类焦油储槽、苯储槽都有了明确的排放限值[1]。

根据尾气各自的特点，对应的治理方法也多种多样，只有选择合适的治理技术才能达到国家或地方排放标准，真正解决大气的环境污染问题。目前，常用的方法主要有吸附法、吸收法、冷凝法、燃烧法、稀释法、负压回收法、生物处理法，以及尾气洗涤送焦炉地下室配风工艺等。各焦化厂生产工艺不同采用的治理方案也不尽相同，笔者结合焦化厂的实际情况，制定了VOCS尾气回收方案。

1 方案概述

焦化厂回收车间一般由鼓风冷凝、硫铵（含剩余氨水蒸氨部分）、粗苯、脱硫工段组成，因此需要对废气进行源头控制，集中处理，并对厂区现有设备进行合理改造，减少投资的同时达到国家排放标准。

1.1 半敞开式储槽尾气收集处理

回收车间各单元尾气流量从1 000～5 000 m3/h不等，尾气中的VOCS含量较高，依据焦化厂的生产特性，可以将鼓冷区、硫铵区半敞开式储槽收集的尾气，采取分区治理方式，用喷淋洗涤介质吸收尾气中的气体组分，洗涤介质可使用企业自主生产用液体，洗涤后高浓度液体送至回收生产系统继续使用，不会产生二次污染，无废液排放。

结合焦化厂实际情况需对回收车间各区域进行改造，具体方案为：（1）在硫铵区域新建一套酸洗+水洗装置，对满流槽、结晶槽收集的尾气进行处理，由于尾气腐蚀性较强，收集尾气的主管及阀门材质应选用304不锈钢；（2）冷鼓区域冷凝槽、电捕焦油器、风机水封槽的尾气收集至鼓冷尾气收集管，送到煤气脱硫脱氰区域的VOCS水洗装置进行处理，鼓冷区域尾气管道（阀门）材质采用碳钢。

各区域经过洗涤吸收的尾气汇总后由风机送焦炉燃烧，尾气总风量为15 000 m3/h，为了保障系统运行安全，应考虑一定的富裕风量，风机选型为20 000 m3/h。在不影响焦炉正常生产及有效降低焦炉NOX和含氧量的前提下安全焚烧，尾气中的VOCS与O2发生完全氧化反应，最终分解成CO2和H2O[2]。焚烧后废气中不含有VOCS组分，真正实现化产回收区域VOCS“零”排放。工艺流程如图1所示。

图1 回收区域VOCS治理工艺流程

输送回收处理后的VOCS尾气主管道沿入炉煤气支架敷设，进入焦炉二层平台，从二层平台中部位置进入地下室，在地下室分两路管道，每一路主管再分两路支管道，一路支管接焦侧开闭器，一路支管接机侧开闭器。两路调节阀与焦炉废气换向连锁，实现与开闭器的进空气同步连锁。具体连接方式如图2所示。

图2 VOCS尾气入炉燃烧工艺流程

机侧两根风管、焦侧两根风管在焦炉地下室边侧立柱内侧放置，与高炉煤气管道不冲突。支管加装阻火器、阀门，与每个开闭器连接。化产回收区域VOCS仅进入一座焦炉即可满足VOCS处理要求。

化产回收区域洗涤吸收处理后的VOCS尾气送至焦炉，焦炉蓄热室通道中进入的VOCS气体冲抵部分空气，进入的空气量相应减少，基本不需要对进风挡板进行调节，就能够满足焦炉的正常生产，这种方式即使在回收区域VOCS系统停运的情况下也不影响焦炉正常进风加热。

VOCS尾气进入焦炉燃烧，设置苯、甲烷报警装置，当出现报警时，直接停机。根据尾气中的VOCS计算可燃气体体积，体积最大不超过0.3%，因此送入焦炉燃烧的VOCS气体本身比较安全。同时控制尾气含氧大于20%以上，确保尾气与空气相当，保障系统运行安全。

1.2 密闭式储罐尾气收集处理

鼓冷区、粗苯区、油库区、装车平台区的密闭式储罐使用氮气密封，分部位全密闭收集，集中后的废气送入处理装置。粗煤气的主要杂质成分见表1。

表1 粗煤气的主要杂质成分 g/m3

从表1可以看出，焦炉煤气中的萘含量较高，需在粗苯区、油库区各建一座油洗塔，以脱除尾气中的萘等杂质，油洗塔补液采用初冷器下段喷洒液，洗涤液排至机械化氨水澄清槽，油洗系统设置一台换热器，用来降低尾气温度，强化吸收效果，同时起到除尘的效果，处理后的废气输送至负压煤气系统。

储罐、储槽类密闭容器原来为呼吸阀间歇性排放，可以在保留呼吸阀功能的同时直接利用其旁路进行改造，在原法兰接口基础上改装，长时间使用后，焦化废气中的易结晶物很容易沉积在接口部位，造成堵塞。因此，所有引出口均加装了低压蒸汽吹扫管。低压蒸汽就近接入，蒸汽管尺寸根据尾气接口尺寸确定，通常选用DN25焊接钢管。所有尾气接口部位均应装有压力表，对腐蚀较为严重的罐体采用阻火泥夹或增加压头吸力方式进行安全收集。

1.3 污水处理区域尾气治理

污水处理系统酚氰废水池进行棚化封闭，采用玻璃钢和钢支架对敞开式水池进行密闭，利用管道抽吸保持微负压，将VOCS挥发性气体全部收集，根据管道局部负压监测实现自动调节吸气量，进而保证废气的可靠收集。收集后的尾气，利用碱洗去除H2S和氨，随后进入生物处理箱，利用填料上的微生物吸附分解尾气，实现无害化分解，处理后的尾气经风机 加压达标排放，棚化外罩及尾气管道材质均采用玻璃钢。

2 结论

结合焦化厂VOCS尾气产生的位置和成分最终采用源头控制，集中洗涤，废气回收的治理方案。

针对鼓冷、脱硫、硫铵等各区域半敞开式储槽产生的尾气进行封闭收集，分区域处理，处理后的尾气集中后由风机送入焦炉燃烧，尾气输送支管由开闭器进入焦炉燃烧系统。粗苯、油库等区域的封闭式储罐可以采用氮气密封，超压时放散尾气由呼吸阀旁路接支管送负压煤气系统，回收利用。接入点定为初冷器前，可以通过降温处理进一步去除废气中的萘，避免了后续设备萘腐蚀，此外，为保证安全须严格控制进入负压系统的尾气含氧量。污水处理区域酚氰废水池进行棚化密封处理，尾气经生化处理后排入大气。

经过该工艺处理后，整个化产区域没有VOCS排放点，基本实现“零”排放。由于焦化厂回收工艺流程、厂区布局各不相同，因此上述治理方案具有一定的局限性，只适用于文中所列焦化厂。