凌钢焦化厂VOCs治理工艺

聂娟

（凌源钢铁集团设计研究有限公司，辽宁朝阳 122500）

引言

VOCs 是在常温常压下易挥发的有机固体或液体，挥发性有机混合物对人体有刺激作用，其中的烯烃和芳香烃化合物，在大气中的光合作用下还可以和NOx发生反应形成化学烟雾，造成二次污染。为进一步提升大气污染防治水平，改善区域环境质量，VOCs治理尤为重要。

焦化厂化产工段焦油、粗苯、废水等物料的转运、储存过程中装置、槽罐排放逸散的气体，可视为VOCs 废气，会造成环境污染。因此需对这些化产区域的逸散气体进行回收治理，以满足国家执行的焦化行业排放标准，同时改善现场职工的工作环境，确保职工的职业健康。

1 焦化VOCs废气治理工艺介绍

目前国内外焦化行业VOCs 废气治理，通常采用化学洗涤、焚烧、煤气负压管道吸收、集中收集处理进入焦炉燃烧系统等工艺。根据其技术特点，现将各类技术方法比较如表1所示。

焦炉燃烧是将尾气中的VOCs 组分通过燃烧，最终转变为无害的二氧化碳和水的方法。该方法工艺简单，操作方便，净化效率高，无二次污染，还可消烟、除臭，一般用于处理大风量、低浓度有机废气。化产VOCs 尾气中除含有苯等有机废气外，还含有H2S、NH3等无机废气，所以采用燃烧法治理化产尾气时，需对尾气进行处理，去除H2S、NH3等无机废气。送入焦炉燃烧后的烟气进行脱硫脱硝处理去除NOX和SO2。

负压回收是将收集后的化产VOCs 直接引到鼓风机前煤气负压管道内，利用煤气净化系统对VOCs 尾气进行净化回收。化产区域VOCs 均来源于煤气净化过程，将化产VOCs 重新引入煤气净化系统既经济合理、又治理彻底，真正实现了化产VOCs 零排放，是焦化行业化产VOCs 治理的主流工艺之一。该方法需控制VOCs 中的氧含量，防止过量的氧进入煤气净化系统，带来安全隐患，故需采取有效的安全控制措施，且仅可处理设备密封状况较好的排放点。由于部分生产工艺的尾气中本身就含有较高的氧，因此该工艺只能作为一种辅助工艺方法使用。

表1 VOCs废气治理工艺对比

2 凌钢焦化VOCs治理工艺

2.1 治理工艺选择

凌钢焦化各区域VOCs废气类型见表2。根据表2 所列每个区域的逸散气体的特点，并结合表1中工艺技术方法，最终确定治理方案为：洗涤吸收+焦炉燃烧技术与洗涤吸收+负压回收技术相结合。

表2 各区域VOCs废气类型及来源

2.2 洗涤吸收+焦炉燃烧技术

2.2.1 基本工艺路线

将各区域密封性较差的设备、槽罐逸散气预处理之后汇总到主管，通过主管进入除雾填料塔，经过除雾的废气通过主风机被输送到焦炉地下室，再通过地下室两条主管上的支管直接进入焦炉废气盘配风通道与空气混合进入焦炉燃烧室进行燃烧，燃烧后的尾气通过焦炉烟气系统进行排放。工艺图见图1。

废水区域距离其他区域较远，需采用小风机来调节分区域收集管吸力外，其他区域均采用调节阀来调节分区域收集主管的吸力。在主风机主管设置气体分析仪，可以检测可燃气体组分，当主风机管道气体分析仪报警时（设定每种组分报警线为其爆炸下限的20%），通过联锁系统，主风机出口进焦炉主管切断阀紧急切断，同时打开紧急放散阀进行放散。之后再通过分区域流量显示、压力显示快速判断故障区域，检修处理完毕后及时恢复系统。

图1 洗涤吸收+焦炉燃烧工艺

在风机进口设置除雾填料塔（填料选择大块焦炭，不产生危险废弃物），将废气中少量的水份、油类杂质去除，既能够保护风机，也有效保证焦炉配风的清洁，在主风机出口管道上设置水封阻火器，进入焦炉废气盘时不影响焦炉生产。

2.2.2 鼓冷区域半密封储罐VOCs气体治理

根据就近原则，介质相同、槽位就近的设置成一组，每组通过一根主管进行收集，各收集主管收集的逸散气汇总后，需进行预处理。预处理系统首先采用横管冷却器将逸散气冷却至30℃左右，去除油类和萘及氨气等物质（利用了焦化行业初冷器的原理：气体上进下出，低温水下进上出，上部冷凝的大量氨水、焦油、萘等混合液能够将冷却管冲洗，确保在一定时间内不需要对冷却器横管进行清洗，提高换热效率），再送往硫铵区域洗涤塔洗掉尾气中含有的少量氨气。预处理后的逸散气再通过区域主管进入缓冲罐，除去少量的夹带液，同时平衡压力后，送到风机主管区域。各槽顶设置压力表，通过各收集主管的压力表和调节阀连锁确保各槽内的微负压（-100 Pa左右），预处理后的逸散气在除掉了焦油类、萘等易堵塞的物质后，之后的相关管道就可以不需要设置夹套保温管道，只需要设置双侧蒸汽保温管道进行适当伴热保温，一定程度上也节约了成本，减少投资。

2.2.3 硫铵区域VOCs气体治理

硫铵区域的VOCs 尾气成分主要是微量酸气，由于平时需要对槽内的酸焦油进行处理，设备敞口比较多，逸散气收集困难，因此需要对各槽罐进行密封处理。槽顶设置压力表，各槽罐、设备放散气通过收集主管收集汇总，经水洗填料塔洗涤预处理，除去尾气中含有的酸气，最终由风机送焦炉燃烧。

2.2.4 废水处理站VOCs气体治理

针对废水站的VOCs 处理，采用先收集，再处理后燃烧的方案。首先根据各个池子的功能、现场操作检修的特点，设计不同形状规格的罩子：一是不需要操作的或者操作频率较低的为一类；二是对于平时需要观察、操作、设备需要检修的分为一类，这类罩子必须易于观察、操作、检修，特别是检修设备的进入，做成操作房式的罩子，加装门窗以及设备检修窗口，有利于后面的生产工作的正常进行。

收集到的VOCs 通过风机集中送到洗涤塔进行处理，处理后的气体在送到焦炭除雾塔除雾后在经主管风机送入焦炉废气盘燃烧配风。

2.3 洗涤吸收+负压回收技术

2.3.1 基本工艺路线

粗苯、冷鼓区域密封较好的槽罐及设备逸散出的VOCs 通过收集进入混合气体缓冲管后，接入初冷器前的煤气负压管道。在进初冷器负压管道之前，设置含氧检测仪，对混合气体含氧进行监测，当含氧超过设定值时，与其连锁的调节切断阀立即切断，停止进入负压管道，各区域槽罐恢复到使用呼吸阀自然呼吸。当故障解决后，再恢复进入负压管道，确保回收车间的安全生产。

2.3.2 粗苯区域VOCs气体治理

粗苯区域逸散气体主要是苯类物质，尾气收集比较容易，但是安全风险较大，因此，对每台设备尾气收集，要求管道设置阻火器进行防火，确保安全。

在粗苯域设置洗油洗涤塔，采用贫油油将VOCs 中的苯类物质通过洗涤除去并回收，将含苯气体控制在粗苯区域（粗苯区域防火级别高于其他区域），确保安全之后再汇总到负压缓冲罐。

为了防止空气进入苯类油槽内，需在槽顶设置充氮系统，VOCs 逸散气收集时可能会导致槽内压力低于50 Pa，此时充氮系统由调节阀打开，及时向槽内充入氮气；当油槽压力达到300 Pa 时，调节阀及时关闭，防止充入过量的氮气影响焦炉生产。此系统既确保苯槽内不进空气，又不影响焦炉生产。

2.3.3 鼓冷区域密封槽罐VOCs气体治理

鼓风区域密封性较好的设备如焦油槽、氨水槽等。这些槽可以通过一根主管进行收集，主管压力通过压力表和调节阀连锁进行调节。收集后的气体直接进入区域的负压缓冲罐，之后在进入初冷器前焦炉煤气负压管道。

为防止萘等易结晶物质堵管道，管道全部采用蒸汽夹套管，安装时特别注意法兰连接、弯头等容易结晶堵塞的地方，每条主管设置蒸汽辅助吹扫。

3 结论

根据凌钢焦化生产的特点及尾气成分，采用洗涤吸收+负压回收与洗涤吸收+引焦炉燃烧相结合工艺对化产区域VOCs 废气进行治理。该技术不但除去了废气中的有机物，同时回收了工艺过程中挥发出的苯系物。经过不同工况装置运行证明，该工艺分离与净化技术成熟、投资少、运行费用低、处理效果好、操作简单、易于控制、灵活、环境污染小、气源适应范围宽，整个VOCs 系统处理过程中不产生二次污染没有固废、液废的产生，满足环保排放要求。