京唐西山焦化厂VOCs的治理及分析

马建超，郭振东 (河北省唐山首钢京唐西山焦化有限责任公司，河北 唐山 063210)

0 引言

挥发性有机物（简称VOCs），是工业污染中常见的一类污染物，是近地面臭氧和二次有机气溶胶生成的重要前体物，对大气环境质量以及光化学污染等有重要影响[1-2]。焦化厂在化工区域主要产生VOCs气体，VOCs气体主要包括焦油气，苯气，洗油气，氨气等易于挥发到空气中的烃类、酮类、醛类、脂类、酚类等有机物[3]。近年来随着国家对环保管控措施的进一步加强，焦化厂现场异味治理被越来越多的企业重视起来，此外，这些挥发性气体对人体也容易造成严重的伤害。因此，焦化厂化工区域的VOCs治理是一项利国利民的优秀工程。

现阶段，国内对VOCs的治理主要包含以下三种措施：吸收回收法，燃烧法，以及生物处理法。三种方法各有优缺点，适用场所也各有特点。

首钢京唐西山焦化有限责任公司焦化厂拥有4座70孔7.63米顶装焦炉，年产焦炭382万吨。生产品种有冶金焦、焦油、粗苯、硫铵、焦炉煤气等。投产以来，化工区域设有4套VOCs气体氮封回收装置，分别为油库区域、鼓冷槽区、粗苯区域、脱硫区域各一套。近年来随着国家环保法对企业VOCs的进一步严格要求以及建厂10余年来设备的老化，现场VOCs气体氮封回收装置已不能满足现有要求。因此，京唐西山焦化厂通过设计院一起交流最新技术，对整个化工区域的VOCs现场异味治理进行了进一步改造完善，改造完善后现场异味治理明显。现将京唐西山焦化厂VOCs的治理情况进一步介绍说明，为同类企业的VOCs治理提供参考。

1 化工区域原有VOCs气体治理措施及问题

1.1 原有VOCs气体的治理措施及流程

自2007年投产以来，焦化厂化工区域分别有4套VOCs气体集中收集装置。分别为：鼓冷槽区VOCs气体通过氮封装置集中进入一步电捕后煤气鼓风机前负压煤气管道；油库区域各槽罐VOCs气体通过氮封装置集中进入一步电捕后煤气鼓风机前负压煤气管道；粗苯区域各槽罐VOCs气体通过氮封装置集中进入二步电捕后煤气鼓风机前负压煤气管道；脱硫区域各槽罐VOCs气体通过氮封装置集中进入一步初冷器前负压煤气管道。

1.2 原有VOCs气体回收系统运行中存在的问题

1.2.1 原有VOCs管道设备老化问题

所有VOCs管道设备运行已经10余年之久，管道均为普通碳钢材质，内部腐蚀堵塞严重，影响VOCs系统的正常使用。因此造成化工区域现场异味不能明显。

1.2.2 原有鼓冷VOCs管道设计存在缺陷问题

原鼓冷VOCs管道长时间运行后内部容易积萘，因此造成部分管道腐蚀堵塞，无除萘设备和手段，因此影响VOCs系统正常运行。

1.2.3 化工部分区域VOCs气体未进入VOCs回收系统

化工硫铵区域以及鼓冷部分区域如焦油中间槽，预分离器，地下放空槽等多处VOCs气体含量低的设备设施，现场只有呼吸阀或直接对空排放。这些VOCs气体虽然量不大，却也是化工现场产生异味的一个因素。

1.2.4 现场部分重大危险源储罐没有独立氮封装置

随着近年来安全管理的不断升级，原VOCs气体氮封设计已经不符合最新的安全管理要求，油库区域粗苯罐，粗苯区域的粗苯中间槽都是与所属区域的其他槽罐共同使用一个氮封系统，存在一定的安全隐患风险。

2 化工区域针对原有VOCs系统的问题进行的进一步改善

2.1 原有VOCs管道设备老化问题的改善

针对原有VOCs管道设备老化以及各种泄漏的问题，化工区域自2020年开始，先后对鼓冷槽区集中放散管道，粗苯至鼓冷区域集中放散管道，油库至鼓冷区域集中放散管道进行了更换。管道材质从原来的普通碳钢管道更换为304不锈钢管道，新管道更换后，因管道腐蚀而造成的泄露问题得到了明显的治理。

2.2 原有VOCs管道设计存在缺陷问题的改善

针对原鼓冷VOCs管道长时间运行后内部容易积萘的问题，通过与设计院结合，在对原VOCs管道进行更换时，增设氮气加热器装置，此外，预留一个氨水冲洗点。通过投用氮气加热器装置，能较好的将槽区集中放散管道内部积萘问题解决。当问题进一步恶化时，还能通过预留的氨水冲洗点接氨水对管道进行热冲洗。目前鼓冷槽区新集中放散系统运行情况良好。

2.3 化工部分区域VOCs气体未进入VOCs回收系统的改善

随着环保形势的严峻，之前一些含VOCs气体浓度较少，氧气浓度及氮气浓度较多的气体，也需要进一步进行治理。通过分析气体成分以及与设计院的结合，化工区域对硫铵及鼓冷部分未治理的VOCs气体产生源头进行了重新设计改造。对硫铵区域满流槽进行封闭的同时，将硫铵满流槽、母液储槽、蒸氨放空槽、饱和器大放散以及硫铵楼内离心机和结晶槽等设施产生的逸散气统一连入一根集中回收管道，通过两台风机（1开1备）抽气加压后送入脱硫区进一步处理。将鼓冷区域地下放空槽、焦油中间槽、预分离器、超级离心机渣子槽这些设施产生的逸散气统一连入一根集中回收管道，通过1台风机抽气加压后送入脱硫区域进一步处理。脱硫区域增设一台抽气风机将两路VOCs气体汇总加压后送入燃烧炉进行燃烧处理。分别调整硫铵及鼓冷两区域的风机吸力，将硫铵处风机入口吸力控制在 -0.8～-1.5 kpa。将鼓冷处风机入口吸力控制在 -0.2～-0.6 kpa。保证进入燃烧炉逸散气风量满足燃烧要求的同时，确保燃烧炉后酸气含氧量小幅上升，但始终控制在5～8%之间。运行正常后，将入燃烧炉及制酸风机出口放散切断阀挂“自动”。鼓冷区域和硫铵区域逸散气风量达到2 400 m3/h左右，管道设置蒸汽伴热，防止温度过低，管道内沉积焦油、萘和一些铵盐物质堵塞管道，同时鼓冷、硫铵，脱硫制酸区域均设置蒸汽吹扫点，必要时可以进行蒸汽吹扫，在逸散气入燃烧炉前设置阻火器和自动调节阀及放散口，便于调节逸散气和空气的入炉配比。

通过此法，作业现场的异味得到了明显改善，具体流程及逸散气中各项化验指标如图1、表1所示。

表1 逸散气各项成分化验指标

图1 鼓冷硫铵逸散气治理流程图

此外根据风险辨识及风险评估等手段，对鼓冷区域水封产生的VOCs气体进行辨识后，统一进行收集引入一步初冷器后电捕前负压煤气管道内。通过与设计院合作，新增油库装车平台VOCs气体回收装置，VOCs气体通过管道与原油库集中放散管道合并后统一进入一步电捕后风机前负压煤气管道。

2.4 现场部分重大危险源储罐氮封装置的改善

油库苯罐及粗苯区域的粗苯中间罐属于重大危险源，按照最新的安全标准要求，重大危险源的集中放散氮封系统应该单独设置，不能与其他集中放散系统共用。因此，2021年，化工区域通过与设计院结合一起对重大危险源的VOCs气体氮封装置进行了改造升级。改造后油库罐区由共用一套氮封装置改为两个苯罐单独增设一套氮封装置，焦油罐、洗油罐共用一套氮封装置。粗苯区域粗苯中间槽单独增设一套氮封系统。

3 结语

经过几年的不断改造，首钢京唐西山焦化部的VOCs气体系统工程初见成效，现场的异味得到了明显的改善，即改善了职工的工作环境，又满足了环保各项规定的要求。此外，首钢京唐西山焦化部对油库区域及粗苯区域的VOCs气体引入负压煤气管道的治理方式，也间接回收了高附加值的苯，实现了一部分的增收效益同时，降低了现场安全风险。