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    焦化行业废气处理方案设计
     

    焦化行业一般分为脱硫区、粗苯区、鼓冷区等区域,粗苯区一般采用催化燃烧废气处理设备

     

    项目风量:根据业主方提供的资料:需要治理的废气来源于脱硫区域和粗苯区域在生产过程中产生的有机挥发性废气,一般有三个区域、脱硫区、粗苯区、鼓冷区

     

    第三区域粗苯区:主要有再生槽、澄清槽、贫液槽、富液槽、换热槽、地下槽的罐顶约 DN80及DN65 排空阀散发的挥发性废气,废气的主要成分为苯、甲苯、二甲苯等,排放的废气温度约为35度,排放的废气非甲烷总烃浓度约为 400mg/m3,苯系物浓度约为 300mg/m3。排放的废气温度约为 30-40 度,各排放工段排放的形式为持续性排放,现废气未采用任何收集装置进行收集,无组织排放。第三区共有排放口若干个其中(贫油槽罐若干个,富油槽罐若干个、卧式粗苯中间槽若干个、回流槽若干个、粗苯分离器若干个、油气换热器罐若干个),收集系统采用300*300的方形不锈钢材质收集罩的非接触式收集方式(为保证安全性及不影响正常生产),设计风速约为6m/s,此风速可保证排放的废气收集效果达到95%以上,根据此风速及收集系统可计算出总风量。

     

     风量分析  (备注:所有废气管路及支管流速均按照 6m/s,正负差为 1m/s)

    根据洗脱苯区域工况及收集方式分析:按照《环境工程手册》管道风速按照6m/s 进行设计计算。收集系统采用300*300的方形不锈钢材质收集罩(集气罩统一使用Q235材质的方形集气罩)的非接触式收集方式(为保证安全性及不影响正常生产),第三区风量假设是30000m3/h

     

     根据我司废气治理经验和业主方废气特点,我司拟对产生的挥发性废气进行分别收集最后采用两套有机废气处理装置进行终端处理的综合处理工艺路线

     

    1.3、收集系统分析:

    根据贵司的生产特点和废气成分的性质,贵司废气为化工废气,废气中存在易燃、易爆成分并且存在腐蚀性气体成分。从废气处理系统安全运行的角度考虑,废气在管道输送过程 中与 管道内壁进行摩擦,为防止管道腐蚀及提高使用寿命,管道选择需有耐腐蚀和高寿命特性,根据行业经验,可选用Q235喷漆管件。

    根据车间各工段的生产情况,同时生产的废气支管道汇总后加装一个电磁控制风阀,以达节能减排、降低能耗的目的。

    1.4、设计制造标准

    本废气处理项目引用和参考的主要标准如下: 

    系统设计参考标准:

    l DB32/3151—2016《化学工业挥发性有机物排放标准》

    l GB1455493    《恶臭污染物排放标准》

    l GB3095         《大气环境质量标准》

    l GB18918-2002   《城镇污水处理厂污染物排放标准》

    l GB162972016  《大气污染物综合排放标准》

    l GBZ2-2002      《工作场所有害因素职业接触限值》

    l GBT14675     《空气质量恶臭的测定、三点比较式臭袋法》

    l GBT14678     《空气质量硫化氢、甲硫醇、甲硫醚、二甲二硫的测定气相色谱法》

    l GB12348        《工厂企业厂界噪声标准》

    l TJ3679       《工业企业设计卫生标准》

    管路输送设计规范

    GBJ19-87/(2001)《采暖通风与空气调节设计规范》

    检测控制系统参考规范

    l IEC439          《低压开关设备和控制设备组件》

    l IEC113          《电工技术图表》

    l IEC529          《外壳防护等级》

    l IEC158          《低压接触器》

    l IEC269          《低压熔断器》

    安全防爆参考规范

    《爆炸危险环境场所安全规定》

    l GBJ16-87        《建筑安全设计规范》

    构筑物物封闭加盖设计参考标准

    l GB50009-2001    《建筑结构荷载规范》

    l GB50017-2003    《钢结构设计规范》

    l GB50205-2001    《钢结构工程施工质量验收规范》

    l GB50011-2001    《建筑抗震设计规范》

    l GB50204-2002    《混凝土结构工程施工质量验收规范》

     

    1.5设计原则

    Ø 严格遵守国家及地方有关环保法律法规和技术政策,并符合当地环境保护有关规定;

    Ø 在保证臭气达标排放的前提下,最大限度地避免二次污染;

    Ø 设计的处理工艺运行稳定可靠,可调节性强,操作管理方便;

    Ø 考虑厂区整体布置规划,确保臭气处理设施与现有污水处理厂的布局协调、美观

    Ø 在臭气处理工艺设计中贯彻节能的原则,自动化程度高,便于维护管理和操作;

    Ø 尽可能的使用厂区原有水的原则;

    Ø 选用压力损失小的滤料类型,达到节能的目的;

    Ø 尽量减少占用空间,不影响污水处理厂的正常运行。

    1.7验收标准:按GB16171-2012《炼焦化学工业污染物排放标准》表5新建企业大气污染物排放浓度限值的标准。

    1.8出口浓度排放指标

          炼焦化学工业污染物排放标准GB16171-20125标准

    序号

    项目

    最高允许排放量(mg/m3

    15m高空排放标准

    单位

    标准

    1

    3

    6

     

    2.2

    2

    30

     

    \

    3

    硫化氢

    3.0

     

    \

    4

    非甲烷总烃

    80

     

    7.2

     

    二、废气处理工艺介绍:

    2.1、掩蔽法

    工作原理:采用更强烈的芳香气味与臭气掺和,以掩蔽臭气,使之能被人接收。

    适用范围:适用于需立即地、暂时地消除低浓度恶臭气体影响的场合,恶臭强度2.5左右,无组织排放源。

    优点:可尽快消除恶臭影响,灵活性大,费用低。 缺点:恶臭成分并没有被去除

    2.2、冷凝回收法:

    工作原理:冷凝法采用多级连续冷却的方法,使混合油气中的烃类各组分的温度低于凝点从气态变为液态,除水蒸汽外空气仍保持气态,从而实现油气与空气的分离,可回收有价值的有机物。

    优缺点:其关键部件压缩机和节流机构已全部实现本土化生产,投资和运行成本较低并切设备简单、自动化程度高、维护方便、安全性好、输出为液态油可直接利用等优点。但需要附属冷冻设备,系统流程相对复杂。

    适用条件:有机废气浓度高、温度低、风量小的工况,有回收价值的有机物,对于沸点太低的无法冷凝,处理效果不明显。

    2.3、稀释扩散法

    工作原理:将有臭味地气体通过烟囱排至大气,或用无臭空气稀释,降低恶臭物质浓度以减少臭味。

    适用范围:适用于处理中、低浓度的有组织排放的恶臭气体。 优点:费用低、设备简单。

    缺点:易受气象条件限制,恶臭物质依然存在。

    2.4、吸附法

    工作原理:利用吸附剂的吸附功能使恶臭物质由气相转移至固相。

    适用范围:适用于处理低浓度,高净化要求的恶臭气体。

    优点:净化效率很高,可以处理多组分恶臭气体。

    缺点:吸附剂费用昂贵,再生较困难,要求待处理的恶臭气体有较低的温度和含尘量。

    2.5、生物法:

    工作原理:利用微生物的生命过程把废气中的气态污染物分解转化成少或甚至无害物质。自然界中存在各种各样的微生物,几乎所有无机的和有机的污染物都能转化。

    优缺点:设备简单、能耗低、安全可靠、无二次污染等优点。

    缺点:不能回收利用污染物质。

    2.6、低温等离子体技术

    工作原理:介质阻挡放电过程中,等离子体内部产生富含极高化学活性的粒子,如电子、离子、自由基和激发态分子等。废气中的污染物质与这些具有较高能量的活性基团发生反应,最终转化为CO2和H2O等物质,从而达到净化废气的目的。

    2.7、直接燃烧法:

    工作原理:将有机废气引入燃烧室,直接与火焰接触燃烧,把废气中的可燃成分燃烧分解的一种方法。本法又分为不加辅助燃料和加辅助燃料两种燃烧类型。若废气中可燃污染物浓度高、热值大,仅靠燃烧废气即可维持燃烧

    温度(高于800℃)则选用前者。废气中可燃污染物浓度低、热值小,必须加辅助燃料才能维持燃烧温度(600~800℃)则选择后者。

    优缺点:直接燃烧法工艺简单、投资小管理容易,维护简单,可靠性高但需要的处理温度高,耗费燃料多,对安全技术、操作要求较高。

    适用条件:适用于高浓度、小风量的废气。

    2.8、光催化氧化:

    工作原理:光氧催化废气处理设备的技术是利用特种紫外线波段(C波段),在特种催化氧化剂的作用下,将废气分子破碎并进一步氧化还原的一种特殊处理方式。废气分子先经过特殊波段高能紫外光波破碎有机分子,打断其分子链;同时,通过分解空气中的氧和水,得到高浓度臭氧,臭氧进一步吸收能量,形成氧化性能更高的自由羟基,氧化废气分子。同时根据不同的废气成分配置多种复合惰性催化剂,大大提高废气处理的速度和效率,从而达到对废气进行净化的目的。

    适用条件:适合处理有机废气的范围广,处理效率高。

    2.9、废气洗涤塔:

    工作原理:洗涤塔是废气处理技术,对工业废气如酸雾废气处理、碱雾废气处理和油漆废气处理、喷漆废气处理、有机废气处理的吸收溶解、化学废气吸附、氧化还原、酸碱中和有明显功效,达到国家工业废气排放标准。

    适用条件:适合处理有机废气的范围广,处理效率高,广泛用于喷漆房、喷漆车间、烤漆房等行业。

    2.10、热力燃烧法:

    工作原理:使用蓄热式热力氧化炉RTO进行处理有机废气,可以达到高效节能的双重效果。

    适用条件:适合处理有机废气的范围广,处理效率高,广泛用于涂布、印刷、喷涂、医药等行业。

    2.11、水吸收法

    脱臭原理:利用臭气中某些物质易溶于水的特性,使臭气成分直接与水接触,从而溶解于水达到脱臭目的。

    适用范围:水溶性、有组织排放源的恶臭气体。

    优点:工艺简单,管理方便,设备运转费用低产生二次污染,需对洗涤液进行处理。

    缺点:净化效率低,应与其他技术联合使用,对硫醇,脂肪酸等处理效果差。

    12、吸附、催化燃烧法:

    工作原理:此法采用蜂窝状活性炭吸附,在活性炭接近饮和后引入热空气进行脱附、解析,脱附后废气引入催化燃烧床无焰燃烧,将其彻底净化。

    优缺点:综合了吸附法及催化燃烧法的优点,热气体在系统中循环使用,大大降低能耗,具有运行稳定可靠、投资省、运行成本低、维修方便等特点。

    适用条件:适用于大风量、低浓度的废气治理,是目前国内治理有机废气较成熟、实用的方法。

    综上所述,结合贵公司实际情况及我公司几个焦化厂废气项目实施经验,我们

    使用:碱洗喷淋  》   水冷喷淋  》  油污净化除雾器   》活性炭吸附脱附浓缩 》催化燃烧    》风机    》 20米高烟囱高空排放 的工艺来处理粗苯区废气。

    相比单个的冷凝或燃烧来说,经过碱洗和水冷和除雾后废气浓度大大减少,活性炭的使用时间可以成倍增加,大大降低了整个系统的运行成本,而且安全性更高。

    2、本项目废气处理工艺选择

    本项目采用催化燃烧装置与冷凝技术的结合使用

      1、在各个粗苯罐的排气口处将产生的废气进行收集,然后废气会进入碱洗塔,先将收集后的废气除尘、降温、除油污,用碱洗的办法来中和部分酸性气体H2S,HCL

      2、经过碱洗塔的废气温度此时已降到常温10-20℃左右,将常温状态下的相对干净的气体通入水冷式喷淋塔再进行冷却,进一步降低废气温度。水冷式喷淋塔与普通水喷淋塔不同的是水箱内用来喷淋的水和制冷机进行连接,可以持续保持在相对稳定的水温(5-10℃)流经塔内的气体充分与两层雾状的冷水接触,可迅速冷却到6-8度,苯的沸点是7度,此工艺能冷却约50%左右的苯,因为苯的密度是0.88 g/cm3,比水轻,可以使用浮式分离器来分离收集,水箱内的苯分离后,水经过过滤网过滤掉残渣,再通过制冷机冷却再次被水泵抽到塔内进行雾化形成循环。

    3、经过水冷的废气经过特制的油污净化和除水雾装置,将经过两级喷淋后残存的水雾及油污吸收,相对干燥的废气经过活性炭吸附脱附进行浓缩,浓缩后的废气进入燃烧炉燃烧后,生成水和CO2通过烟囱排放。

    21 处理工艺流程如下:第二系统脱硫区

     ◇ 碱洗塔

    在主管中,各个不同浓度的气体不断混合,将气体内的介质均匀的混合,将硫化氢及氯化氢等酸性气体与碱洗塔中的碱液NaOH持续进行酸碱中和反应,处理掉大部分酸性气体以保证后续催化燃烧装置中的催化剂不会因CLS等元素的存在而发生中毒现象,将废气中部分粉尘通过水喷淋方式过滤掉并降低从各种罐体中排放出的废气温度,使其不会因高温影响后续废气处理设备。

    ◇ 离子除雾及油污过滤器

    为了防止灰尘进入到活性炭吸附+催化燃烧装置系统,以确保处理系统的气源干净、无颗粒;过滤框采用金属网制成框加架,内夹过滤材料,过滤器安装在金属箱体内,定期更换。过滤材料采用中效过滤框采用金属 网制成框加架,内夹过滤材料,过滤器安装在金属箱体内,定期更换。过滤材料采用合成 纤维无纺布和铝复合物制成褶皱状,具有通风量大、阻力小、容尘量大等特点;过滤段上装有压差计(指针式),当设备内部压差超过 300-350Pa 时,提示清理或更换;

     

    活性炭吸附+催化燃烧主要包括三部分:吸附气体流程、脱附气体流程、控制系统,详见上图的工艺流程图2。

    吸附气体流程:待处理的有机废气由风管引出后进活性炭吸附床,气体进入吸附床后,气体中的有机物质被活性炭吸附而着附在活性炭的表面,从而使气体得以净化,净化后的气体再通过风机排向大气。

    脱附气体流程:当吸附床吸附饱和后,停止主风机;关闭吸附箱进出口阀门。启动脱 附风机对该吸附床脱附,脱附气体首先经过催化床中的换热器,然后进入催化床中的预热器,在电加热器的作用下,使气体温度提高到 300℃左右,再通过催化剂,有机物质在催化剂的作用下燃烧,被分解为 CO2 H2O,同时放出大量的热,气体温度进一部提高,该高温气体再次通过换热器,与进来的冷风换热,回收一部分热量。从换热器出来的气体分两部分:一部分直接排空;另一部分进入吸附床对活性炭进行脱附。当脱附温度过高时可启动补冷风机进行补冷,使脱附气体温度稳定在一个合适的范围内。活性炭吸附床内温度超过报警值,自动启用火灾应急自动喷淋系统。

    3 控制系统:控制系统对系统中的风机、预热器、温度、阀门进行控制。当系统温度达到预定的催化温度时,系统自动停止预热器的加热,当温度不够时,系统又重新启动预热器,使催化温度维持在一个适当的范围;当催化床的温度过高时,开启补冷风阀,向催化床系统内补充新鲜空气,可有效地控制催化床的温度,防止催化床的温度过高。此外,系统中还有阻火器,可有效地防止火焰。

    日期:2019-2-23   阅读:1150次