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案例分析 扬州某石化企业VOCs废气处理解决方案

  目前,传统的乙烯法EO/EG(环氧乙烷/乙二醇)装置产能为200/500万t/a。EO(环氧乙烷)常压下沸点较低(10.7℃),易燃易爆,不宜长途运输,因此很多厂家都以EO/EG联产的方式生产。EG(乙二醇)主要用于制聚酯涤纶、聚酯树脂、吸湿剂、增塑剂、表面活性剂、合成纤维、化妆品和炸药,并用作染料、油墨等的溶剂,配制发动机的抗冻剂,气体脱水剂,也可用于玻璃纸、纤维、皮革、粘合剂的湿润剂。可以看出,乙二醇在化工生产中占据着非常重要的作用。

  面对良好的市场前景,扬州某石化厂投资建设年产40万吨(当量)EO/EG(环氧乙烷/乙二醇)项目,该厂2015年EO/EG装置正式投产。但该项目生产时,会产生大量废气,包括:环氧乙烷、氢气、二氯乙烷和高浓度的碳氢化合物。高浓度废气的风量较低,质量流率颇高。此外,该厂的另一个制程排气风量较大,浓度较低。为了达到环保要求,该公司决定采购焚烧设备来处理VOCs废气。

  众多的竞争者提出将高浓度废气和低浓度废气混合起来一起采用焚烧炉处理,但恩国环保提出疑议,认为两股废气混合起来会有爆炸的危险,主张将两股废气分别处理。经过全面的技术评估,恩国环保从众多竞争者中脱颖而出,赢得了该项目。根据废气的特殊工况,恩国环保选择了直燃式焚烧炉(DFTO)对高浓度VOCs废气进行处理,考虑到整套系统的安全运行成本,菲律宾沙龙,恩国环保配备了余热回收装置。选用催化式焚烧炉来处理低浓度废气,最大程度上减少压损,降低风机的负载,节省了电能。同时,恩国环保组织各方人员共同召开了HAZOP会议,对项目执行过程中可能出现的风险进行全面详细的评估,并提出有针对性的应对措施。

  高浓度废气处理整套系统为:DFTO+余热锅炉+骤冷塔+碱洗塔,去除破坏率达99.9%以上,余热锅炉吸收高温清洁气的热量,产出大量蒸汽。

  VOCs废气浓度高、风量小,选用直燃炉处理时,在废气入口混合箱处加入了稀释风。稀释风提供了废气燃烧时所需的氧气。由于废气中含有一定浓度的氧气,在进入DFTO之前,氧气的浓度必须控制在5%以内,以防止爆炸或者回火。所以在废气入口风管处加装了氧气侦测仪,在氧浓度过高时报警。

  废气当中含有一定量的二氯乙烷和水汽,考虑到一定的腐蚀性,炉子内部涂有耐酸泥涂层,保温材料用的也是耐酸蚀的陶瓷纤维棉。二氯乙烷燃烧后会产生HCl,DFTO炉燃烧过后的高温清洁气要进入余热锅炉进行余热回收,因为HCl对锅炉的腐蚀性,所以将锅炉出口温度控制在一定温度以上,以防HCl在锅炉内结露腐蚀锅炉。

  系统中余热锅炉每小时产10吨左右的蒸汽,蒸汽压力约为14公斤,并入业主厂区蒸汽主管网,用于厂区制程和供热。高温清洁气经过余热锅炉回收热量后,温度降到150℃,其中含有HCl需经过碱洗塔后处理。由于碱洗塔的熔点只有100℃左右,所以150℃的烟气不能直接进入碱洗塔。恩国环保在余热锅炉出口后加了一个骤冷塔,哈氏合金材质,不仅耐高温,而且耐HCl腐蚀。骤冷塔中通入厂区用水,里面配有喷头,喷淋降温将150℃的烟气降至50℃左右,然后进入碱洗塔。同样,碱洗塔中也有多组喷头,喷淋出碱液和含有HCl的烟气充分接触发生中和反应。

  在碱洗塔下游,还配备了一个高位水槽,水槽中储满大量的水。系统跳机后,大量的水会自动注入碱洗塔及骤冷塔。这样就防止了碱洗塔损坏设备,保证了整个系统稳定安全的运行。

  系统风机在整个系统的末端,这样可以使整个系统处在负压的状态,防止废气从装置中泄露出来。系统风机和烟囱同样使用了防腐材质。余热锅炉产出的蒸汽不仅质量高,而且连续稳定,不到两年的时间,业主就回收了成本。

  低浓度废气处理系统:催化式焚烧炉,触媒采用的是蜂窝陶瓷为基底的贵金属催化剂。

  系统入口废气的温度为60℃,废气催化氧化反应后会放出大量的热,为了回收这部分热量,恩国环保在废气入口加装了一个不锈钢管壳式换热器,回收触媒出口烟气的热量来预热入口废气,减少了辅助燃料的消耗,降低了运行成本。

  该厂正式投产后,恩国环保的两套装置安全良好运行,有效地处理了厂区废气,达到环保排放标准。

  为保护和改善大气环境,加强固定污染源挥发性有机污染物排放建设项目环境保护监督管理工作,加强固定污染源挥发性有机污染物排污许可证申请、核发和排污许可执行与监督管理工作,特制订此技术规范。