论化工生产过程中的尾气处理方法与技术

发表时间:2020/8/28   来源:《科学与技术》2020年9期   作者: 马庆哲
[导读] 随着经济和各行各业的快速发展,尾气处理问题一直困扰着现代化工生产行业

         摘要:随着经济和各行各业的快速发展,尾气处理问题一直困扰着现代化工生产行业,而早期处理方法相对单一,且技术水平有限,因此处理效果不达预期标准。但结合现代尾气处理技术,化工生产行业应当建设系统性的尾气处理方案,且采用先进技术来提升处理效果,实现全覆盖、高深度处理目的。
         关键词:化工生产;尾气处理;处理方案;技术措施
         引言
         由于储罐在收储过程中会产生大呼吸,随环境温度变化会产生小呼吸,储罐呼吸产生的废气通过呼吸阀排入大气,对大气产生一定的影响。中石化安庆分公司根据《石化行业挥发性有机物综合整治方案》(环发〔2014〕177号),苯、甲苯、二甲苯等危险化学品应在内浮顶罐基础上安装油气回收装置等处理设施这一要求,对安庆石化储运部现有涉有苯、乙苯、苯乙烯、丙烯腈等15台化工料储罐的尾气进行了收集,并采用“低温柴油吸收+催化氧化”的尾气回收处理技术进行治理。这15台化工料储罐包括苯乙烯拱顶罐4台,乙苯内浮顶罐3台,苯内浮顶罐3台,脱氢液拱顶罐1台,烃化液内浮顶罐1台,抽提原料(含苯汽油)内浮顶罐1台,丙烯腈内浮顶罐2台。尾气回收处理装置的处理规模为450Nm3/h,最大处理量为500Nm3/h。
         1尾气脱碳工艺影响因素分析与优化
         1.1脱碳尾气量
         脱碳尾气量指进入吸收塔需要被脱除的尾气总量。在吸收塔压力2.469MPa、贫液闪蒸槽温度98.52℃的条件下,脱碳尾气处理量越小,净化气中CO2体积分数越少;脱碳尾气超过6.50×105m3/h时,净化气中CO2体积分数明显增加;而超过6.80×105m3/h时,净化气中CO2体积分数明显增加,且易造成吸收塔发生液泛现象。因此,脱碳尾气处理量不宜超过6.80×105m3/h。
         1.2闪蒸槽温度
         通常提高温度会使反应速率加快,但CO2吸收反应属于放热反应,高温会使平衡转化率降低;同时该装置为联合操作,再生塔温度太高会使吸收塔温度变高而不利于吸收,再生塔温度太低将使溶液无法彻底再生。溶液循环系统测温点较多且受压力变化影响也较大,由于贫液闪蒸槽压力变化不大,且贫液对净化气中CO2体积分数起到决定性作用,故取该测温点为分析温度点。
         2尾气处理工艺技术内容
         尾气回收工艺是通过使用回收装置,在化工生产的过程中,将硫、氮等酸性气体进行尾气处理,达标后排放。尾气中的SO2通过装置加热过程中,会被催化反应,进而被吸收利用。在吸收的同时,还会与原有气体产生化合反应,生成硫化物—硫化氢。有机硫在水解后,尾气回收装置中原有的一部分气体会通过燃烧甲烷获得,而尾气中的硫化量的浓度已经符合排放标准,完成了化工生产的尾气处理。尾气回收装置主要是针对硫、氮等气体的回收,是指化工生产过程中产生的硫磺等有害气体,通过处理后,气体中的酸性被大量去除,达到排放标准,直接排放到大气中。这种还原处理方法,主要是应用了分级别处理方法,首先通过加氢反应来脱除尾气中的硫气体,然后通过燃烧炉处理硫气体。待到硫气体燃烧过后,通过激冷降温的方法来处理尾气。由于大量的尾气被送到冷凝区域处理,通过燃烧再生塔中的蒸汽,会再次送到硫燃烧炉中加热处理。而剩余的尾气,则送达焚烧炉中燃烧,直接排放到大气中。通过这样一整套的尾气处理工艺流程,化工生产中的尾气最终会通过烟气排放系统直接排放,能够有效避免大气污染。
         3化工生产过程中的尾气处理技术措施
         3.1催化技术
         催化技术是一种利用化学物质之间的化学反应,使尾气中有害的化学物质转变为无害物质的尾气处理技术,某种程度上具有尾气净化效果。应用当中,首先根据尾气分类结果,选择相应的催化剂,其次将催化剂应用于尾气搜集系统当中,通过催化剂与尾气化学有机物质的化学反应转化,使有害物转化为无害物,最终排放即可。

此外,催化技术的应用在现代大部分化工生产当中不能作为主要尾气处理技术,因为任意催化剂只支持单一的化学反应,面对尾气中的大量化学物质,可能会起到负面效果,因此必须慎用,但如果化工生产为医药化工,则可以将其作为主要趋合理激素和,因为医药化工中尾气内化学物质种类较少,通过分类可以避免催化技术的缺陷。
         3.2低温柴油吸收段吸收介质问题
         按照“低温柴油吸收+催化氧化”技术推荐的吸收油正常为直馏柴油,但由于受到化工料罐区周边实际情况的限制,本套尾气回收装置采用催化柴油为吸收油。催化汽油的闪点小于45℃,使得低温柴油吸收塔在完成吸收化工料罐区尾气中重组份如苯、乙苯、二甲苯等物质的同时,挥发出部分轻质组份,进入后续均化和氧化环节,会增大该环节的处理负荷,甚至造成均化罐入口总烃浓度高于柴油吸收塔入口尾气总烃浓度。吸收油流量及温度的调整:在对吸收油流量和温度多次对比之后,本装置的贫油流量从20t/h调整至该套装置的联锁下限15t/h。在制冷机组最小负荷下,保持贫油进塔温度为8℃。
         3.3尾气生产装置的维护保养措施
         为进一步确保尾气处理装置的处理效果,技术人员需要进行必要的设备养护,来保证装置的使用效果。由于尾气加氢装置的工艺属于一种特定的措施,工作过程中,会存在着很多问题。因此,需要对反应器进行定期的养护,来逐渐改善生产的工作条件,提升硫的回收效率,使尾气达标后排放。对生产装置进行养护,首先要将反应器调整到正常工作状态,确保各个工作区域能够正常运行,同时要对气体交换区域进行维护,满足其理论上的加热设计温度,保证加氢反应的正常运行,并将会含有硫气体的尾气,转换为硫化氢,还原气体成分,得到硫化合物。
         3.4装置能耗优化问题
         化工料罐区尾气回收处理装置的能耗组成主要是贫、富液泵运行电耗、吸收剂制冷机组的能耗、液化压缩机和催化风机运行电耗以及电加热器的能耗。可开展的下一步工作有:停运贫液泵,贫液直接从生产装置进罐区的进料线上引入尾气处理装置;进一步优化制冷机组运行方式,降低制冷机组的能耗;对反应器的保温进行整改,降低反应器散热,提高废弃换热器的效率;进一步提高装置处理尾气量,将航煤装车尾气引入系统,提高电加热器的加热效率,从而降低能耗。
         3.5生物技术
         生物技术是最近新兴的尾气处理技术,其主要借助水中微生物的生物反应来实现尾气处理,即首先通过尾气搜集系统将尾气集中,其次采用水解原理将尾气中可溶物质转化为水解物,最终将水解物导入生物池,利用生物池内微生物的习性等生物反应特征来吸收水解物即可。这种方法具有良好的环保效果,可循环利用价值加高,但目前主要缺陷在于水资源消耗量较大,即微生物的存活依赖于水,而将水解物排放于水中会造成一定程度的污染,反复如此会导致水体不支持微生物生存,因此必须要经常更换水。
         结语
         综上所述,文章对化工生产过程中的尾气处理方法与技术进行了分析,通过分析得到结论:阐述了化工生产过程中的尾气处理方案,分析了方案中的常用方法以及配套系统设计,两者结合下可使各处理方法能效充分发挥;结合现代研究结果,提出了尾气处理技术,阐述了各项技术的基本原理、处理方式及注意事项,在选择技术时必须根据实际条件来进行选择。
         参考文献
         [1]GB20950-2007,储油库大气污染物排放标准[S].
         [2]GB16297-1996,大气污染物综合排放标准[S].
         [3]GB14554-1993,恶臭污染物排放标准[S].
         [4]GB31570-2015,石油炼制工业污染物排放标准[S].
         [5]GB31571-2015,石油化学工业污染物排放标准[S].
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