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    煤化工VOCs廢氣主要來(lái)源于哪里 該如何治理
    作者:景藍環(huán)?! “l(fā)布時(shí)間:2018-04-08  瀏覽次數:2229

    煤制氣過(guò)程會(huì )產(chǎn)生的大量廢氣,這些廢氣主要為一些碳氧化物、硫氧化物等氣體,除此之外還含有鉛、砷等有害物質(zhì),對環(huán)境及人類(lèi)健康的危害較大。未來(lái)20年內,我國以煤炭為原料生產(chǎn)的替代石油和石油化工產(chǎn)品占總需求量的最高比例不會(huì )超20%。但是,煤化工還沒(méi)有改變“高投資、高能耗、高環(huán)境污染”的狀況。


    煤化工VOCs的主要來(lái)源及危害


    煤化工過(guò)程中產(chǎn)生的廢氣主要來(lái)源于煤制焦和煤制氣這兩個(gè)過(guò)程。煤制焦廢氣主要來(lái)自于對于煤炭的裝煤、煉焦、化產(chǎn)回收過(guò)程,在裝煤的階段,煤炭原料在高溫下與大氣直接接觸,會(huì )產(chǎn)生大量的煙塵、多種對人體有害的有機多環(huán)芳香烴類(lèi)氣體;在煉焦的階段,廢氣主要來(lái)自于煤炭原料在化學(xué)轉變過(guò)程和未完全碳化煤炭中產(chǎn)生的揮發(fā)性氣體,這些主要包括飛灰、焦油氣和化學(xué)轉化過(guò)程中煤炭與大氣接觸產(chǎn)生的二氧化碳、一氧化碳、二氧化硫、二氧化氮等氣體,除此之外,還有部分苯類(lèi)物質(zhì)、氰類(lèi)化合物等。煤制氣過(guò)程產(chǎn)生的廢氣主要來(lái)自于煤氣凈化過(guò)程中的尾氣、氨和硫、酚類(lèi)物質(zhì)回收塔排放出的廢氣,這些廢氣主要為一些碳氧化物、硫氧化物等氣體,除此之外還含有鉛、砷等有害物質(zhì),對環(huán)境及人類(lèi)健康的危害較大。


    絕大多數VOCs對人體健康和環(huán)境危害較大,其危害主要有三個(gè)方面:

    ①刺激嗅覺(jué)器官引起人們的不愉快或厭惡,損害人體健康;

    ②對金屬材料、設備和管道有一定的腐蝕性;

    ③對大氣環(huán)境造成污染。


    我國有關(guān)VOCs治理的法律法規及要求


    由于VOCs的危害,國家出臺了一系列法規,環(huán)保部印發(fā)的《石化行業(yè)揮發(fā)性有機物綜合整治方案》對VOCs的排放作出了嚴格控制。煤化工行業(yè)是揮發(fā)性有機物排放重戶(hù),但是企業(yè)對其認識及治理起步較晚,且排放的組分較復雜。


    《環(huán)境保護法》第四十三條規定,排放污染物的企業(yè)事業(yè)單位和其他生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)者,應當按照國家有關(guān)規定繳納排污費。排污費應當全部專(zhuān)項用于環(huán)境污染防治,任何單位和個(gè)人不得截留、擠占或者挪作他用。依照法律規定征收環(huán)境保護稅的,不再征收排污費。


    作為我國第一部推進(jìn)生態(tài)文明建設的單行稅法,《環(huán)境保護稅法》將于2018年1月1日起施行,這也意味著(zhù)我國施行了近40年的排污收費制度將退出歷史舞臺?!董h(huán)境保護稅法》根據現行排污收費項目,設置環(huán)保稅的稅目;以現行排污費收費標準為基礎,設置環(huán)境保護稅的稅額標準,大氣污染物稅額為每污染當量1.2元。對《環(huán)保稅法》所附《環(huán)保稅稅目稅額表》和《應稅污染物和當量值表》中規定的污染物征稅;對每一排放口的前3項大氣污染物征稅;同時(shí)法律規定,各省份根據本地區污染物減排的特殊需要,可以增加應稅污染物項目數。


    煤化工VOCs廢氣怎么治理?目前我國煤制氣行業(yè)有關(guān)VOCs的治理情況


    揮發(fā)性有機物治理技術(shù)包括冷凝法、吸附法、吸收法、離子體法、膜分離法、生物法、蓄熱氧化法和催化氧化法。冷凝法、吸收法、膜分離法多用于中高濃度、中低流量有機廢氣的處理;吸附法可用于大流量、低濃度有機廢氣處理。這些方法及適用范圍都在煤化工液態(tài)產(chǎn)品儲存、運輸、裝卸的作業(yè)范圍。


    目前我國煤制天然氣行業(yè)多采用固定床碎煤加壓氣化、低溫甲醇洗酸性氣凈化、甲烷合成生成天然氣工藝。根據工藝流程特點(diǎn),VOCs主要排放點(diǎn)有四處分別為:低溫甲醇洗酸性氣凈化后排放尾氣、煤氣水常壓儲罐呼吸廢氣、污水處理裝置散發(fā)的惡臭氣體和罐區儲罐呼吸廢氣。


    低溫甲醇洗排放的廢氣(由三股氣混合)量為2×192000m3/h,VOCs濃度大約7000mg/m3,總硫濃度6.2mg/m3。由于選用的氣化工藝為魯奇爐固定床氣化工藝,VOCs不是單一組分,含有甲烷、乙烯、乙烷、丙烯、丙烷、甲醇等物質(zhì),很難回收,如果想達到能再利用的純度,在經(jīng)濟上幾乎無(wú)法承受,因此只能采用破壞方法,即將VOCs轉化為無(wú)害物質(zhì)后再排入大氣。而且廢氣流量大,濃度低,不易采用直接燃燒法。RTO和RCO的投資費用大致相當,由于RCO的燃燒溫度要低于RTO,故RCO操作費用要省,但由于此股廢氣中含有硫會(huì )導致催化劑中毒失活而不能再生,因此選用RTO較宜。通過(guò)蓄熱式氧化,有機廢氣去除率可以達到98%以上,滿(mǎn)足環(huán)保要求,而且熱效率能達到95%以上,高的熱回收率使補充燃料的使用量顯著(zhù)減少,從而節約運行費用。


    VOCs處理設備-GRTO


    RTO裝置目前常用的是閥門(mén)切換式,一般由氧化室、多個(gè)蓄熱室組成,通過(guò)切換閥門(mén)來(lái)達到改變氣流方向的目的,因此操作彈性較大,能在較大范圍內適應廢氣流量和濃度的波動(dòng)。應注意的是,選用燃燒處理技術(shù),燃燒反應后排出的SO2可能會(huì )導致硫超標,廢氣的燃燒過(guò)程可能會(huì )伴隨有NOx的生成造成二次污染。為避免此種情況發(fā)生,可以考慮廢氣處理技術(shù)的結合。在氣體進(jìn)燃燒裝置之前,先用吸附或者是吸收法對廢氣進(jìn)行預處理,可采用“吸附濃縮+燃燒”工藝或“堿洗吸收+燃燒”工藝。CO2是溫室氣體,大量排放會(huì )加重環(huán)境負擔,而且未來(lái)如果征收碳稅,將為煤化工企業(yè)帶來(lái)一定的經(jīng)濟負擔。經(jīng)過(guò)燃燒處理后排出的廢氣主要含有CO2和N2,經(jīng)過(guò)初步分離后CO2純度較高,結合企業(yè)自身及當地特點(diǎn),便于作進(jìn)一步的處理應用。


    CO2加氫合成制甲醇反應各國研究者正在重點(diǎn)攻關(guān)催化劑的研究;碳捕捉與封存技術(shù)的“二氧化碳驅采水”技術(shù)也在積極嘗試,對處于西北缺水比較嚴重地區的煤化工來(lái)說(shuō)此項技術(shù)擁有巨大潛能。由于蓄熱式燃燒裝置投資費用相對較高,為避免投資損失,建議項目人員在初期可研、設計時(shí),要對工藝數據進(jìn)行嚴格核算,在確保滿(mǎn)足環(huán)保標準的前提下,節省投資。例如,經(jīng)測算燃燒處理后的廢氣硫含量不超標,且通過(guò)控制燃燒條件將NOx的生成控制在規定限值之內,則可以省去預處理裝置,單獨選用RTO或RCO裝置。需注意的另一問(wèn)題是廢氣在進(jìn)蓄熱爐前需補充足夠的空氣,因此空氣過(guò)量系數的選取很重要,既要防止達到混合氣體爆炸極限范圍內造成安全隱患,又要避免過(guò)多的空氣量造成投資增加帶來(lái)經(jīng)濟上的損失。


    煤氣水儲罐呼吸廢氣主要是儲罐呼吸閥排出的無(wú)組織廢氣,以硫化氫和氨為主,VOCs濃度大約為900mg/m3,由于受到環(huán)境溫度等的影響,流量和濃度波動(dòng)較大。此股氣體不具回收價(jià)值,可以考慮采用RTO直接燃燒處理。在壓降滿(mǎn)足的前提下,可以將此股氣體通過(guò)管道輸送到低溫甲醇洗RTO裝置進(jìn)行處理,節省設備的投資。

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