公司甲醇罐區(qū)廢氣屬于量小、高濃度的廢氣，通過(guò)對(duì)多種VOCs治理技術(shù)的比較，結(jié)合罐區(qū)廢氣的特點(diǎn)，確定采用“冷凝回收+活性炭吸附+蒸汽脫附再生”組合工藝治理甲醇罐區(qū)廢氣。

廢氣處理裝置工藝流程為，各儲(chǔ)罐排出的廢氣經(jīng)收集系統(tǒng)收集后，由風(fēng)機(jī)送入廢氣處理裝置，廢氣經(jīng)冷凝系統(tǒng)(三級(jí)冷凝)后大部分液相被冷凝下來(lái)，冷凝液由冷凝液泵送入甲醇罐區(qū)重組分槽予以回收;冷凝系統(tǒng)氣相經(jīng)管道送入吸附再生系統(tǒng)，由活性炭吸附剩余有機(jī)物之后經(jīng)放空管達(dá)標(biāo)排放。廢氣處理裝置各系統(tǒng)的工藝方案設(shè)計(jì)如下。

4.1廢氣處理裝置負(fù)荷的確定

     4.1.1甲醇罐區(qū)更大廢氣量的核算

甲醇罐區(qū)廢氣主要源自各儲(chǔ)罐運(yùn)行過(guò)程中維持壓力平衡呼出的氣體。據(jù)石化儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)罐區(qū)設(shè)計(jì)的有關(guān)規(guī)定，儲(chǔ)罐的呼出量包含:液體進(jìn)罐時(shí)罐內(nèi)呼出的氣體量和因環(huán)境溫升罐內(nèi)氣體膨脹呼出的氣體量，即甲醇罐區(qū)更大廢氣量主要指這兩種情況下的呼出氣量。

目前甲醇罐區(qū)內(nèi)1#、3#甲醇儲(chǔ)罐甲醇更大進(jìn)液量均為32t/h，折合25.34m3/h;由于甲醇的閃點(diǎn)低于45℃，2臺(tái)甲醇儲(chǔ)罐液體進(jìn)罐時(shí)的氣體呼出量分別為更大進(jìn)液量的2.14倍［據(jù)《石油化工儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)罐區(qū)設(shè)計(jì)規(guī)范》(SH/T3007—2014)關(guān)于儲(chǔ)罐附件選用的有關(guān)規(guī)定］，即54.23m3/h。甲醇罐區(qū)內(nèi)3#DMF儲(chǔ)罐的DMF進(jìn)液量為11.3t/h，折合10.72m3/h;由于DMF的閃點(diǎn)高于45℃，3#DMF儲(chǔ)罐液體進(jìn)罐時(shí)的氣體呼出量為更大進(jìn)液量的1.07倍(據(jù)SH/T3007—2014關(guān)于儲(chǔ)罐附件選用的有關(guān)規(guī)定)，即11.47m3/h。

1#甲醇儲(chǔ)罐容積為1000m3、3#甲醇儲(chǔ)罐容積為200m3、3#DMF儲(chǔ)罐容積為10000m3，由儲(chǔ)罐容積據(jù)表2確定1#甲醇儲(chǔ)罐、3#甲醇儲(chǔ)罐、3#DMF儲(chǔ)罐因環(huán)境溫升罐內(nèi)氣體膨脹呼出的氣體量分別為169m3/h、33.8m3/h、726m3/h。表2不同容量下儲(chǔ)罐因溫度變化呼出(吸入)氣體量

綜上，甲醇罐區(qū)廢氣更大量為

54.23×2+11.47+169+33.8+726=1048.73m3/h，以此確定甲醇罐區(qū)廢氣處理裝置冷凝系統(tǒng)和吸附系統(tǒng)的處理規(guī)模。

4.1.2廢氣治理風(fēng)機(jī)入口管徑的核算

據(jù)管道設(shè)計(jì)規(guī)范，一般低壓氣體流速(v)為8～15m/s，取v=12m/s，由于風(fēng)機(jī)入口一直補(bǔ)充氮?dú)庖源_保風(fēng)機(jī)入口壓力穩(wěn)定，管道及管件導(dǎo)致的壓降不考慮，甲醇罐區(qū)更大廢氣量(qv)為1048.73m3/h，據(jù)流量計(jì)算公式qv=vS計(jì)算得風(fēng)機(jī)入口管道口徑D=2Ｒ=175mm，圓整后風(fēng)機(jī)入口總管規(guī)格為DN200(外徑為219mm)。

4.2廢氣收集系統(tǒng)

為避免各儲(chǔ)罐之間竄氣，同時(shí)增加各單元的安全性，各儲(chǔ)罐罐頂呼吸閥與儲(chǔ)罐相連的部分增加三通引出儲(chǔ)罐呼出氣體，同時(shí)在各引出的支路上加裝控制閥和單向閥，單向閥打開(kāi)壓力低于儲(chǔ)罐呼吸閥呼出氣體壓力，當(dāng)大、小呼吸閥產(chǎn)生廢氣時(shí)，儲(chǔ)罐氣體優(yōu)先從支路的單向閥通過(guò)進(jìn)入主管路，主管路上安裝有壓力傳感器，壓力傳感器感應(yīng)到管路壓力達(dá)到設(shè)定值時(shí)，系統(tǒng)風(fēng)機(jī)開(kāi)啟(間斷運(yùn)行)，儲(chǔ)罐內(nèi)排出的廢氣進(jìn)入廢氣處理裝置進(jìn)行處理。

4.3廢氣冷凝系統(tǒng)

經(jīng)由變頻風(fēng)機(jī)送入廢氣處理裝置的廢氣，首先進(jìn)入回?zé)峤粨Q器與冷凝處理后的氣體(低溫貧廢氣)進(jìn)行回?zé)峤粨Q，然后進(jìn)入冷凝系統(tǒng)進(jìn)行多級(jí)冷凝———預(yù)冷、中冷和深冷3個(gè)單元。預(yù)冷單元操作溫度為3～10℃，廢氣中的絕大部分水分及尾氣中大分子有機(jī)物(C9以上)液化，同時(shí)回收部分冷量后廢氣進(jìn)入中冷單元;中冷單元采用半封閉制冷壓縮機(jī)制冷系統(tǒng)將溫度保持在－25～－30℃，尾氣中的絕大部分C5以上組分冷凝液化，同時(shí)回收部分冷量后廢氣進(jìn)入深冷單元;深冷單元操作溫度為－60～－80℃，大部分油組分被冷凝液化析出，分離出油后的低溫貧廢氣再回到回?zé)峤粨Q器與系統(tǒng)進(jìn)氣進(jìn)行回?zé)峤粨Q，貧廢氣溫度回升至接近常溫，至此完成氣路冷量的回收利用。廢氣冷凝系統(tǒng)設(shè)有冷凝液體輸送泵，回收的冷凝液送至甲醇罐區(qū)重組分槽予以回收利用。

4.4廢氣吸附及再生系統(tǒng)

出廢氣冷凝系統(tǒng)的氣相進(jìn)入活性炭箱進(jìn)行吸附，吸附后的氣體經(jīng)排放口排放。為防止非輸送期間儲(chǔ)罐內(nèi)的物料倒流入回收設(shè)備，設(shè)置有防倒流系統(tǒng)(含雙重防倒流設(shè)施)。廢氣處理裝置設(shè)有氣液分離系統(tǒng)，冷箱的出油通道一旦發(fā)生冰堵，液化出的物料可在風(fēng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)下隨尾氣一起進(jìn)入氣液分離系統(tǒng)，被分離后能順利進(jìn)入集液罐，從而可防止液化物料進(jìn)入下游吸附系統(tǒng)而造成吸附劑中毒。

(1)吸附劑的選擇

據(jù)相似系統(tǒng)的實(shí)際操作運(yùn)行數(shù)據(jù)，與吸附劑生產(chǎn)商進(jìn)行交流，結(jié)合本廢氣吸附系統(tǒng)的特點(diǎn)，吸附劑選擇型號(hào)為XF-1的4mm柱狀活性炭。

(2)吸附器吸附床層半徑

據(jù)廢氣處理裝置處理氣量，本次選取吸附器吸附床層氣體流速v)為0.25m/s(一般氣體流速不低于0.1m/s、不高于1.0m/s)，單臺(tái)吸附器吸附床層處理氣量(qv)按700m3/h設(shè)計(jì)，一組吸附系統(tǒng)含2臺(tái)吸附器(一臺(tái)吸附器吸附時(shí)另一臺(tái)吸附器再生)，兩組吸附系統(tǒng)并聯(lián)運(yùn)行，如此可保證全部廢氣得到處理，據(jù)流量計(jì)算公式qv=vS可得單臺(tái)吸附器吸附床層截面積S=700÷3600÷0.25=0.778m2;則吸附器吸附床層半徑

Ｒ=(0.778÷3.14)0.5=0.4978m，圓整后為0.5m。

(3)吸附器的活性炭裝填量

考慮到吸附床層壓降因素，床層高度一般不超過(guò)0.9m，取值范圍在0.45～0.9m，據(jù)廢氣處理裝置的處理氣量及活性炭的性能，選取床層高度為0.6m，由此得出單臺(tái)吸附器的活性炭裝填量為0.471m3。

(4)確定吸附時(shí)間

一般吸附時(shí)間取值在1～12h，因廢氣處理裝置設(shè)置兩組吸附系統(tǒng)，最少的吸附時(shí)間應(yīng)不小于另一吸附器床層再生的時(shí)間，再生周期包括加熱、蒸汽吹凈、冷卻和干燥等步驟，總時(shí)長(zhǎng)一般為1～2h，再生時(shí)間取2h，則吸附時(shí)間確定為8h。

(5)估算再生蒸汽耗量

再生蒸汽用量與活性炭吸附床的大小及負(fù)荷有關(guān)，一般1kg吸附物(VOCs)再生所需蒸汽量為1.5～6.0kg，高負(fù)荷大床層所需蒸汽量相對(duì)最少;另外，再生蒸汽用量與吸附的VOCs類(lèi)型、所要求的再生程度以及其他因素有關(guān)，本再生系統(tǒng)初次估算1kg吸附物(VOCs)蒸汽耗量為3.5kg。

5.1改進(jìn)罐頂呼吸閥以提升系統(tǒng)的安全性

本次改造將3臺(tái)儲(chǔ)罐呼出的氣體匯總統(tǒng)一收集處理，其運(yùn)行安全性較改造前標(biāo)準(zhǔn)要高，運(yùn)行過(guò)程中不能出現(xiàn)竄氣等問(wèn)題，為此，本次分別對(duì)甲醇罐區(qū)需要VOCs治理的儲(chǔ)罐呼吸閥進(jìn)行改造———更換為集阻火器與呼吸閥為一體的HXF-V型全天候防爆阻火呼吸閥。此外，各儲(chǔ)罐呼吸閥與儲(chǔ)罐相連的部分增設(shè)三通引出儲(chǔ)罐呼出氣體，各引出支路上加裝控制閥和單向閥，主管路上安裝壓力傳感器，通過(guò)壓力傳感器感應(yīng)管路壓力來(lái)控制風(fēng)機(jī)的啟停，如此一來(lái)，既能保證廢氣處理裝置的平穩(wěn)運(yùn)行，又可提高整個(gè)罐區(qū)的安全性。

5.2用組合工藝確保尾氣達(dá)標(biāo)排放

甲醇罐區(qū)所排放的廢氣主要成分為甲醇，甲醇罐區(qū)3臺(tái)儲(chǔ)罐排放氣治理采用“冷凝+吸附”的組合工藝，通過(guò)三級(jí)冷凝的方式將大部分有機(jī)廢氣收集下來(lái)，其VOCs去除率可達(dá)95%以上，而且系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、安全，操作中的集成化程度高;采用“冷凝+吸附”的組合工藝，借助吸附劑的多樣性和多種類(lèi)性，可根據(jù)污染物特征來(lái)優(yōu)選吸附劑，組合工藝的適用性強(qiáng)。