摘要：采用催化氧化技術(shù)處理熱塑性丁苯橡膠(SBS)生產(chǎn)裝置D線后處理單元廢氣，廢氣的非甲烷總烴去除率和環(huán)己烷去除率均達(dá)到98%以上，非甲烷總烴質(zhì)量濃度達(dá)到DB11/447—2007《煉油與石油化學(xué)丁業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》的要求(小于100mg/m3)。對SBS生產(chǎn)裝置凝聚單元進(jìn)行兩釜流程改三釜流程后，催化氧化反應(yīng)器入口非甲烷總烴質(zhì)量濃度由(3.84-5.82)×103mg/m3降至(2.48-2.63)×103mg/m3，反應(yīng)器出口非甲烷總烴質(zhì)量濃度均小于50mg/m3。凝聚單元改造并采用催化氧化技術(shù)處理廢氣后，每年節(jié)約費(fèi)用約80萬元。
揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)是石油化工生產(chǎn)過程中的特征污染物。VOCs危害人體健康，破壞臭氧層，導(dǎo)致溫室效應(yīng)¨。在2010年5月11日同務(wù)院辦公廳發(fā)布的《環(huán)境保護(hù)部門關(guān)于推進(jìn)大氣污染聯(lián)防聯(lián)控工作改善區(qū)域空氣質(zhì)量指導(dǎo)意見的通知》(國辦發(fā)[2010]33號)文件中，首次正式從國家層面七提出對VOCs污染開展防治工作，將VOCs與SO、NO、顆粒物一起列為改善大氣環(huán)境質(zhì)量的防控重點(diǎn)。
熱塑性丁苯橡膠(SBS)生產(chǎn)裝置后處理單元廢氣(主要為vOcs)占SBS生產(chǎn)全過程廢氣排放量的90%，該廢氣以無組織排放形式排放至大氣環(huán)境中，對周邊空氣污染較為嚴(yán)重，影響職工身體健康。在周內(nèi)，橡膠后處理單元廢氣大多采用空氣稀釋排放或無組織形式排放。為減少VOCs排放，中國石化北京燕山分公司(簡稱燕山分公司)首次采用用催化氧化技術(shù)對SBS生產(chǎn)裝置D線后處理單元廢氣進(jìn)行處理，取得了良好的效果。
本文比較了幾種VOCs處理技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)，介紹了催化氧化技術(shù)在SBs生產(chǎn)裝置D線后處理單元廢氣處理中的應(yīng)用情況，并進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)效益分析。
1SBS生產(chǎn)裝置D線后處理單元廢氣排放狀況
SBS生產(chǎn)流程分為4個單元：聚合、回收、凝聚和后處理。后處理單元主要對凝聚單元送來的膠粒進(jìn)行脫水干燥，共有4股廢氣排放，分別為進(jìn)料口閃蒸氣、螺桿擠壓機(jī)m口閃蒸氣、固體產(chǎn)品風(fēng)力輸送排放氣和同體產(chǎn)品熱風(fēng)干燥排放氣。廢氣中主要組分包括環(huán)己烷、己烷、水蒸氣、SBs填充油油霧、固體顆粒物等。
2VOCs處理技術(shù)
2.1SBS生產(chǎn)裝置D線后處理單元廢氣處理技術(shù)的篩選
VOCs的主要處理技術(shù)包括：冷凝法、吸收法、吸附法、熱力燃燒法、生物處理法和催化氧化法等，幾種VOCs處理技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)見表I。
由于熱力燃燒法需要800℃以上的燃燒溫度，不儀消耗大最的輔助燃料，而且高溫的操作條件會產(chǎn)生NO二次污染;生物處理法對有機(jī)廢氣的處理在德國、荷蘭等同家得到規(guī)?；瘧?yīng)用，國內(nèi)僅在滴濾塔的運(yùn)行中進(jìn)行了初步探索。催化氧化法工藝簡單，操作方便，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于石油化工行業(yè)VOCs的處理。燕山分公司5日SBS生產(chǎn)裝置D線后處理單元廢氣處理采用了撫順石油化工研究院開發(fā)的催化氧化工藝及WSH一1F型蜂窩狀貴金屬催化劑。
2.2催化氧化技術(shù)處理SBS生產(chǎn)裝置D線后處理單元廢氣工藝流程
多種治理技術(shù)組合是VOCs治理的有效途徑。采用以催化氧化技術(shù)為主的技術(shù)組合處理SBS生產(chǎn)裝置D線后處理單元廢氣的工藝路線為：廢氣收集和頂處理一冷凝一催化氧化一達(dá)標(biāo)排放。工藝流程示意圖1。
2.3催化氧化技術(shù)處理SBS生產(chǎn)裝置D線后處理單元廢氣運(yùn)行效果
未采用催化氧化技術(shù)處理前SBS生產(chǎn)裝置D線后處理單元各排放口廢氣中vocs質(zhì)量濃度見表2。廢氣流量為30000Nmh。2007年9月建成SBS生產(chǎn)裝置D線后處理單元廢氣催化氧化處理工業(yè)化裝置并投入運(yùn)行，對廢氣中環(huán)己烷等主要-IE甲烷總烴進(jìn)行處理。2007年12月。裝置經(jīng)凋試運(yùn)行穩(wěn)定后，催化氧化反應(yīng)器對廢氣中非甲烷總烴和環(huán)己烷的去除效果見表3和表4。
由表3和表4可見，在催化氧化反應(yīng)器入口溫度為239.257℃、出口溫度為38I～455℃的條件下，催化氧化反應(yīng)器的非甲烷總烴去除率和環(huán)己烷去除率均達(dá)到98%以上，處理后裝置排放的廢氣達(dá)到DB11/7—2007《煉油與石油化學(xué)丁業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中非甲烷總烴最高允許排放濃度的限值(小于100mg/m3)。
催化氧化反應(yīng)器投入運(yùn)行4年來，運(yùn)行情況基本穩(wěn)定。2010年燕山分公司對SBS生產(chǎn)裝置的凝聚單元進(jìn)行了改造，將兩釜流程改為三釜流程，從源頭上消減了VOCs的產(chǎn)生。改造后非甲烷總烴玄除效果見表5。由衷5可見，凝聚單元改造后，催化氧化反應(yīng)器入口非甲烷總烴濃度由(3.84～5.82)×103mg/m3降至(2.48—2.63)×103mg/m3，催化氧化反應(yīng)裝置運(yùn)行穩(wěn)定性提高，非甲烷總烴去除牢穩(wěn)定在98%以上，處理效果良好。凝聚單元改造后，催化氧化技術(shù)處理SBS生產(chǎn)裝置D線后處理單元廢氣排放情況見圖2。由圖2可見，催化氧化反應(yīng)器出口非甲烷總烴質(zhì)量濃度均小于50mg/m3。
3經(jīng)濟(jì)效益分析
對SBS生產(chǎn)裝置凝聚單元進(jìn)行改造，并采用催化氧化技術(shù)處理SBS生產(chǎn)裝置D線后處理單元廢氣后，冷凝處理回收的冷凝水和環(huán)己烷可在SBS生產(chǎn)裝置進(jìn)行回用，每年節(jié)約費(fèi)用約80萬元。催化氧化廢氣產(chǎn)生大量的熱量，通過高效換熱器可用于預(yù)熱反應(yīng)器入口的待處理廢氣，降低裝置能耗。裝置正常運(yùn)行時，催化氧化反應(yīng)的進(jìn)行可利用自身氧化產(chǎn)生的熱量來完成，無需外加熱量，部分剩余熱量可用于SBS膠粒的熱風(fēng)干燥系統(tǒng)，代錯原來采用的水蒸氣加熱系統(tǒng)，充分利用系統(tǒng)熱能。
4結(jié)論
a)采用催化氧化技術(shù)處理SBS生產(chǎn)裝置D線后處理單元廢氣，在催化氧化反應(yīng)器人口溫度為239-257℃、出口溫度為381—455℃的條件下，催化氧化反應(yīng)器的非甲烷總烴玄除率和環(huán)己烷去除率均達(dá)到98%以上，處理后裝置排放的廢氣達(dá)到DB11/447—2007《煉油與石油化學(xué)丁業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中非甲烷總烴最高允許排放濃度的限值(小于100mg/m3)。
b)對SBS生產(chǎn)裝置凝聚單元進(jìn)行兩釜流程改三釜流程后，催化氧化反應(yīng)器人口非甲烷總烴濃度由(3.84—5.82)x103mg/m3降至(2.48～2.63)×103mg/m3，裝置運(yùn)行穩(wěn)定性提高，非甲烷總烴去除率穩(wěn)定在98%以上，催化氧化反應(yīng)器出口非甲烷總烴質(zhì)量濃度均小于50mg/m3。
c)對SBS生產(chǎn)裝置凝聚單元進(jìn)行改造，并采用催化氧化技術(shù)處理SBS生產(chǎn)裝置D線后處理單元廢氣后，每年節(jié)約費(fèi)用約80萬元。催化氧化反應(yīng)的進(jìn)行可利用自身氧化產(chǎn)生的熱量來完成，剩余熱量可用于SBS膠粒的熱風(fēng)干燥系統(tǒng)，充分利用系統(tǒng)熱能。
來源:化工環(huán)保 作者:程文紅 袁曉華等
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