摘要：以獨(dú)山子石化公司煉油廠單塔汽提裝置氨水罐為研究對(duì)象，分析了氨水罐在運(yùn)行過程中含氨廢氣產(chǎn)生的原因，并結(jié)合國內(nèi)外含氨廢氣治理技術(shù)，以及裝置實(shí)際運(yùn)行情況，利用污水處理廠的大體量環(huán)境，將氨水罐內(nèi)氣相引入污水處理生物除臭系統(tǒng)進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)了治理含氨廢氣的目的，取得很好的環(huán)保效益和社會(huì)效益，具有較好的推廣價(jià)值。
隨著我國工業(yè)化、城鎮(zhèn)化的深入推進(jìn)，能源資源消耗量持續(xù)增加，導(dǎo)致大氣污染防治壓力繼續(xù)擴(kuò)大。PM2.5成因表明，一次和二次污染源幾乎覆蓋了煉化行業(yè)的全部主要大氣污染源，主要污染物包括SO2、煙粉塵、NOX、NH3和VOCS。PM2.5污染防控要求企業(yè)采取多污染物協(xié)同防控措施，促使企業(yè)全面提升大氣污染防治水平，特別是對(duì)行業(yè)特征污染物無組織排放的控制。再連同污染物排放達(dá)標(biāo)升級(jí)、污染物減排約束性要求、相關(guān)規(guī)劃計(jì)劃要求，將對(duì)石油石化行業(yè)產(chǎn)生全面而深遠(yuǎn)的影響。含氨廢氣不僅是一項(xiàng)重要的惡臭污染物，還是大氣細(xì)微顆粒物的重要前體物，已經(jīng)受到社會(huì)各企業(yè)的高度關(guān)注。中國石油獨(dú)山子石化公司煉油廠高度重視對(duì)廠區(qū)惡臭源的治理，不斷投入環(huán)保設(shè)施來降低各類污染物排放量，從而有效改善周邊大氣環(huán)境質(zhì)量。
1氨水罐概況及含氨廢氣產(chǎn)生原因分析
1.1氨水罐概況
獨(dú)山子石化公司煉油廠50萬噸/年酸性水汽提裝置主要承擔(dān)煉油老區(qū)各裝置排放酸性水的集中處理，采用單塔加壓側(cè)線抽出工藝，分為預(yù)處理單元、汽提單元、氨精制單元，主要產(chǎn)品為液氨，輸送至I催化脫硫脫硝裝置或外售。氨水罐是氨精制單元的重要設(shè)備，設(shè)計(jì)為100m3常壓拱頂罐，儲(chǔ)罐尺寸Φ5260×5876mm。
氨水罐主要作為裝置氨精制切液和液氨除油收儲(chǔ)罐，收儲(chǔ)介質(zhì)含有高濃度硫銨鹽溶液、油和液氨。氨水罐正常操作介質(zhì)為氨水和酸性水，罐頂氣相揮發(fā)組分主要為氨氣和硫化氫，經(jīng)過水封后高點(diǎn)排入大氣。在實(shí)際運(yùn)行過程中易出現(xiàn)氨氣和硫化氫氣體溢出，污染大氣環(huán)境的現(xiàn)象。該罐目前是裝置正常運(yùn)行狀況下的主要惡臭源之一。
圖-1氨水罐工藝流程
1.2氨水罐含氨廢氣產(chǎn)生原因分析
從圖1可知，氨水罐產(chǎn)生含氨廢氣的來源主要有三個(gè)方面：①預(yù)處理單元的除油器系統(tǒng)利用酸性水進(jìn)行反沖洗操作，導(dǎo)致酸性水進(jìn)入氨水罐，而酸性水中氨氮濃度近三年平均在7756.41~10262.1mg/L（表1）；②氨精制單元進(jìn)行的結(jié)晶切液、吸附切液、氨氣壓縮機(jī)除油、分油包除油、液氨儲(chǔ)罐除油切雜操作，以及收集異常狀態(tài)下氨系統(tǒng)安全閥起跳排放的氨介質(zhì)，導(dǎo)致大量含氨介質(zhì)進(jìn)入氨水罐；③在成品液氨外售充裝的過程中產(chǎn)生的氨氣泄放至氨水罐內(nèi)。綜合上述原因可以看出，氨水罐內(nèi)氨水極易飽和，從而導(dǎo)致大量含氨廢氣溢出，污染周邊大氣環(huán)境。嚴(yán)重時(shí)溢出含氨廢氣NH3濃度高達(dá)50mg/m3，威脅員工生命安全。
表1除油器出口酸性水氨氮濃度
2含氨廢氣治理方法及實(shí)施
2.1國內(nèi)外含氨廢氣治理方法
當(dāng)前，對(duì)含氨惡臭氣體進(jìn)行治理的方法主要有吸附法、燃燒法、生物處理法以及氧化法等多種方法。吸附法可以吸附含氨尾氣中氨和硫化氫，同時(shí)可以再生利用，是一種有效的處理方法。其中氯化鈣復(fù)合吸附劑吸附法處理含氨尾氣具有吸附量高、選擇性好、穩(wěn)定性好以及容易脫附等優(yōu)點(diǎn)[1]。
撫順石油化工研究院（FRIPP）開發(fā)了“低溫餾分油吸收-堿液吸收”工藝，處理酸性水罐頂惡臭氣相，實(shí)現(xiàn)污染物的減排和治理。該方法主要利用催化裂化分餾塔或常壓塔的粗柴油，經(jīng)過降溫后送入吸收塔，與酸性水罐區(qū)的排放氣進(jìn)行逆流接觸，吸收油氣、NH3和H2S。
吸收塔頂氣進(jìn)入二級(jí)堿液吸收，進(jìn)一步去除H2S。該工藝NH3回收率可達(dá)60%~90%，H2S和有機(jī)硫化物回收率接近100%，總烴回收率可達(dá)95%，苯系物回收率90%~99%[2]。
洛陽分公司煉油污水處理裝置惡臭氣相主要為高濃度油氣，含有少量的H2S、CH4和NH3等。該公司采用了撫順石油化工研究院（FRIPP）開發(fā)的“脫硫及總烴濃度均化-催化燃燒”技術(shù)。廢氣先經(jīng)過堿洗，脫除H2S和NH3；再進(jìn)入裝有活性炭的吸附罐進(jìn)行均化，最后進(jìn)入催化燃燒單元進(jìn)行處理。此催化燃燒工藝對(duì)H2S的去除率達(dá)100%，總烴的去除率達(dá)85%以上[3]。
生物法主要分為生物濾池法和生物滴率法，處理機(jī)理為惡臭氣體與生物表面水膜接觸并溶于水中；液相中的惡臭物質(zhì)作為營養(yǎng)物質(zhì)被微生物吸收；經(jīng)過新陳代謝，惡臭物質(zhì)被分解、利用和轉(zhuǎn)化。生物法可以處理成分復(fù)雜的惡臭氣體，總?cè)コ试?0%左右，不產(chǎn)生二次污染，運(yùn)行成本低[4-5]。
2.2含氨廢氣治理方法的選擇
煉油廠第三聯(lián)合車間工業(yè)水30000Nm3/h生物除臭設(shè)施建于2011年，采用洗滌-生物濾床過濾聯(lián)合除臭工藝技術(shù)，主要用于處理來自水處理裝置2000m3隔油池、2500m3均質(zhì)池、5000m3均質(zhì)池污水中無序排放的惡臭氣體。裝置建設(shè)投用至今，除臭出口廢氣中的主要指標(biāo)硫化氫、氨氣、甲硫醇、甲硫醚、二甲二硫醚、臭氣濃度均滿足《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB14554-93）和《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB16297-1996）的要求，運(yùn)行效果較好。
30000Nm3/h生物除臭設(shè)施實(shí)際運(yùn)行平均處理量為20000Nm3/h，存在較大的處理余量。結(jié)合裝置實(shí)際運(yùn)行情況、可行性和經(jīng)濟(jì)性，確定利用污水廠的大環(huán)境，將氨水罐含氨廢氣引入污水廠臭氣集氣系統(tǒng)，稀釋后進(jìn)入30000Nm3/h生物除臭設(shè)施處理（圖2）。
2.3含氨廢氣治理方法的實(shí)施
根據(jù)裝置實(shí)際運(yùn)行情況，進(jìn)行了如下改進(jìn)措施：①更換預(yù)處理除油器系統(tǒng)濾芯，以提高除油效果，降低除油器系統(tǒng)反沖洗頻次；②、將兩級(jí)結(jié)晶罐原有石棉保溫拆除，更換新保溫，以提高裝置關(guān)鍵參數(shù)結(jié)晶罐溫度的控制效果；③、在液氨進(jìn)成品液氨罐之前，增加液氨提純?cè)O(shè)施，以提高液氨質(zhì)量，減少液氨罐除油切雜頻次。④、優(yōu)化液氨充裝操作，將充裝時(shí)產(chǎn)生的氨氣由進(jìn)入氨水罐改輸送至氨蒸發(fā)器，依次進(jìn)入氨氣緩沖罐后，再進(jìn)入氨氣壓縮機(jī)循環(huán)處理。⑤、將氨水罐頂原有呼吸閥拆除，罐頂增加抽出管線至污水處理系統(tǒng)2000m3隔油池入口（圖3），將罐內(nèi)揮發(fā)溢出氣相引至臭氣集氣系統(tǒng)，進(jìn)入除臭設(shè)施進(jìn)行處理。⑥、考慮到氨水罐現(xiàn)有水封罐無正負(fù)壓功能，在氨水罐罐頂增加超壓、負(fù)壓壓力平衡設(shè)施，以滿足超壓負(fù)壓條件下氨水罐安全運(yùn)行要求。⑦、氨水罐內(nèi)增加混合分布器、新水噴淋設(shè)施，消減氨介質(zhì)排放過程中罐體震動(dòng)和溶解虹吸防凍問題，消除運(yùn)行安全隱患。
3含氨廢氣治理效果分析
經(jīng)過改造，主要取得了如下方面的效果：①、除油器系統(tǒng)更換濾芯后，除油器反沖洗頻次由每兩天一次降低為每周五一次，有效降低了氨水罐內(nèi)的氨氮和硫化物濃度；增加液氨提純?cè)O(shè)施后，成品液氨油含量降低，提高了液氨質(zhì)量，減少了液氨儲(chǔ)罐向氨水罐切液除雜的頻次；更換新保溫后，兩級(jí)結(jié)晶罐切液至氨水罐頻次下降；充裝時(shí)產(chǎn)生的氨氣由進(jìn)入氨水罐改輸送至氨蒸發(fā)器，再進(jìn)入氨氣壓縮機(jī)循環(huán)處理，進(jìn)一步降低了氨水罐氨負(fù)荷。這一系列的工藝優(yōu)化，大大減少了氨水罐內(nèi)含氨廢氣的濃度，為后續(xù)生物處理提供了保障。
②、將氨水罐內(nèi)氣相引入污水處理廠除臭系統(tǒng)進(jìn)行處理后，從實(shí)際運(yùn)行情況來看（表2），氨水罐周圍環(huán)境質(zhì)量實(shí)現(xiàn)大幅提升，為員工的生命安全提供了保障，產(chǎn)生的環(huán)保效益和社會(huì)效益顯著。
4結(jié)語
隨著現(xiàn)代企業(yè)產(chǎn)能的不斷擴(kuò)大，生產(chǎn)加工工藝越來越精細(xì)化和復(fù)雜化，必然導(dǎo)致污染物總量持續(xù)增加，而國家環(huán)保法規(guī)的要求越來越嚴(yán)格，要徹底根治含氨廢氣對(duì)大氣環(huán)境質(zhì)量的影響，還需要采用新方法、新技術(shù)從源頭上進(jìn)行治理，實(shí)現(xiàn)全過程減排。
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