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1)环保政策、法规要求。处理后的废气必须达到排放标准要求(石化行业要求限值120ppm)。上述比较了目前应用广泛的VOCs废气处理技术各自的优缺点,工业企业在选择合理有效的处理方法时应从以下几个方面进行考虑。
2)技术条件。在对含VOCs废气处理工艺的选择中,在技术领域应考虑如下因素:VOCs的去除效率;废气性质(废气中有机物的组成、VOCs含量、废气流量、气味指标);可用建设面积;技术经济使用期;必要的附属设施建设(如水蒸气生产设施);与原有治污设备的配套;有机溶剂的回收等。
3)经济因素。主要考虑投资、运行费用和财务风险。
在满足环保要求的前提下,根据废气的性质、流量、温度、浓度等参数,企业应对几种废气处理技术进行技术、经济等方面的综合分析比较,通过可行性论证后,做出适合企业运行的技术方案。
2 煤制气行业VOCs治理
以某煤制天然气项目可研报告为例进行分析。目前煤制天然气行业多采用固定床碎煤加压气化、低温甲醇洗酸性气净化、甲烷合成生成天然气,根据工艺流程特点,VOCs主要排放点有四处分别为:低温甲醇洗酸性气净化后排放尾气、煤气水常压储罐呼吸废气、污水处理装置散发的恶臭气体、油罐区储罐呼吸废气。
2.1 低温甲醇洗排放气
低温甲醇洗排放的废气(由三股气混合)量为2X192000Nm3/h,VOCs浓度大约5000ppm,总硫浓度2.4ppm。
由于选用的气化工艺为鲁奇炉固定床气化工艺,VOCs不是单一组分,含有甲烷、乙烯、乙烷、丙烯、丙烷、甲醇等物质,很难回收,如果想达到能再利用的纯度,在经济上几乎无法承受,因此只能采用破坏方法,即将VOCs转化为无害物质后再排入大气。而且废气流量大,浓度低,不易采用直接燃烧法。RTO和RCO的投资费用大致相当,由于RCO的燃烧温度要低于RTO,故RCO操作费用要省,但由于此股废气中含有硫会导致催化剂中毒失活而不能再生,故选用RTO较易。通过蓄热式氧化,有机废气去除率可以达到98%以上满足环保要求,而且热效率能达到95%以上,高的热回收率使补充燃料的使用量显著减少,从而节约运行费用。RTO装置目前常用的是阀门切换式,一般有氧化室、多个蓄热式组成,通过切换阀门来达到改变气流方向的目的,因此操作弹性较大,能在较大范围内适应废气流量和浓度的波动。
应注意的是,选用燃烧处理技术,燃烧反应后排出的SO2可能会导致硫超标,废气的燃烧过程可能会伴随有NOx的生成造成二次污染。为避免此种情况的发生,可以考虑废气处理技术的结合。在气体进燃烧装置之前,先用吸附或者是吸收法对废气进行预处理,采用吸附浓缩+燃烧工艺或碱洗吸收+燃烧工艺。
CO2是温室气体大量排放会加重环境负担,而且未来如果征收碳税,将为煤化工企业带来一定的经济负担,经过燃烧处理后排出的废气主要含有CO2和N2,经过初步分离后CO2纯度较高,结合企业自身及当地特点,便于作进一步的处理应用。CO2加氢合成制甲醇反应各国研究者正在重点攻关催化剂的研究;碳捕捉与封存技术的“二氧化碳驱采水”技术也在积极尝试,对处于西北缺水比较严重地区的煤化工来说此项技术拥有巨大潜能。
由于蓄热式燃烧装置投资费用相对较高,为避免投资损失,建议项目人员在初期可研、设计时,要对工艺数据进行严格核算,在确保满足环保标准的前提下,节省投资。例如,经测算燃烧处理后的废气硫含量不超标,且通过控制燃烧条件将NOx的生成控制在规定限值之内,则可以省去预处理装置单独选用RTO或RCO装置。需注意的另一问题是废气在进蓄热炉前需补充足够的空气,因此空气过量系数的选取很重要,既要防止达到混合气体爆炸极限范围内造成安全隐患,又要避免过多的空气量造成投资增加带来经济上的损失。
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