煤化工煤焦油逸出廢氣回收利用技術(shù)研究

閭振華，王繼斌，霍保全

（中國環(huán)境管理干部學院，河北 秦皇島 066004）

煤化工煤焦油逸出廢氣回收利用技術(shù)研究

閭振華，王繼斌，霍保全

（中國環(huán)境管理干部學院，河北 秦皇島 066004）

通過對河北省秦皇島市耀華玻璃工業(yè)園有限公司地下300 m3儲油罐煤焦油逸出廢油氣進行實驗室模擬實驗，現(xiàn)場實際工程設計、制造、安裝、調(diào)試、檢驗等實踐研究，采用“冷凝+自激吸收器+吸收+活性炭吸附”油氣處理回收技術(shù)，并獨創(chuàng)了自激吸收器新技術(shù)，處理后的煤焦油逸出廢氣完全達到了國家《煉焦化學工業(yè)污染物排放標準》（GB 16171-2012）的相關(guān)要求。

煤焦油；逸出廢氣；冷凝；自激吸收器；回收利用

10.3969 /j.issn.1008-813X.2013.06.014

Abstract：Carried out the stimulation experiment in lab on the exhaust gas escaping from the coal tar in the 300 m3underground oil tank of Hebei Qinhaungdao Yaohua Glass Industrial Park Co.Ltd.,and the practical research on the spot engineering design,manufacture,installation,debugging and checkout,used the recovery and utilization technology"condensation+free running absorber+adsorption+activated carbon adsorption",originally created the new technology of free running absorber.Results show that the treated exhaust gas escaping from coal tar is up to the related requirements of Emission Standard of Pollutants for Coking Chemical Industry(GB 16171-2012).Key words： coal tar； escaped exhaust gas； condensation； free running absorber； recovery and utilization

1 廢油氣的組成

秦皇島耀華玻璃工業(yè)園有限公司所用的煤焦油油料是煤化工煉焦工業(yè)煤熱解產(chǎn)物之一，在常溫下是一種黑色粘稠混合物，不流動，主要由多環(huán)芳香族化合物組成，烷基芳烴含量較少，高沸點組分較多，熱穩(wěn)定性好。其化學成分及比例為：碳占88.6%，氫占4.6%，其他雜質(zhì)及揮發(fā)物占6.8%，熱值達到8 600大卡以上。煤焦油油料的各組分性質(zhì)有差別，但性質(zhì)相近組分較多。

在實驗室，用可控溫加熱爐對秦皇島耀華玻璃工業(yè)園有限公司的煤焦油進行逐溫加熱，到65℃時煤焦油開始融化，75℃開始逸出廢氣，85℃時開始流動，至105～110℃時完全轉(zhuǎn)化為液體，經(jīng)做大量實驗對比，該公司所用的煤焦油在85℃以上才能流動，固體狀的焦油（渣油）在正常條件下有升華廢氣產(chǎn)生，加熱產(chǎn)生的廢油氣不溶于水、乙醇、甲醛等，可溶于三氯甲醛、四氯化碳、丙酮、苯、重質(zhì)苯（苯、甲苯、二甲苯混合物）、氯代苯、甲苯、二甲苯、丙酮、環(huán)己酮、丁醇、汽油、柴油等?？捎盟魵庠谄溥_到105℃以上融化時進行吹脫，其逸出廢氣化學成分非常復雜，其中苯可溶物為6.8 mg/m3，硫化氫為1.2 mg/m3。

2 廢油氣治理工藝及治理過程

2.1 治理效果

治理工藝采用“地下儲油罐-直冷冷凝器-廢氣自激吸收器-吸附塔-排放”流程，如圖1所示。

圖1 地下儲油罐-直冷冷凝器-廢氣自激吸收器-吸附塔-排放工藝流程

從儲油罐中溢出的揮發(fā)性熱油氣，首先進入直冷冷凝器冷卻降溫，使呈氣霧狀的油氣在冷凝器中初步凝結(jié)，凝結(jié)后的油液聚集到冷凝器底部。其余易凝廢氣在風機的作用下進入廢氣自激吸收器[2]，在油水分離器中被液體捕集，最后由返液泵回輸?shù)絻τ凸拗小Ａ碛幸徊糠掷淠c更低、揮發(fā)性更強的油氣，不能在常溫下凝結(jié)，需要通過洗滌塔，在洗滌塔中噴入吸收液，通過吸收、除霧，最后將氣體中的難凝物質(zhì)洗滌干凈。經(jīng)過冷凝、分離、洗滌等工藝過程后，氣體中還會有異味產(chǎn)生，為此，最后又設置了活性炭吸附塔?；钚蕴渴且环N多孔結(jié)構(gòu)的物質(zhì)，其微孔表面積是體積的400多倍，具有極強的吸附能力[3]，是目前國內(nèi)外普遍采用的凈化技術(shù)。異味經(jīng)活性炭吸附后得以去除，解決了企業(yè)周邊多年的異味污染問題。

2.2 治理工藝

經(jīng)反復模擬試驗及在企業(yè)實施地下300 m3煤焦油儲罐逸出廢氣的現(xiàn)場污染治理工程，證明“冷凝+自激吸收器+吸收+活性炭吸附”技術(shù)可有效解決煤化工廢焦油逸出廢氣的污染問題。獨創(chuàng)的自激吸收器用于煤焦油逸出廢油氣治理新技術(shù)，填補了國內(nèi)同行業(yè)治理技術(shù)空白。經(jīng)監(jiān)測，在吸附塔排放口凈化后的廢氣中苯可溶物為0.45 mg/m3，硫化氫為0.04 mg/m3，完全達到了國家《煉焦化學工業(yè)污染物排放標準》（GB 16171-2012） 中的相關(guān)要求[1]。

3 治理廢油氣主要設備

3.1 冷凝器 （DKL-1.0）

常用的冷凝器有接觸冷凝器和表面冷凝器。接觸冷凝器的特點是有害廢氣直接與冷凝劑接觸。表面冷凝器的特點是在冷凝器內(nèi)有害廢氣與冷凝劑隔開，兩種流體完全不接觸，不會造成二次污染，為了方便、簡潔又能達到效果，本研究采用表面冷凝器（Ф1 000×4 400）。

3.2 油水分離器 （DKY-2.0）

油水分離器采用多管沖擊式分離技術(shù)，內(nèi)部設一道隔板和一組垂直配置的水浴室，有害廢氣從噴管中沖擊油水分離器的溶劑，充分與溶液接觸，被溶劑有效捕集，達到凈化的目的。捕集后的油料，通過油泵回輸?shù)絻τ凸拗?。根?jù)秦皇島耀華玻璃股份有限公司的實際情況，油氣分離器的水封高度設為100～150 mm即可，為保證液氣充分分離，更大限度地對可溶廢氣溶解吸收，另配備一臺攪拌裝置。

3.3 吸收塔（DKS-1.0）

吸收塔要求氣液接觸面積大，接觸時間長，氣體吸收反應良好，壓力損失小，并且適用于大氣量煙氣處理，主要有噴淋塔、填料塔、板式塔等類型。吸收塔直徑1 000 mm，高4 800 mm。用5 mm普通碳鋼Q235，在塔內(nèi)設2層吸附劑支撐，上部設除霧器。絲網(wǎng)填料吸收塔吸收效率高，占地面積小，運行成本低，效果比較好。絲網(wǎng)填料吸收塔的絲網(wǎng)填料是主要構(gòu)件，采用不銹鋼纖維絲編織而成。絲網(wǎng)填料吸收塔是近年來發(fā)展起來的新技術(shù)，密集的絲網(wǎng)可以非常有效地攔截各種細微的油滴，吸附效果明顯[5]。

經(jīng)過試驗得知，廢油氣的化學成分非常復雜，其中大部分物質(zhì)可以燃燒，考慮該公司的油料特性，必須先進行油氣分離，溶解吸收液可考慮使用三氯甲烷、四氯化碳、丙酮、柴油、甲苯等。

3.4 吸附塔（DKF-1.0）

按吸附及運動狀態(tài)的不同，異味吸附設備可分為固定床吸附器、移動床吸附器、流化床吸附器和其他類型的吸附器。固定床吸附器適合較低濃度的廢氣凈化，主要由殼體、吸附劑、吸附劑承載裝置、氣體進出口和脫附劑進出口管等部件組成。選擇吸附劑時最重要的是看其飽和吸收量是否大和選擇性是否好，除此之外，還需具備解吸容易、機械強度高、穩(wěn)定性好、氣流通過阻力小等條件。吸附劑最常用的是活性炭，活性炭對非極性飽和的化合物優(yōu)先吸附，常用于吸附含碳氫化合物的廢氣[6]。固定床層厚0.5 m左右，結(jié)構(gòu)簡單、工藝成熟、性能可靠，特別適合中小、分散、間歇性的污染源治理。

3.5 其他設備

本裝置選用2臺9-26/9-19 4A型引風機。其風量在2 198～3 200 m3/h/824～1 700 m3/h，電機功率 5.5 kW/3 kW，全壓為3 400～3 850 Pa/3 252～3 584 Pa。還搭載2臺功率1.5 kW的50CYZ-A-12型自吸式離心泵，流量控制在15 m3/h左右?？紤]到常溫下焦油的不流動性，廢油氣的輸送管使用有蒸汽加熱可調(diào)的雙層管，管徑為100～200 mm，凈化后的送氣管選用管徑50 mm的規(guī)格[4]。

4 操作規(guī)程及注意事項

4.1 操作規(guī)程

開啟地下水水井泵為冷凝塔供水，根據(jù)進氣量大小調(diào)節(jié)進水閥與回水閥，使冷凝效果最佳且節(jié)約水資源。到油罐頂部打開需要凈化廢氣的粗管道閥門，然后打開1號風機，使從冷凝塔流出的油氣依次進入油水分離器、吸收塔等設備，根據(jù)氣壓大小調(diào)節(jié)風量閥門。打開冷凝塔底部和油氣分離器側(cè)部蝶閥。打開水泵控制器，根據(jù)油水分離器水槽水位高低自動開啟或關(guān)閉返油泵。打開吸收塔柴油循環(huán)泵，使吸收塔噴淋液（柴油）循環(huán)噴淋。根據(jù)凈化系統(tǒng)的風壓情況或打開2號風機，或打開旁通風道閥門，同時關(guān)閉風機，讓余氣進入吸附塔進行處理，凈化后的氣體排入空氣中。

4.2 注意事項

各個處理裝置的溫度要控制好。油水分離器、吸收塔、吸附塔的氣壓計達到標準上下限時，需根據(jù)具體情況打開、關(guān)閉或調(diào)節(jié)風機風量。

5 結(jié)語

通過冷凝和吸收、吸附集成工藝的耦合，不但可以回收廢油氣，使其變廢為寶，降低成本，增加效益，而且對環(huán)境保護工作具有重要的意義，一定程度上也消除了安全隱患。其環(huán)境效益和經(jīng)濟效益顯著。本設計治理工藝和技術(shù)比較成熟，研制價格低廉，有利于在國內(nèi)焦化行業(yè)廢油氣回收中的推廣使用。

[1]國家環(huán)保部，國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局.GB 16171-2012煉焦化學工業(yè)污染物排放標準[S].北京：中國環(huán)境科學出版社，2012.

[2]馮軍.冷凝法油氣回收裝置研究和應用[J].低溫與特氣，2008，26（6）：21-23.

[3]楊正山.柴油吸收法油氣回收裝置的工藝特點及應用[J].煉油技術(shù)與工程，2007，37（5）：40-42.

[4]崔永超.成品油油庫油氣綜合處理技術(shù)及工藝設計[J].廣州化工，2010，38（9）：247-248，254.

[5]吳忠標.實用環(huán)境工程師[M].北京：化學工業(yè)出版社，2001：272-275.

[6]周興求.環(huán)保設備設計手冊——大氣污染控制設備[M].北京：化學工業(yè)出版社，2004：338-354.

（編輯：程 ?。?/p>

Research on Recovery and Utilization Technology of Exhaust Gas Escaping from Coal Tar of Coal Chemical Industry

Lv Zhenhua,Wang Jibin,Huo Baoquan
（Environmental Management College of China,Qinhuangdao Hebei 066004,China）

X701

A

1008-813X（2013）06-0048-03

2013-09-20

2012年河北省科技廳社會發(fā)展研究課題《焦化行業(yè)廢油氣回收利用技術(shù)研究》（12274516）

閭振華（1965-），男，四川郫縣人，畢業(yè)于西北農(nóng)林科技大學環(huán)境工程專業(yè)，碩士，副教授，主要從事環(huán)境工程教育與研究工作。