除臭裝置尾氣非甲烷總烴超標(biāo)的原因分析及對(duì)策

劉子飛 鄒汶兵

【摘 要】烏石化公司供排水廠一車間除臭裝置自2009年建設(shè)完畢投運(yùn)以來(lái)，裝置頻繁出現(xiàn)排放尾氣非甲烷總烴超標(biāo)的情況，摸索裝置運(yùn)行的影響因素成為保持裝置長(zhǎng)周期平穩(wěn)運(yùn)行、尾氣穩(wěn)定達(dá)標(biāo)的關(guān)鍵。本文分析裝置運(yùn)行的影響因素并提出相應(yīng)的對(duì)策，提高了裝置的尾氣達(dá)標(biāo)率，保證了裝置的長(zhǎng)周期平穩(wěn)運(yùn)行。

【關(guān)鍵詞】非甲烷總烴;催化氧化;入口溫度;溫升;催化劑

一、概述及工藝簡(jiǎn)介

供排水廠一車間惡臭污染問(wèn)題是車間職工、廠區(qū)所在地居民和有關(guān)環(huán)保部門關(guān)注的重點(diǎn)。供排水廠一車間的主要構(gòu)筑物有總進(jìn)口、調(diào)節(jié)池、隔油池、浮選池、曝氣池、浮渣池、污泥濃縮池和污泥脫水系統(tǒng)等。當(dāng)大氣中的這些污染物超過(guò)一定濃度，將違反國(guó)家《大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB14554—93）的車間衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。人長(zhǎng)期活動(dòng)在被這些物質(zhì)污染的環(huán)境中，可能引發(fā)呼吸系統(tǒng)、消化系統(tǒng)、生殖系統(tǒng)等疾病，也可能引發(fā)機(jī)體病變和致癌;在污染嚴(yán)重時(shí)，還會(huì)使人產(chǎn)生頭暈、喉痛、惡心、嘔吐等急性中毒癥狀，甚至發(fā)生死亡事故。

中國(guó)石油天然氣股份有限公司烏魯木齊石化分公司，其供排水廠污水處理設(shè)施眾多，惡臭氣體散發(fā)嚴(yán)重，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)職工和周圍居民的身體健康產(chǎn)生了很大不良影響，引起了烏魯木齊石化公司、地方環(huán)保局的高度重視，并將烏魯木齊石化公司供排水廠惡臭氣體治理列入計(jì)劃。

除臭裝置包括：污水處理設(shè)施封閉及廢氣輸送系統(tǒng)、催化燃燒廢氣處理裝置、浮渣罐及配套浮渣輸送系統(tǒng)。廢氣原料主要為污水處理裝置二級(jí)隔油池、一級(jí)浮選池、二級(jí)浮選池逸散的含烴、硫化氫和有機(jī)硫的混合揮發(fā)性有機(jī)氣體，廢氣處理能力為4000Nm3/h，年操作時(shí)數(shù)為8000小時(shí)，連續(xù)操作。處理后的產(chǎn)物為水蒸汽、二氧化碳及少量的二氧化硫。處理后廢氣中的苯、甲苯、二甲苯、非甲烷總烴和硫化物指標(biāo)符合我國(guó)《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》和《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》。

除臭裝置采用催化氧化法，廢氣中的有機(jī)硫和H2S氣體等，通過(guò)脫硫預(yù)處理去除后，通過(guò)控制反應(yīng)器入口溫度，在Pt、Pd催化劑的作用下，將廢氣（含空氣）中的有機(jī)物氧化為CO2和H2O，達(dá)到凈化氣體的目的。工藝過(guò)程中主要反應(yīng)為烴的氧化反應(yīng)，反應(yīng)方程如下：CmHn+（m+n/4）O2=mCO2+n/2H2O。

二、影響因素分析

通過(guò)對(duì)影響出口指標(biāo)的原因逐項(xiàng)進(jìn)行分析，具體影響因素可以分為以下幾個(gè)方面：反應(yīng)器進(jìn)、出口溫度，溫升;氧含量;進(jìn)口溫度;風(fēng)量;催化劑的性能;

（一）進(jìn)、出口溫度、溫升的影響

根據(jù)化劑性能分析結(jié)果，反應(yīng)器入口溫度控制在260-270℃最佳，裝置反應(yīng)器入口溫度從8月9日開始由原250℃升高至260-270℃，從數(shù)據(jù)可以看出，進(jìn)口溫度的升高后裝置的出口指標(biāo)明顯降低，平均值由398.5mg/m3降低至173mg/m3，去除率由93.4%升高至94.7%，且已連續(xù)3天達(dá)到合格狀態(tài)。但也發(fā)現(xiàn)問(wèn)題：反應(yīng)器進(jìn)口溫度升高后，在其他因素不變的情況下，8月10日、11日出口指標(biāo)升高至490mg/m3，去除率降低至87%。

從數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)可以發(fā)現(xiàn)：反應(yīng)器出口溫度超過(guò)430℃、相應(yīng)的溫升超過(guò)170℃時(shí)裝置的去除率最高值僅為91.7%，通過(guò)查找相關(guān)文獻(xiàn)，反應(yīng)器溫升≤150℃效果最佳，所以12日開始將反應(yīng)器進(jìn)口溫度保持在260-270℃，出口溫度控制在430℃以下，保證溫升≤150℃情況下運(yùn)行，綜上可以得出：反應(yīng)器入口溫度和溫升是影響裝置出口非甲烷總烴的重要因素。

（二）氧含量的影響

通過(guò)使用便攜式檢測(cè)氣水分離罐入口廢氣中氧含量22.1%，反應(yīng)器出口22%。當(dāng)天經(jīng)化驗(yàn)室取樣分析結(jié)果為入口19.65%，反應(yīng)器出口18.74%。從上述分析結(jié)果可知，反應(yīng)過(guò)程為過(guò)氧狀態(tài)，空氣調(diào)節(jié)閥TV306不是裝置運(yùn)行的必要配風(fēng)條件。

（三）進(jìn)口臭氣濃度的影響

從7天運(yùn)行數(shù)據(jù)可以得出初步結(jié)論：進(jìn)口濃度的變化對(duì)裝置的去除率和出口指標(biāo)無(wú)明顯的影響。

（四）風(fēng)量的影響

從7天運(yùn)行數(shù)據(jù)可以得出初步結(jié)論：在一次風(fēng)機(jī)風(fēng)量不變（進(jìn)口臭氣濃度不變）的情況下，風(fēng)量升高后裝置的去除率也有所提高，所以適當(dāng)提高新風(fēng)的攙兌稀釋量可以提高系統(tǒng)的去除率，降低出口指標(biāo)。

（五）催化劑的性能的影響

工藝將流量FIT301調(diào)整在1436Nm3/h，反應(yīng)器入口溫度270℃，出口溫度TIC306控制在450℃。此期間，現(xiàn)場(chǎng)排氣筒冒青煙、有焦糊味，原因分析：判斷催化劑表面結(jié)焦，立即對(duì)結(jié)焦物燒除，復(fù)測(cè)分析結(jié)果降至168mg/m3，確認(rèn)有效，反應(yīng)前期反應(yīng)器入口溫度250℃波動(dòng)運(yùn)行，導(dǎo)致催化劑起燃溫度低，前期催化劑表面結(jié)焦，從而造成催化劑性能下降。

綜上所述：出口非甲烷總烴的超標(biāo)的主要原因是反應(yīng)器入口溫度偏低、溫升過(guò)高。

三、應(yīng)對(duì)措施

（一）反應(yīng)器進(jìn)口溫度保持在260℃以上，溫升≤150℃情況下，催化劑反應(yīng)去除率最佳。

（二）適當(dāng)摻兌新風(fēng)，可以提高裝置出口的合格率。

措施實(shí)施后，除臭裝置運(yùn)行平穩(wěn)率達(dá)到了指標(biāo)>99%，通過(guò)控制溫升和進(jìn)口溫度，2018年至今，除臭裝置出口非甲烷總烴穩(wěn)定合格。

四、總結(jié)及下一步工作

出口非甲烷總烴的超標(biāo)的主要原因是反應(yīng)器入口溫度偏低、溫升過(guò)高;下一步的計(jì)劃是：

收集摸索溫度大幅上升下降時(shí)進(jìn)口的烴類濃度變化，尤其是甲烷濃度波動(dòng)情況，分析甲烷含量對(duì)除臭反應(yīng)器溫度波動(dòng)的影響。繼續(xù)摸索提高除臭反應(yīng)器溫度至460℃清除催化劑表面附著焦質(zhì)雜質(zhì)，是否提高催化劑反應(yīng)效率。繼續(xù)摸索均化罐運(yùn)行情況，增加分析均化罐進(jìn)出口硫含量分析，避免硫含量超標(biāo)影響催化劑性能。

【參考文獻(xiàn)】

〔1〕蒲恩奇，《大氣污染治理工程》，2004-3-1

〔2〕劉綺、石林、王振友，《環(huán)境污染控制工程》，2016