CN108654340A - 焦化化产VOCs废气热氧化处理新工艺及处理装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了焦化化产VOCs废气热氧化处理新工艺及处理装置，包括：VOCs废气通过洗油吸收装置预处理后，经预热、分解和扫气的循环热氧化处理，再进行分离及后处理；将RTO热氧化炉用于焦化行业VOCs废气处理，对吸收预处理后仍不达标的VOCs废气进行RTO热氧化，VOCs废气去除率达到99％，符合《炼焦化学工业污染物排放标准》(GB16171‑2012)中排放限值要求。
Description
技术领域
本发明属于化工废气处理领域，具体涉及一种焦化化产VOCs废气热氧化处理新工艺及处理装置。
背景技术
现有的焦化化产区域生产装置包括3#焦油蒸馏、焦油中间槽区、油库装置、油品配制、油库西区、脱酚及工业萘、酚盐分解、酚蒸馏、萘结片和改质沥青，生产过程中物料和生产装置不同，产生的废气种类繁多、性质各异，发生源特点亦不尽相同。其中，焦化化产废气主要成分为挥发性有机物VOCs，包括非甲烷总烃、苯类、酚类和萘等，还含有少量硫化氢、卤化物，VOCs废气的主要危害是在大气中与氮氧化物反应生成光化学烟雾，危害人体健康，并且还含有有毒物质，易导致中毒等情况发生，另外大多数VOCs易燃易爆，在浓度达到***下限时极易***而引起火灾。
VOCs废气处理方法多种多样，常用方法主要有冷凝回收法、吸收法、吸附法和电除尘等，这些方法具有一定局限性，费用较高、生命周期较短，同时吸收剂、吸附剂可能带来二次污染。目前焦化化产区域生产装置VOCs废气处理采用吸收工艺，利用洗油吸收废气中的苯类及酚类等有害物，但不能除去废气中的非甲烷总烃，放散气过程还容易夹带洗油液滴，造成废气中非甲烷总烃偏高，外排废气中污染物排放浓度不能达到《炼焦化学工业污染物排放标准》(GB16171-2012)排放限值的要求，由此可见焦化化产生产装置VOCs废气的特点是成份复杂、回收难度和回收价值较小，采用单一处理方法不能满足国家排放标准。另外，现有涂装、印染、石化等行业的VOCs废气处理工艺对安全措施考虑尚不完善，因此VOCs废气处理过程中安全***设计显得尤为重要。
参考文献：
[1]挥发性有机物污染控制工程，李守信等，化学工业出版社，2017.
[2]挥发性有机化合物处理技术的研究进展，李守信等，化工环保，2008.
[3]大风量VOCs废气治理，乔惠贤等，环境工程，2004.
发明内容
为克服现有技术的上述缺陷，解决现有的焦化化产厂用吸收法处理VOCs废气不能满足国家标准对污染物排放限值要求的问题，本发明的目的在于提供一种安全可靠的焦化化产VOCs废气热氧化处理新工艺及处理装置，是国内首例将RTO热氧化炉(蓄热式热氧化炉)用于焦化行业VOCs废气处理，对吸收预处理后仍不达标的VOCs废气进行RTO热氧化，VOCs废弃去除率达到99％，符合《炼焦化学工业污染物排放标准》(GB16171-2012)中“大气污染物特别排放限值”要求。
本发明的上述目的通过以下技术方案实现：
焦化化产VOCs废气热氧化处理装置，依次包括：洗油吸收单元、FTA安全联锁控制单元、热氧化处理单元和分离单元；其中，
所述FTA安全联锁控制单元一端置于所述洗油吸收单元和所述防爆阻火水封器之间，另一端与所述热氧化处理单元进气端相连；
所述的热氧化处理单元依次包括防爆阻火水封器、捕雾器、缓冲罐、若干个废气主风机和阻火器、以及RTO热氧化炉；所述防爆阻火水封器、捕雾器和缓冲罐依次连通，所述若干个废气主风机并联连接，一端与所述缓冲罐出气端分别连通，另一端与所述阻火器进气端对应连通；所述RTO热氧化炉一端与所述阻火器出气端连接，另一端与所述分离单元连通。
优选地，所述FTA安全联锁控制单元由可燃气体***浓度下限检测仪(FTA检测仪)、废气气动切断阀和事故放散气动切断阀组成。
优选地，所述RTO热氧化炉包括可用于VOCs废气预热、分解和扫气的第一蓄热室、第二蓄热室和第三蓄热室，且所述第一蓄热室、第二蓄热室和第三蓄热室均可通过换向阀控制VOCs废气流向。
优选地，上述焦化化产VOCs废气热氧化处理装置还包括与所述RTO热氧化炉相连的吹扫风机和与所述RTO热氧化炉上端连通的燃烧器。
本发明的第二方面，焦化化产VOCs废气热氧化处理新工艺，具体地，包括以下步骤：
(1)VOCs废气通过洗油吸收装置预处理；
(2)步骤(1)中预处理后的VOCs废气经预热、分解和扫气的循环热氧化处理；
(3)经步骤(2)热氧化处理后的气体分离及后处理。
优选地，所述热氧化处理过程为：
在废气主风机吸力作用下VOCs废气依次经防爆阻火水封器、捕雾器和缓冲罐，进入RTO热氧化炉内热氧化分解处理；其中，VOCs废气先由所述换向阀切换进入所述第一蓄热室加热为高温废气；再进入所述第二蓄热室，在温度为800-850℃高温分解形成含CO2和H2O的高温烟气；再进入所述第三蓄热室，将上述高温烟气的显热储存于所述第三蓄热室的陶瓷蓄热体内，冷却至180-220℃后经所述换向阀排出或进入下一次循环热氧化处理。
优选地，所述循环热氧化处理过程具体为：预热(第一蓄热室)-分解(第二蓄热室)-扫气(第三蓄热室)-扫气(第一蓄热室)-预热(第二蓄热室)-分解(第三蓄热室)-分解(第一蓄热室)-扫气(第二蓄热室)-预热(第三蓄热室)，再重复若干次。
在一些优选的实施方式中，所述循环热氧化处理包括预热(第一蓄热室)-分解(第二蓄热室)-扫气(第三蓄热室)-扫气(第一蓄热室)-预热(第二蓄热室)-分解(第三蓄热室)-分解(第一蓄热室)-扫气(第二蓄热室)-预热(第三蓄热室)三次循环过程，保证VOCs去除率从而达标排放。
在一些优选的实施方式中，FTA安全联锁控制单元中，所述FTA检测仪对废气实时取样和检测，达到***浓度下限值25％时报警，达到50％时关闭所述废气切断阀，打开所述事故放散气动切断阀，实现安全联锁控制，避免***浓度下限值较大的VOCs废气被引入到高温RTO热氧化炉内。
在一些优选的实施方式中，所述循环热氧化处理后焦化化产VOCs废气中的非甲烷总烃浓度不超过5000mg/m3，VOCs废气燃烧效率达到99％以上，VOCs总量≤19.9mg/m3，非甲烷总烃排放浓度＜50mg/m3，苯排放浓度＜6mg/m3，氮氧化物排放浓度＜20mg/m3。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
通过本发明的焦化化产VOCs废气热氧化处理新工艺后，焦化化产VOCs废气中的非甲烷总烃浓度不超过5000mg/m3，VOCs废气燃烧效率达到99％以上，VOCs总量≤19.9mg/m3，非甲烷总烃排放浓度＜50mg/m3，苯排放浓度＜6mg/m3，氮氧化物排放浓度＜20mg/m3，排放浓度均远远低于《炼焦化学工业污染物排放标准》(GB16171-2012)排放限值。
附图说明
图1为本发明的焦化化产VOCs废气热氧化处理新装置结构示意图；
图2为本发明焦化化产VOCs废气热氧化处理新工艺的流程图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的技术方案，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
参见附图1，本发明的焦化化产VOCs废气热氧化处理新装置，依次包括：洗油吸收单元、FTA安全联锁控制单元、热氧化处理单元和分离单元；其中，FTA安全联锁控制单元一端置于洗油吸收单元和防爆阻火水封器之间，另一端与热氧化处理单元进气端相连，由可燃气体***浓度下限检测仪(FTA检测仪)、废气气动切断阀和事故放散气动切断阀组成。FTA检测仪对废气实时取样和检测，达到***浓度下限值25％时报警，达到50％时关闭废气切断阀，打开事故放散气动切断阀，实现安全联锁控制，避免***浓度下限值较大的VOCs废气被引入到高温RTO热氧化炉内。
热氧化处理单元依次包括防爆阻火水封器、捕雾器、缓冲罐、两个废气主风机和两个阻火器、以及RTO热氧化炉；防爆阻火水封器、捕雾器和缓冲罐依次连通，两个废气主风机并联连接，一端与缓冲罐出气端分别连通，另一端与阻火器进气端对应连通；RTO热氧化炉一端与阻火器出气端连接，另一端与分离单元连通。RTO热氧化炉包括可用于VOCs废气预热、分解和扫气的第一蓄热室、第二蓄热室和第三蓄热室，且第一蓄热室、第二蓄热室和第三蓄热室均可通过换向阀控制VOCs废气流向。此外，本发明装置还包括与RTO热氧化炉相连的吹扫风机和与RTO热氧化炉上端连通的燃烧器。
参见附图2，焦化化产VOCs废气热氧化处理新工艺，具体过程为：VOCs废气通过洗油吸收装置预处理后，VOCs废气经预热、分解和扫气的循环热氧化处理、分离；其中，热氧化处理过程为：在废气主风机吸力作用下VOCs废气依次经防爆阻火水封器、捕雾器和缓冲罐，进入RTO热氧化炉内热氧化分解处理，VOCs废气先由换向阀切换进入第一蓄热室加热为高温废气；再进入第二蓄热室，在温度为800℃-850℃高温分解形成含CO2和H2O的高温烟气；再进入第三蓄热室，将上述高温烟气的显热储存于第三蓄热室的陶瓷蓄热体内，冷却至200℃后经换向阀排出或进入下一次循环热氧化处理；循环热氧化处理过程具体为：预热(第一蓄热室)-分解(第二蓄热室)-扫气(第三蓄热室)-扫气(第一蓄热室)-预热(第二蓄热室)-分解(第三蓄热室)-分解(第一蓄热室)-扫气(第二蓄热室)-预热(第三蓄热室)三次循环过程，保证VOCs去除率从而达标排放。且在进入RTO热氧化炉之前，通过FTA检测仪对废气实时取样和检测，达到***浓度下限值25％时报警，达到50％时关闭废气切断阀，打开事故放散气动切断阀，实现安全联锁控制，避免***浓度下限值较大的VOCs废气被引入到高温RTO热氧化炉内。
实施例
本发明中的焦化化产VOCs废气热氧化处理新工艺于2017年8月投产，至今运行正常，***稳定，对VOCs废气最大处理能力为1.8万m3/h，实际处理能力在4000至6000m3/h，VOCs废气净化处理效果好，达到如表1中的排放标准和指标要求。
表1《炼焦化学工业污染物排放标准》(GB16171-2012)排放限值(单位：mg/m3)
以上所述为本发明的较佳实施例而已，但本发明不应该局限于该实施例所公开的内容。所以凡是不脱离本发明所公开的精神下完成的等效或修改，都落入本发明保护的范围。
Claims (8)
1.焦化化产VOCs废气热氧化处理装置，其特征在于，依次包括：洗油吸收单元、FTA安全联锁控制单元、热氧化处理单元和分离单元；其中，
所述FTA安全联锁控制单元一端置于所述洗油吸收单元和所述防爆阻火水封器之间，另一端与所述热氧化处理单元进气端相连；
所述的热氧化处理单元依次包括防爆阻火水封器、捕雾器、缓冲罐、若干个废气主风机和阻火器、以及RTO热氧化炉；所述防爆阻火水封器、捕雾器和缓冲罐依次连通，所述若干个废气主风机并联连接，一端与所述缓冲罐出气端分别连通，另一端与所述阻火器进气端对应连通；所述RTO热氧化炉一端与所述阻火器出气端连接，另一端与所述分离单元连通。
2.如权利要求1所述的焦化化产VOCs废气热氧化处理装置，其特征在于，所述FTA安全联锁控制单元由可燃气体***浓度下限检测仪、废气气动切断阀和事故放散气动切断阀组成。
3.如权利要求1所述的焦化化产VOCs废气热氧化处理装置，其特征在于，所述RTO热氧化炉包括可用于VOCs废气预热、分解和扫气的第一蓄热室、第二蓄热室和第三蓄热室，且所述第一蓄热室、第二蓄热室和第三蓄热室均可通过换向阀控制VOCs废气流向。
4.如权利要求1所述的焦化化产VOCs废气热氧化处理装置，其特征在于，所述新装置还包括与所述RTO热氧化炉相连的吹扫风机和与所述RTO热氧化炉上端连通的燃烧器。
5.通过如权利要求1-4任一项所述焦化化产VOCs废气热氧化处理装置的焦化化产VOCs废气热氧化处理新工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)VOCs废气通过所述洗油吸收单元预处理；
(2)步骤(1)中预处理后的VOCs废气经预热、分解和扫气的循环热氧化处理；
(3)经步骤(2)热氧化处理后的气体分离及后处理。
6.如权利要求5所述的焦化化产VOCs废气热氧化处理新工艺，其特征在于，所述热氧化处理过程为：
在废气主风机吸力作用下VOCs废气依次经所述防爆阻火水封器、捕雾器和缓冲罐，进入所述RTO热氧化炉内热氧化分解处理；其中，VOCs废气先由所述换向阀切换进入所述第一蓄热室加热为高温废气；再进入所述第二蓄热室，在温度为800℃-850℃高温分解形成含CO2和H2O的高温烟气；再进入所述第三蓄热室，将上述高温烟气的显热储存于所述第三蓄热室的陶瓷蓄热体内，冷却至180-220℃后经所述换向阀排出或进入下一次循环热氧化处理。
7.如权利要求5或6所述的焦化化产VOCs废气热氧化处理新工艺，其特征在于，通过所述换向阀控制所述循环热氧化处理过程，具体为：预热(第一蓄热室)-分解(第二蓄热室)-扫气(第三蓄热室)-扫气(第一蓄热室)-预热(第二蓄热室)-分解(第三蓄热室)-分解(第一蓄热室)-扫气(第二蓄热室)-预热(第三蓄热室)，再重复若干次。
8.如权利要求7所述的焦化化产VOCs废气热氧化处理新工艺，其特征在于，所述循环热氧化处理后焦化化产VOCs废气中的非甲烷总烃浓度不超过5000mg/m3，VOCs废气燃烧效率达到99％以上，VOCs总量≤19.9mg/m3，非甲烷总烃排放浓度＜50mg/m3，苯排放浓度＜6mg/m3，氮氧化物排放浓度＜20mg/m3。
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2018
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