一种炼化企业有机挥发物的综合治理方法

摘要

本发明公开了一种对炼化企业有机挥发物（VOCs)的综合治理方法。将整个炼化企业生产区域各个生产单元，包括有组织和无组织排放所产生的有机挥发物集中收集，通过预处理后，采取膜分离、冷凝、吸附、吸收的办法，回收有机溶剂。处理后的有机废气分三部分，一部分达标直接排放到大气中，另外两部分根据全厂区瓦斯气的整体消耗和产生平衡的需要，在系统内循环和排出到瓦斯气平衡系统中，最终，实现了资源利用最大化，同时减少温室气体排放，对整个工厂碳排放碱少做出贡献。

说明书

技术领域

本发明属炼油化工企业有机废气治理，有机溶剂回收，节能减排环保领域。

背景技术

有机挥发物（VOC），通常指的是除一氧化碳、二氧化碳、金属碳化物、金属碳酸盐和碳酸铵外，室温下饱和蒸汽压大于70.91Pa，在常压下沸点介于50℃~260℃的有机挥发性气体的总称，其成分相当复杂，主要包括非甲烷烃类（烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃等）、含氧有机物（醛、酮、醇等）、含氯有机物、含氮有机物、含硫有机物等，由于这类气体可以在大气中发生光化学反应而形成二次有机气溶胶和光化学烟雾，是形成臭氧（O3）和细颗粒物（PM2.5）污染的重要前体物。

对环境及人们身体健康有很大的危害，因而国家环保部门及经济规划中，都重点提到VOC的治理，出台了一系列相关法律法规，对VOC的排放的控制，日益受到全社会的重视。另一方面，随着世界范围内对温室效应的关注，即使不是跟VOC气体那样有毒，二氧化碳的排放也日益收到限制。

VOC废气的主要成因是工业生产排放的废气和人们生活产生的废气，而炼化企业的排放占有很高的比例。

炼化企业VOC的排放特征是源分散而多样，大体可分为：密封点泄漏、储罐挥发、装卸车排放、废水处理系统、工艺无组织排放、工艺有组织排放、燃烧烟气、循环水系统、采样、火炬、非正常工况、事故排放等等。

炼化企业，对于VOC的治理，主要可以分为两大类别：源头治理和末端治理。

源头治理，是从生产工艺设计和改造出发，尽量减少和消除排放，这应该是VOC治理的根本方法，但不能达到完全控制，因而不得不用各种其它末端治理措施，对工艺源头治理不能处理的废气进行最后处理，以达到废气排放标准。

炼化企业VOC成分复杂，种类很多，主要有：苯系物（苯、甲苯、二甲苯、对二乙基苯等），烯烃类（乙烯、丙烯、1，3-丁二烯、氯乙烯、丁二烯、反-2-戊烯、1-戊烯等），烷烃（甲烷、乙烷、丙烷、环氧乙烷、2-甲基戊烷、正己烷、2-甲基庚烷等），卤代烃（ 1，2-二氯乙烷、氯甲烷等），醇类/硫醇类（丁醇、乙二醇、甲硫醇、乙硫醇等），酮类（丙酮、甲乙酮等）。

末端治理VOC常用的方法有：吸收法、吸附法、冷凝法、膜分离法、热力焚烧法、催化燃烧法、低温等离子体法、光催化氧化法、臭氧催化氧化法、生物处理法等。其中，吸收法、吸附法、冷凝法、膜分离法可以对有机挥发成分回收利用，节约资源。而热力焚烧法、催化燃烧法、低温等离子体法、光催化氧化法、臭氧催化氧化法、生物处理方法，是通过物理、化学或生物方法将VOC成分分解成二氧化碳和氧气排放到大气中，这些方法是一种资源浪费，并且在处理VOC过程中，要消耗大量能源，造成了新的温室气体排放。

目前，现有的技术对VOC的治理，都基本上是根据各个操作单元排放VOC的特点，用不同或相同的工艺分散就地处理，处理效率底下，设备成本和运行成本高，也不便于管理。

本发明的实施，克服了现有方法资的缺点，通过VOC收集系统，将整个工厂范围内分散的各类VOC气体集中起来，采用综合处理方法，实现资源利用最大化，节约运行成本，减少二氧化碳排放。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种炼化企业有机挥发物的综合治理方法，该工艺克服了现有技术中分散治理，重复投资，处理效果差的缺点，提升了回收效率和尾气指标，降低了工艺能耗，一揽子解决了炼化企业的有机废气回收和排放的问题。

为了达到以上目标，本发明采取了以下技术方案：

一种炼化企业有机挥发物的综合治理方法，包含有有机废气收集支路管线，有机废气收集总管线，阻火器，氮气补充系统，碱洗塔，碱液循环系统，水洗塔，冷却水供排系统，缓冲储存罐，压缩机，膜分离组件，贫气树脂吸附塔，制冷系统，冷凝器，冷凝油气分离储罐，富气树脂吸附塔，冷油尾气回收塔。

石油炼制废气排放源可分为有组织排放源和无组织排放源，有组织排放源包括催化裂化再生器、工艺加热炉、硫磺尾气焚烧炉、氧化沥青焚烧炉、S-Zorb 再生器、重整再生器、火炬等；无组织排放源主要包括油品罐（原油罐、汽油罐、石脑油罐、煤油罐、芳烃罐、柴油罐、污油罐、油品中间罐、沥青罐等）、污水罐（酸性水罐、污水均质罐等）、装车（船）台、污水集输系统和污水处理场、焦化装置、低空排放工艺尾气、凉水塔、停工检修过程、设备和管阀件泄漏等。排放的大气污染物主要有颗粒物、SO2、NOX、挥发性有机物（VOCs）、油气、硫化氢、有机硫化物、臭气、苯、甲苯、二甲苯等。以上生产区域所产生的有机废气，通过分支管线（16）汇总到废气总管(17)。

废气总管（17）通过控制阀和缓冲罐与碱洗塔（1）相连；碱洗塔通过循环泵和循环回路连接循环碱储罐，出口与水洗塔（3）入口相连；水洗塔出口与缓冲储存罐（4）入口相连；缓冲储存罐（4）出口与压缩机（5）入口相连；压缩机（5）出口与膜分离组件（6）入口相连；膜分离组件渗余侧出口与贫气吸附塔（12）入口相连，膜分离组件渗透侧出口与冷凝器（7）入口相连；冷凝器设有氨冷却循环系统，冷凝器出口与油气分离储罐（9）入口相连；贫气树脂吸附塔（12）设置有蒸汽再生管线，入口连接膜分离组件渗余侧，出口设施有有机气体检测仪，尾气达标排放到大气；油气分离储罐（8）出口与富气树脂吸附塔（10）入口相连，油气分离储罐回收的有机溶剂送到界区外（26）；富气树脂吸附塔（10）设置有蒸汽再生管线，塔顶出口设置有机气体检测仪，出口分两路，一路通过开度阀（30）连接冷油吸收塔（11）入口，一路连接放空开度阀（29）连接到火炬系统（22）；油水分离器（15）的入口连接再生蒸汽出口、缓冲储存罐凝液出口和水洗塔洗涤水出口，油水分离器（20）上层出口（21）连接回收溶剂外送管线，下层出口（22）冷却水回用；冷油吸收塔（11）设置冷油进口（24）和出口（25）管线，出口设置有有机气体检测仪，分别通过开度阀（28）连接到压缩机（5）入口循环和通过排空阀门（27）连接到瓦斯平衡系统系统（22）。

根据上述方案，废气收集系统支路管线（16）和总管线（17），设置了压力检测仪，有机气体浓度检测仪，氧含量检测仪，总管线设置了抽风机，缓冲罐，氮气补充管线，当管路中氧浓度过高时采取补充氮气的安全措施。

根据上述方案，废气预处理系统，设置有碱洗塔（1）和水洗塔（3），碱洗塔（1）可以是文丘里混合器、喷淋塔、填料塔、降膜塔和筛板塔的一种，一文丘里混合器为例，废气总管来的混合有机废气通过文丘里管是产生高压，文丘里径相管线产生负压将碱液吸入到文丘里混合器中，混合吸收了有机废气的碱液流入到碱循环罐（2）中，根据碱液的饱和度，不定期补充新的碱液。

水洗塔（3）的结构可以是喷淋塔、填料塔、降膜塔、筛板塔的一种，以采取填料塔的方式为例，冷却水从塔顶进入与从塔底进入向上流动的有机废气进行充分接触。

根据上述方案，储存系统接受经过预处理后的有机废气，储存罐（4）采取双膜结构，内部设置有压力检测仪，底部设置有冷凝液排除口。

根据上述方案，膜分离系统，包括压缩机（5）和串联的2-3组膜分离组件（6），所用气体分离膜采用膜材料为有机硅、聚醚嵌段酰胺、含氟聚合物、等离子体改性聚合物膜其中的一种，从储存罐（4）来的有机废气经过压缩机（5）加压后依次进入到串联膜分离组件（6）中，膜分离组件（6）的渗余侧连接贫气树脂吸附塔（12），渗透侧进入到冷凝器（7）。

根据上述方案，冷凝回收系统，用氨作为制冷剂，制冷温度为-20~-40℃，从膜分离组件（6）渗透侧出来的有机浓气，经过冷凝器后，大部分液化形成气液混合物，进入到气液分离储罐（9）。

根据上述方案，从膜分离组件（6）渗余侧出来的贫废气进入到贫气树脂吸附塔（12），所用吸附树脂采用特种疏水性的高分子材料，吸附塔采取两塔并连的方式，分别处于吸附和再生备用状态，塔顶设置有VOC检测仪，当吸附塔快达到饱和后，采用蒸汽吹扫方法进行再生。

根据上述方案，从气液分离罐出来的未凝有机气体，利用富气树脂吸附塔（10）吸附回收，富气吸附塔（10）所用吸附树脂采用特种疏水性的高分子材料，吸附塔采取两塔并连的方式，分别处于吸附和再生备用状态，塔顶设置有VOC检测仪，当吸附塔快达到饱和后，采用蒸汽吹扫方法进行再生，再生冷凝液通过管道引入到油水分离器（15），塔顶设置由VOC浓度检测仪，经过吸附后的净气从塔顶排出，，吸附后的尾气，通过分成两股，通过控制阀门分别进入冷油吸收塔（9）和进入瓦斯平衡系统（22）。

根据上述方案，根据不凝气的累积浓度情况以及整个生产域区瓦斯气平衡的需要，从富气吸附塔出来的净气通过控制阀直接引入到瓦斯平衡系统或经过冷油吸收塔后再外排。

附图说明：

图1为本发明的工艺流程图

1-碱洗塔，2-循环碱储罐，3-水洗塔，4-废气缓冲储罐，5-压缩机，6-膜分离组件，7-冷凝器，8-制冷剂，9-油气分离罐，10-富气树脂吸附塔，11-冷油吸收塔，12-贫气树脂吸附塔，13-排空管，14-冷凝器，15-油水分离器，16-废气支管，17-废气总管，18-蒸汽入口，19-冷凝液，20-回收溶剂出口，21-回用水出口，22-回火尾气，23-回流尾气，24-冷油入口，25-冷油出口，26-回收溶剂出口，27-放空阀，28-循环开度阀，29-放空阀，30-开度阀

具体实施方式

以下结合附图对本发明做进一步说明：

一种炼化企业有机挥发物的综合治理方法，包含废气收集系统，预处理单元，废气缓冲储存单元，膜分离单元，冷凝回收单元，树脂吸附贫气回收单元，树脂吸附富气回收单元，冷油吸收排放单元。

从炼化企业各有组织排放操作单元和无组织排放点的产生的各种有机废气，通过废气收集系统收集起来，然后进进行综合处理。

废气收集系统由连接各个操作单元的支线管路和各支线管线和汇总后并入的总管线组成了废气收集管网，管网包括气体管道、管道与排放源连接阀件、压力及压控元件、风机、压力传感器、惰性气管线、自控阀门、安装及排气管线自控阀门。

废气收集系统采取了废气浓度自动检测、氧含量自动检测、压力自动检测控制等安全措施。

在有机废气总管中，包含有空气、水蒸汽、有颗粒物、SO2、NOX、挥发性有机物（VOCs）、油气、硫化氢、有机硫化物、臭气、苯、甲苯、二甲苯等。

废气收集系统总管线压力保持正压状态，压力保持在0.4kPa以上，一般为0.4-2kPa.

废气收集系统中设置氮气补充管线，控制系统中气体的氧体积含量小于5%，系统中气体的氧体积含量超过5%时，自动补充氮气。

从废气总管过来的有机废气，通过控制阀接入碱洗塔，碱洗塔用文丘里管混合器，有机废气通过文丘里管产生负压，将碱液吸入到混合器中，气液混合后仪器打入到塔内进行气液分离，碱液回流到碱储罐循环使用，碱洗过的有机废气从塔顶导入到水洗塔中。

水洗塔采取喷淋的方式，废气从塔底导入与向下喷淋的冷水充分接触后，从塔顶导出。

从水洗塔出来的有机废气经风机送入导废气缓冲储罐（4），在罐中气液分离，罐内液相（正常操作无液相）送到油水分离罐（15），罐顶气体进入缩机（5），经压缩后废气压力升高到0.2-0.35MPa(G)，经压缩机（5）出口冷却器冷却至 40℃后送入压缩机出口排出罐，在罐中气液分离，罐内液相（正常操作无液相）送到溶剂储罐（9），罐顶气相进入膜分离器组件（6）。膜分离组件渗余侧为低浓度尾气，随后进入装有高分子树脂吸附剂的贫气吸附塔（12），经树脂吸附后得到符合环保要求的的净化气排出界区外。膜分离组件渗透侧为浓缩后的有机废气，浓缩的有机废气通过控制阀进入到冷却器（7）冷却至零下20-零下40℃后，油气混合物一起进入到油气分离罐（9），分离罐罐顶气相进入装有高分子吸附树脂的富气吸附塔（10）。

经富气吸附罐吸附后的有机气体根据厂区瓦斯气的整体消耗和产生平衡的需要分为两股，一股直接进入厂区瓦斯气平衡系统，另一股进入到冷油吸收装置（11），经冷油吸收后的有机废气，同样根据厂区瓦斯气的整体消耗和产生平衡的需要分为两股，一股直接进入厂区瓦斯气平衡系统，一股回流到压缩机前端循环。

富气吸收塔和贫气吸收塔，都采取两用一备串联的方式连接，当吸附量达到接近饱和时，采取低压蒸汽解吸的方式解吸，解吸冷凝的有机溶剂，进入到油水分离罐（15）之中进行油水分离。油水分离罐上层为回收溶剂，下层为冷凝水。