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案例 | 某焦化厂含萘废气治理实例

2017-04-09 10:17:25
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 摘要:焦化厂工业萘产品槽区域存在含萘废气无组织放散问题,通过实例表明新设计的含萘废气处理净化回收装置,可有效控制含萘废气的无组织放散,改善工业萘产品槽区域的现场环境。


  1引言


  萘,又称并萘,是一种无色有光泽的片状结晶。不溶于水,易升华,能随水蒸汽挥发,有特殊气味,是工业上重要的稠环芳烃,可用于生产苯酐、染料的中间体、橡胶助剂和杀虫剂等。空气中高允许浓度标准为10ppm。根据纯度不同,萘可分为工业萘和精萘。工业萘的纯度一般约为96%,工业萘进一步提纯脱除杂质及脱硫后,可得到高纯度的精萘。


  从煤焦油中分离出来的萘称之为焦油萘。在高温煤焦油中萘占8%~12%。从焦油精馏塔侧线切取出温度区间为210℃~230℃的萘油馏分,经过洗涤脱酚,再精馏分离轻组分,便可得到凝固点为78℃、纯度为96%的工业萘。


  工业萘中含杂质硫茚(1%~3%)、甲基萘(1%~2%)及少量茚、焦油碱和焦油酸。工业萘是化学工业中一种很重要的原料,其主要由煤焦油进一步加工分离制取,其在煤焦油中相对含量较高,在我国煤焦油中的含量可达到8%~12%,是焦油加工的重要产品。工业萘为白色或微黄晶体,有强烈的气味,溶于醚、甲醇、无水乙醇、氯仿等,常温下能升华,与空气混合能形成爆炸性混合物,属易燃固体,分子量128,密度1.162g/cm3,沸点218℃,熔点80.2℃,闪点78.9℃,爆炸极限0.9%~5.19%,自燃点690℃,折射率1.58218。


  2工业萘区域现状及存在的问题


  萘在远低于沸点温度下,就具有很大的蒸气压,因而在加热时,固体萘能够不经过液态直接变为萘蒸气,而萘蒸气在冷却时又可不经过液态而直接转变为银白色固体。因此,固体和液体萘均能以这种形式转变为萘粉尘。萘粉尘的主要散发点有:萘的贮槽、萘的成型设备等。


  某焦化厂的工业萘产品槽区域包括6个工业萘储槽、液萘发货装置和萘结片系统,废气源主要有:6个工业萘槽的放散气(2个工业萘高置槽、3个工业萘产品槽、油配装置区1个3000m3工业萘大槽)、液萘发货产生的废气、萘结片机组产生的废气。工业萘高置槽、工业萘产品槽、工业萘大槽、液萘发货、萘结片机组产生的萘挥发废气,属于非甲烷总烃。


  萘结片机组产生的废气有一套布袋式捕集装置,主要是将萘结片生产过程中产生的升华萘通过排风机抽入脉冲袋式除尘器,升华萘被布袋捕集回收,尾气经消声器由烟囱外排。目前运行效果良好,但6个工业萘储槽、液萘发货产生的废气没有收集装置和设施,产生的废气无组织排放,严重影响了环境。工业萘产品槽区域废气主要存在如下问题:1)工业萘槽无废气处理设施,升华萘容易通过槽顶取样口、放散口逸出,影响环境;2)工业萘槽收送料前后均采用蒸气吹扫,吹扫作业会造成槽内升华萘从槽顶逸出,影响环境;3)液萘发货产生的废气未经处理无组织排放,影响大气环境。


  3改造方案


  3.1方案选择


  萘在远低于沸点的温度下,就具有很大的蒸气压,因而在加热时,固体萘能不经过液态直接变为萘蒸气,而萘蒸气在冷却时又不可经过液态而直接转变为银白色固体。因此,固体和液体萘均能以这种形式转变为萘粉尘。该区域萘粉尘的主要散发点为萘的贮槽、萘的成型设备等。


  工业萘产品槽区域的主要废气为含萘气体,且萘在常温下会结晶析出呈固态。结合现有萘结片装置废气处理的成功经验及现场的供辅设施,考虑在工业萘高置槽、工业萘产品槽、工业萘大槽的放散管连接管道,在液萘发料处增设集气罩,含萘废气被收集后进入换热器冷却,固态工业萘通过换热器收集,含萘废气经布袋除尘器净化后通过烟囱排放。经处理后,排放满足《炼焦化学工业污染物排放标准》(GB16172-2012)。


  3.2工艺流程


  萘结片装置工业萘槽及液萘发货产生的含萘废气,在引风机的作用下,进入集气管,集中后经立式换热器处理,部分液态萘流出换热系统,收集至萘收集槽集中处理;另外部分萘废气通过袋式除尘器捕集净化,萘被收集后送至萘收集槽集中处理,气体则通过引风机送入烟囱高空排放(见下图)。



  3.3主要设备选型


  根据各储槽呼出的废气量及液萘发货口发散量,核算总废气量约5000m3/h。为此新建1套换热器,1套除尘器及相应的风机、排气筒等。各储槽的放散废气拟利用集气管直接从现有放散管上接取,同时在槽顶安装呼吸阀(现已有呼吸阀的除外),以保证储槽抽气时的。同时由于该区域的发料臂为简易可伸缩发料臂,考虑新增废气收集罩。同时,为保证阻力平衡,在废气收集处增设手动调节阀。


  3.3.1换热器


  换热器选用管壳立式换热器1套,TS管壳式换热器,总传热面积(以管中心径计):110m2。参数如下表。



  3.3.2袋式除尘器


  除尘器选用脉冲袋式除尘器1套,处理风量5000m3/h,滤袋规格φ160×2600mm,滤袋数量41条,过滤面积54m2,采用脉冲反吹系统,反吹介质采用氮气。


  3.3.3风机


  新增2台防爆防腐离心风机(1用1备)。风机型号NFB102.No.5D,配套电机YBX160M2-2,风量4293~6349m3/h,全压6035~5381Pa,转速2900r/min,电机功率15kW。


  3.4温水循环系统


  为冷却含萘废气,新建1套温水循环系统(新建温水槽1座),为换热器提供冷却介质。


  循环水采用除盐水,补水利用现有蒸气冷凝水,温水槽加热采用蒸气直接加热;换热器外部冷却水采用现有循环水系统,换热器换热面积4.5m2,循环泵流量12m3/h,扬程30m。温水系统含:温水槽1台,采用蒸气直接加热,设计温度70℃,蒸气采用现场手动控制,温水槽自带温度及液位显示;温水泵2台,1用1备、自切互投,超低液位自动停泵;螺旋板换热器1台。温水(除盐水)供水量:Q=12m3/h,H=30m,t=70℃;循环水需水量:Q=15m3/h,H=30m,t≤35℃。


  3.5氮气及蒸气


  新建袋式除尘系统中的袋式除尘器反吹用氮气接自工业萘产品槽区域现有的氮气总管。袋式除尘器前的所有含萘废气管道均需做内伴热、外伴热和保温,管壳式换热器做保温。保温管道在法兰和阀门等位置采用可拆卸保温结构。温水槽、换热器下部的萘收集槽和防爆除尘器下部的萘收集槽需设置蒸气管道,用于吹扫。


  4处理效果和目标


  经净化后的废气排放指标符合《炼焦化学工业污染物排放标准》(GB16172-2012)。


  5结论


  焦化厂工业萘产品槽产生的含萘废气通过收集,采用换热冷却过滤的处理方式,可有效控制含萘废气的无组织放散,改善现场环境;通过换热,废气中的工业萘结晶,可回收工业萘固体,使资源得到有效回收。通过此种方式处理含萘废气,具有很好的环境效益和经济效益,值得推广。


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