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RTO之酸性水储罐罐顶恶臭气 VOCs 的治理

发布时间:2020-10-28 23:04:00 点击:

RTO焚烧炉RTORCO专业生成厂家无锡泽川环境2020年10月28日讯 《石化行业挥发性有机物全厂型综合整治方案(环发[2014]177号)》和《GB 31571-2015石油化学工业污染物排放标准》,对石化企业的VOCs治理提出了更加严格的要求。目前,广西石化公司酸性水预处理系统的酸性水储罐罐顶气,在水洗脱臭处理后直接排放大气。由于排放气中含有的轻烃组分及其他不溶性有毒气体无法进行回收,直接排放至大气,不能满足现有国标的排放要求。本文采用目前国内成熟的升压后送至火炬的工艺,并结合广西石化的实际情况,实现了罐顶有毒异味气体的彻底治理。




1 装置概述


炼油厂在正常生产过程中会产生大量的酸性水,来源众多且成分复杂,其中不仅含有高浓度的硫化物和氨氮,还含有大量的固体悬浮物、污油、油气以及其它有毒有害气体,无法直接进入酸性水汽提塔内进行处理,因此在酸性水汽提装置中设有一个酸性水预处理系统。本装置设计的三罐两水封酸性水预处理系统,主要由 3 座相连的酸性水罐、2 台水封罐及酸性水顶气脱气除臭设备组成。3 座酸性水罐的顶部设有统一的充氮气压控系统,酸性水罐的顶气出口相汇合后,分别连接至 2 台水封罐的入口,其中正压水封罐的顶部出口与醇胺脱气除臭相连。正常生产时,用氮气给酸性水储罐补压,罐顶气冲破正压水封进入脱臭塔,除臭以后外排大气,储罐保持微正压操作。异常情况下,如果储罐压力突然变为负压或者超压,则利用安全水封正负压操作原理,通过安全水封进行补压或者泄压,以保证储罐安全运行。流程如图 1 所示。


RTO之酸性水储罐罐顶恶臭气 VOCs 的治理


2 VOCs 的危害


VOCs(volatile organic compounds) 挥 发 性 有 机物,是指常温下饱和蒸汽压大于 133.32Pa、常压下沸点在 50~260℃以下的有机化合物,或在常温常压下任何能挥发的有机固体或液体。VOCs 组成复杂,主要包括烷烃、烯烃、芳香烃、卤代烃、含氧烃、氮烃、硫烃、低沸点多环芳烃等。VOCs 对人体的健康有很大影响,空气中的挥发性有机化合物可引起慢性中毒,损害肝脏和神经系统,引起全身无力、瞌睡、皮肤瘙痒等,浓度过高时很容易引起人体急性中毒,轻者会出现头痛、头晕、咳嗽、恶心、呕吐、或呈酩醉状,重者会出现肝中毒甚至很快昏迷,甚至有生命危险。


3 酸性水储罐罐顶恶臭气的治理


3.1 酸性水储罐顶气的主要组成


对脱臭塔顶排放口进行采样分析,脱臭塔顶排放至大气的主要气体为氮气,烃类主要为低分子轻烃,排放气的分析数据见表 1。


RTO之酸性水储罐罐顶恶臭气 VOCs 的治理


3.2 罐顶气治理方案的对比


从表 1 数据可知,低分子轻烃采用吸收法和吸附法均很难达标,冷凝法回收的成本高且创造的价值低。唯一可采用的是催化氧化(燃烧)法,经与厂家技术人员交流,该方法的理论效果很好,但目前没有实际工程应用的案例。经与国内各炼厂进行咨询了解,将脱臭后的尾气利用水环压缩机升压后排入火炬管网的工艺,应用效果较好,能彻底解决罐顶气 VOCs 排放。下面将这种尾气升压排入火炬管网的工艺方案与催化氧化(燃烧)法做一简单对比(表2)。


从表 2 可以看出,催化氧化(燃烧)法的工艺流程复杂、投资高且没有同类装置实际工程应用的案例,而水环压缩机升压方案采用的设备少,操作简单,日常无需维护,且有同类成功运行案例。


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3.3 罐顶气治理方案的实施和标


3.3.1 方案的实施


酸性水储罐罐顶气脱臭后,用水环压缩机升压排放至低压瓦斯火炬系统,不再直接外排至大气。罐顶气由水环压缩机压缩升压后,进入卧式气液分离器,气相自分离器顶部排出进入低压火炬管网。分离器内设隔油挡板,油水沉降在分离器内,由重力差自动进行分离。水相经水冷器冷却后,返回至水环压缩机循环使用,油相进入分离器油侧,达到一定液位后自动排放至地下罐。当罐顶气量很少时,水环压缩机进行自循环。工艺流程见图 2。


为了避免运行过程中因系统泄漏致使氧气进入低压瓦斯管网,造成管网氧含量超 2%,引起安全隐患事故,在压缩机入口设置了在线氧检测仪,将实时氧含量数据传输至 DCS 画面,并设置联锁启动逻辑。当氧含量大于 2% 时,联锁启动,将酸性水罐顶排放气变为现场放空。


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3.3.2 方案的标定


为了掌握罐顶气升压橇块的操作水平及设备运行状态,进一步优化操作条件,并通过生产数据找出可能存在的问题,保证撬块“低能耗、高收率、长周期、满负荷”的优质运行,我们对方案进行了标定,标定时间共计 72h。对罐顶气升压橇块的整体性能进行考核,摸清罐顶气升压橇块处理能力、能耗水平、操作水平及设备运行状态,以保证罐顶气升压橇块能够达标平稳运行,罐顶气长期密闭排至公司低压火炬管网。标定期间的操作数据与机泵运行情况见表 3、表 4。

RTO之酸性水储罐罐顶恶臭气 VOCs 的治理

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其中,罐顶气升压撬块是否满负荷运行,与酸性水罐顶气的排放量有关。由于标定期间 2 套酸性水储罐均运行正常,顶气的排放量较低,未达满负荷运行。


由表 3 和表 4 可以看出,标定期间两套酸性水储罐的储罐压力≤ 1.5kPa,在允许范围内,且平稳运行;所抽出的罐顶气氧含量≤ 2%,符合排放低压火炬的要求;撬块的入口压力和撬块的分液罐液位均在设计范围内,运行良好;水环泵 272-K101AB运行正常,电流、转速正常,设备无异常运行状况。整个标定期间,酸性水罐顶气均正常通过罐顶气升压橇块升压后并入低压火炬管网,未有现场排放情况发生。


3.4 运行过程中 VOCs 泄漏检测


水环压缩机投入运行后,罐顶气全部进入低压火炬管网,但是在运行过程中,设备、阀门、法兰等管件密封部位可能会发生泄漏,存在环境污染与安全隐患。为了避免运行过程中系统存在 VOCs 排放源,我们采用比较成熟的泄漏检测与修复(LADR)技术进行跟踪和检测,以便从源头上控制和减少设备、阀门、法兰等管件的无组织 VOCs 排放。经过近 1 年 的 LADR 泄漏检测与跟踪修复,排放源全部进行了管控治理,无组织恶臭气体 VOCs 排放,取得了很好的成效。


4 结论


在 2 套酸性水的预处理单元正常生产运行的过程中,酸性水罐顶气经脱臭后,密闭进入罐顶气升压撬装,经水环压缩机升压后并入低压火炬管网。运行过程中,酸性水储罐的储罐压力一直保持在运行指标范围内,排至火炬系统的罐顶气氧含量≤ 2%,符合排放低压火炬的要求。升压橇块水环压缩机系统运行平稳,现场 LADR 检测无泄漏,达到了酸性水罐顶恶臭气 VOCs 治理的理想效果。

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