石油化工企业挥发性有机物治理方案探讨

张满玉（中石化天津分公司发展规划部，天津 300271）

石油化工企业挥发性有机物治理方案探讨

张满玉（中石化天津分公司发展规划部，天津 300271）

本文主要介绍了挥发性有机物的危害、治理方案、各方案的优缺点，并说明了天津分公司VOCs治理方案及选择方案的原因。

挥发性有机物；治理；方案

随着国民经济的快速发展，尤其是高耗能重工业的发展，对环境造成了严重的影响，大面积、重度雾霾现象发生频率和时间逐步增加，直接影响了人民群众的生活质量。为保护环境，实现国民经济可持续发展，2014年8月，天津市发布《工业企业排放控制标准》，挥发性有机物VOCs排放达到80mg∕m3以下。2015年环保部发布《石油炼制工业污染物排放标准》中要求非甲烷总烃去除效率≥97%。以上两个环保排放标准对天津地区工业企业的挥发性有机物的排放提出了严格的要求，尤其对污染源较多的石化企业提出了甚至苛刻的要求。

1 石化企业挥发性有机物的危害和排放现状

挥发性有机物是在常温下以蒸汽形式存在于空气中的一类有机化合物和总称，参与大气光化学反应，是重要的大气污染源之一。石化企业的装置和设备在原设计中均属于密闭生产，正常生产过程中不会对大气排放挥发性有机物，但储运罐区受技术限制，仍存在无组织排放现象，对厂界的环保指标的控制造成较大压力，需要对储运罐区的无组织排放进行治理。

2 治理方案

方案一：气体收集+多级吸收法

本方案需要首先对个储罐的罐顶气通过气相连通管联通，将气体收集至总管，然后送入后部的吸收设施。针对收集后的油气组分及浓度，典型的吸收工艺是使用吸收+分离+吸附解析的处理工艺。

第一步：将收集至总管的罐顶气通过增压机加压后，送入吸收塔进行吸收。吸收介质为与罐顶气组分相似的油品，回收大分子的油气组分，初步降低油气浓度。为提高吸收效果，对吸收介质可采取冷却措施。

第二步：低浓度油气进入膜分离设备，大分子的烃类被截留，形成富含油气的组分，循环回第一步的吸收塔，小分子的氧气、氮气等通过膜分离设备，形成富含空气的贫气。

第三步：贫气进入变压吸附设施，对气体深度吸收，达标尾气高空排放。吸附剂饱和后通过真空解析，解析出的高浓度油气再经冷凝液化后返回第一级循环吸收。吸附介质通常为活性炭等。如果罐顶气中含有硫化物，应在前部增加催化氧化除臭设施，脱除硫化物，避免硫化物对后部吸收材料性能的损害。

此技术已经在国内有多套工业业绩，优点是结构紧凑，占地少，吸收效果可以满足目前新环保标准VOCs≤80mg∕m3的要求。缺点是：（1）投资较高；（2）吸收了油气的富吸收剂需要循环处理，以满足新鲜吸收剂的蒸汽压、组成等指标要求；（3）需要配套深度脱硫设施，增加了投资。

采用本技术设计的一套1000标立∕小时的油气治理设施，预计总投资约2000万元，其中吸收设施预计1200万元左右，脱硫设施400万元左右，油气收集设施及安全附件等400万元左右。

方案二：焚烧法

本方法需要新建一套焚烧炉，将收集后的罐顶气送入焚烧炉燃烧。如果罐顶气中含有硫化物，还需要在进焚烧炉之前对罐顶气进行深度脱硫。此方法的优点是处理能力高，对原料气的适应性好，运行稳定，能完全满足新环保标准（焚烧法）VOCs＜20 mg∕m3的要求。缺点是：（1）由于加热炉为明火设备，安全间距大导致占地面积大；（2）如果罐顶气的浓度较低，在不能利用自身燃烧的热量维持燃烧时，需要使用辅助燃料伴烧，因此运行成本较高。据了解，某化工厂一台焚烧炉一年伴烧的天然气费用约500万元左右；（3）可能增加全厂的NOx污染物排放量；（4）需要有深度脱硫设施。

方案三：直接回收至低压瓦斯管网

此方案将罐顶气收集并加压后直接送入全厂低压瓦斯管网。本方案的优点是只有收集和加压设施，流程简单，占地少，投资低，油气完全回收处理，达到了挥发性有机物的零排放。但缺点也较多：（1）首先需要全厂有低压瓦斯或油气回收管网等相应设施，并且瓦斯气脱硫设施具有相应的余量；（2）储罐需要增设氮封设施，以避免在储罐大小呼吸时氧气通过罐顶呼吸阀进入罐内部，造成罐顶气中含有氧气，进而对全厂管网造成隐患；（3）安全保护设施及连锁控制等要求较高，对设备硬件和操作人员的技术水平要求较高。

对于一套1000标立∕小时的罐顶气收集及回收设施，预计总投资约1000万元左右。

3 各方案的适用范围

以上三种方案均有各自的优缺点和使用范围。其中方案一适用于成品油储罐、装车站台等介质清洁、组成稳定的工况，允许气体中含有空气；方案二适用于各种工况，多用于处理挥发性有机物含量低、热值低、无回收价值的废气处理，多用于化工厂等；第三种工况投资少，但要求现有瓦斯回收设施如气柜、低压瓦斯管网、瓦斯脱硫设施有余量，并且瓦斯用量大、瓦斯管网抗干扰能力强的炼油厂、石化厂等。

4 天津分公司炼油部中间罐区VOCs治理方案选择

天津分公司炼油部有16座较大型中间原料产品储罐，进出料频繁，介质洁净度差，大多含有硫化氢等有毒有害成分，罐顶气对周围环境影响很大，因此必须进行VOCs治理。

炼油部设有全厂低压瓦斯管网，同时设有2万立和5千立气柜个一台，以及配套的瓦斯压缩机，瓦斯脱硫设施有一定余量，同时罐区VOCs数量占全厂瓦斯量非常低，因此我们综合考虑各种VOCs治理方案后，确定采用方案三，即将罐顶气直接回收至低压瓦斯管网。原则流程图如下：

各储罐罐顶油气→油气支管道→油气汇总管道→气液分离罐→增压风机→可燃性气体排放管网现有甩头处。

目前本项目方案已经通过了政府部门的安全审查，正在实施过程中。