煤化工焦化氮封系統(tǒng)改進揮發(fā)性的有機物VOCs污染帶來的環(huán)境問題已經(jīng)受到廣泛的重視,。在我國,，VOCs（volatile organic compouds）揮發(fā)性有機物，是指常溫下飽和蒸汽壓大于133.32Pa,，常壓下沸點在50—260℃以下的有機化合物,，或在常溫常壓下任何能揮發(fā)的有機固體或液體。揮發(fā)性有機混合物不僅對人體有刺激作用，而且其中不少對內(nèi)臟有毒害作用,，還有的是致突變物與致癌物,。揮發(fā)性有機混合物中的烯烴和某些芳香烴化合物,，在大氣中,，在陽光的作用下，還可以和氮氧化物發(fā)生反應(yīng)形成洛杉磯型的光化學煙霧或工業(yè)型光化學煙霧,，造成二次污染,。因此為進一步提升大氣污染防治水平，改善本地區(qū)域環(huán)境質(zhì)量,，焦化廠的VOCs治理變得尤為重要,。
結(jié)合內(nèi)浮頂苯罐的使用現(xiàn)狀對苯罐進行適應(yīng)性氮封改造,解決了苯氣揮發(fā)導(dǎo)致的混合氣體達到爆炸極限帶來的安全風險和環(huán)境污染,同時減少了產(chǎn)品損失,帶來了較高的經(jīng)濟效益.

0煤化工焦化氮封系統(tǒng)改進引言
煤化工作為傳統(tǒng)重工業(yè)性行業(yè)，在實際生產(chǎn)過程中很容易產(chǎn)生各種尾氣,，因此煤化工（焦化）也是VOCs產(chǎn)生的主要領(lǐng)域之一,。煉焦及后續(xù)煤氣凈化涉及到的眾多化工介質(zhì)中含有大量的VOCs。在焦化生產(chǎn)過程中,，由于介質(zhì)流動,、溫度及壓力的變化，極易出現(xiàn)含有VOCs的尾氣逸散,。這些逸散尾氣組成復(fù)雜,，含有不同刺激性、腐蝕性,、惡臭甚至致癌致畸的有害成分,，是焦化廠異味的主要來源。尾氣的排放不僅嚴重污染環(huán)境,，影響員工身心健康,，加劇裝置腐蝕，而且會造成資源浪費,，如果處置不當,，還存在燃燒爆炸的安全風險?！稛捊构I(yè)污染物排放標準》（GB16171-2012）對大氣污染特別排放限值提出了嚴格的要求,。
1焦化廠VOCs的來源與組成
VOCs成分復(fù)雜，目前已經(jīng)監(jiān)測出的VOCs有300 多種,，主要來自建筑裝飾,、有機化工、鋼鐵冶金,，石油石化,、包裝印刷、表面涂裝等行業(yè),。在以往的VOCs治理中,，焦化廠很少進行處理,，但實際上焦化在鋼鐵冶金企業(yè)中*，在生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生各種各樣的異味,，不僅污染環(huán)境,，同時對員工的身體也造成潛在的危害。焦化廠的工藝流程包括煤的高溫干餾,，主要原料是煤,，一般采用的是配合煤。配合煤作為化合物里面的成分,，其組成并不固定,。在整個工藝過程中煉焦、回收是產(chǎn)生VOCs多的車間,，尤其在回收區(qū)域更為嚴重,，因此對于焦化廠的VOCs治理主要集中在回收區(qū)域。煉焦的除塵裝置效果理想可以減少很大一部分VOCs的外排,，而回收區(qū)域涉及的設(shè)備眾多,，各種罐體的放散氣直接連通大氣，產(chǎn)生的異味嚴重,。氨水,、焦油、萘,、酚,、甲烷類烴等物質(zhì)會逸散到大氣中，特別是苯,、硫化氫等物質(zhì),，更是具有強烈的毒性，污染環(huán)境,，嚴重影響環(huán)境和毒害操作工人的身體,。
2焦化廠VOCs的治理措施
和其他環(huán)境治理措施類似，焦化廠尾氣治理仍然要遵循“源頭減量,、過程控制,、末端治理”的總體思路。采用*工藝裝備,，淘汰落后生產(chǎn)工藝,，減少“跑冒滴漏”，實現(xiàn)源頭尾氣減量,。同時,，要提高生產(chǎn)管理水平，減少操作維護不當產(chǎn)生的尾氣排放，采取適當?shù)闹卫泶胧?，將產(chǎn)生的尾氣加以回收或處理,。
焦化廠生產(chǎn)過程產(chǎn)生的尾氣種類繁多、性質(zhì)各異,，發(fā)生源的特點亦不相同,。根據(jù)其各自的特點，處理方法也多種多樣,。目前常用的方法主要有化學吸收法,、物理吸附法,、冷凝回收法,、燃燒法、催化分解法,、氮封法以及通過壓力平衡系統(tǒng)引入煤氣負壓管網(wǎng)回收等,。目前大部分焦化廠在設(shè)計時都設(shè)計有有害尾氣回收管道系統(tǒng)，在施工時已裝配有害尾氣回收系統(tǒng),，鼓風,、粗苯、油庫等槽放散尾氣均接入了鼓風機前負壓管道,。但由于安全原因,，都沒有很好地發(fā)揮作用。一些單位在進行有害尾氣治理時,，采用洗滌吸附法,、吸附燃燒法、洗滌氧化法,、吸收法等,，尾氣治理工藝各有特點，效果各異,，投資費用及運行費用也差別較大,。
VOCs作為環(huán)保指標，之前很少在焦化廠中進行治理,。但隨著國家環(huán)保形勢的加劇,，民眾對于環(huán)保的意識也在提高，企業(yè)投入資金和技術(shù)對VOCs的排放進行治理,，可以減少企業(yè)對環(huán)境的污染程度和范圍,。
3焦化廠密閉槽體VOCs的治理
焦化廠的VOCs主要集中于回收區(qū)域，回收區(qū)域涉及范圍很廣,，大致分為氨硫,、粗苯、鼓風冷凝、洗滌,、精脫硫,、儲備站、油庫等工段,。其中粗苯,、鼓風冷凝、洗滌,、油庫都有槽體,。之前的工藝是每個槽體放散氣直接連通大氣來保證槽體內(nèi)的壓力平衡，同時槽體內(nèi)還有物料的進出,。對于這種槽體的放散氣有很多種治理方法,，但是考慮性價比，操作方便,，投資小,，真正實現(xiàn)*。一般都采用氮氣密封然后全負壓返回煤氣系統(tǒng)的處理工藝,。此工藝需要槽體的密封效果好,，這樣空氣不容易進入負壓區(qū)，可以更好地控制煤氣的含氧量,。

工藝流程
    1）在每臺儲罐上設(shè)置先導(dǎo)式氮封閥組和限流孔板旁路,，正常情況下使用氮封閥組維持罐內(nèi)氣相空間壓力在1.2KPa左右，當氣相空間壓力高于1.4KPa時,，氮封閥關(guān)閉,，停止氮氣供應(yīng)；當氣相空
    間壓力低于0.8KPa時,，氮封閥開啟,，開始補充氮氣；當?shù)忾y需要檢修或故障時,，使用限流孔板旁路給儲罐內(nèi)補充氮氣,，壓力高于1.5KPa時，通過帶阻火器的呼吸閥外排（短時間連續(xù)補充
    氮氣）,。
    2）當?shù)忾y事故失靈不能及時關(guān)閉,，造成罐內(nèi)壓力超過1.5Kpa時，通過帶阻火器的呼吸閥外排,；當?shù)忾y事故失靈不能及時開啟時,，造成罐內(nèi)壓力降低至-0.3Kpa時，通過帶阻火器呼吸閥向
    罐內(nèi)補充空氣,，確保罐內(nèi)壓力不低于儲罐的設(shè)計壓力低限（-0.5Kpa）,。
    3）為確保設(shè)置氮封儲罐事故工況下的安全排放,，應(yīng)在儲罐上設(shè)置緊急泄放閥，緊急泄放閥定壓不應(yīng)高于儲罐的設(shè)計壓力上限（2.0Kpa）,。
    4）當需要使用限流孔板旁路補充氮氣時,，流量宜等于油品出罐流量，氮氣管道的管徑為DN50,，氮氣的操作壓力為0.5MPa,。
    5）若在相同油品儲罐之間設(shè)置有氣相聯(lián)通管道，每臺儲罐出口均應(yīng)設(shè)置阻火器,，以防止事故擴大,。
    6）阻火器應(yīng)選用安全性能滿足要求的產(chǎn)品，且阻力降不應(yīng)大于0.3KPa,。

3.1放散氣全負壓返回煤氣系統(tǒng)工作原理
首先對封閉式槽體安裝開閉式氮封裝置,，當槽體進出料作業(yè)時，氮封閥進行供氮與泄氮作業(yè),，泄氮時部分尾氣隨氮氣排出,。將封閉式槽體放散閥接入負壓系統(tǒng)，在風機前安裝一套微負壓控氧裝置,，設(shè)定一定的壓力，剛好將這些槽體排出的尾氣吸入負壓系統(tǒng),，而不至于在風機壓力變化時將過多的氧氣吸入到負壓系統(tǒng),，從而產(chǎn)生安全隱患。
氮封技術(shù)主要是應(yīng)用于庫區(qū)槽罐的密封,。槽內(nèi)液位下降或溫度降低時利用氮氣補充槽內(nèi)氣體空間,。通過氮氣充滿槽內(nèi)液位上方，阻止液體介質(zhì)持續(xù)氣化,，抑制介質(zhì)氣化逸出,。當槽體進料液位上升或溫度升高造成槽內(nèi)氣體壓力升高時，泄氮閥打開,，氮氣逸出,，從而保持槽內(nèi)壓力平衡。該方法可有效減少庫存槽罐作業(yè)過程中的尾氣排放,，也有利于提高槽罐本質(zhì)安全水平,。另外，氮氣屬于惰性氣體,，與氧氣反應(yīng)條件為4000oC電弧環(huán)境,，因此不必考慮氮封廢氣發(fā)生化學反應(yīng)對煤氣系統(tǒng)造成的不利影響。同時,，氮封處理引入煤氣系統(tǒng)的廢氣量很少（大量不到1000m3),，對煤氣系統(tǒng)管道也不會產(chǎn)生不利影響,。

煤化工焦化氮封系統(tǒng)改進具體工作原理：
（1） 設(shè)定微負壓控氧裝置前管道吸力為-100-200Pa，槽體放散口吸力為0~-50Pa,，根據(jù)槽體至鼓風機前微負壓控氧裝置前的管道長度,，管道長度不同，阻力不同,，用槽體上閥門開度調(diào)節(jié)槽體放散口吸力為設(shè)定值,；

（2） 微負壓控氧裝置接入鼓風機回流管道上或者風機前管道上，通過調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)微負壓控氧裝置的吸力在-1000~-5000Pa,；

（3）微負壓控氧裝置內(nèi)部特殊結(jié)構(gòu),，由吸入管、限壓水封艙,、氣體水封,、真空艙、折流板,、調(diào)節(jié)閥,、回流管、真空計,、溢流管,、補水管等構(gòu)成，進口管內(nèi)氣體在負壓作用下,，沖破水封進入真空部分,，被吸入鼓風機煤氣管道，水封高度隨著吸力的變化而變化,，回收尾氣剛好能沖破水封進行真空系統(tǒng),，保持有害尾氣管道吸力恒定，氣體帶走的水汽在折流板處被冷凝下來進入回流管,，回到水封系統(tǒng),，有一部分水汽被氣體帶入煤氣，這時需用補水管補充,，保證水封的高度,。全程無排放，無泄漏,，安全可靠,，真正實現(xiàn)了*治理化產(chǎn)尾氣。
各槽體放散口吸力設(shè)定為-100~0Pa,，根據(jù)管道長度,、口徑、阻力情況來設(shè)定各放散口吸力,，槽體安裝開閉式供氮閥,、泄氮閥,，用變頻控制器調(diào)節(jié)風機轉(zhuǎn)速，各點用調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)吸力,，保證氣體不會逸散到大氣中,，同時，又能保證保持足夠的吸力,。
該工藝全部采用12# 控制,，選用自動化程度較高的設(shè)備，信號接入化產(chǎn)中控室中控系統(tǒng),，由中控室人員操作,，不再另增加操作人員。為防止管道堵塞,，在廢氣收集管道上加裝蒸汽清掃管道,，定期進行蒸汽沖掃。

3.2敞開式有害尾氣排放點逸散氣處理
這些區(qū)域分布較廣,，收集尾氣比較困難,，各個廢氣排放點形狀各異，需要制作不同的尾氣收集裝置,，相比而言實用的是采取洗滌法來對尾氣進行處理,。尾氣主要含氨、非甲烷總烴,、硫化氫,、萘、酚,、苯類等有機物質(zhì)。首先將此類廢氣進行收集,，經(jīng)管道引入洗滌塔,，洗滌塔分為二次洗滌，下層使用冷凝液循環(huán)噴灑,，除去廢氣中的苯類有機物,，借由傳質(zhì)吸收原理，以組分分壓壓差作為吸收推動力,，嚴格控制操作壓力和溫度等操作因素,，以達到較好的吸收效果。上段使用蒸氨廢水洗滌,，通過對操作狀態(tài)的控制,，對廢氣中的殘余有機物質(zhì)達到吸收的目的。
由于各排放點形狀各異,，大小不同,，大多屬于敞開式排放點,，需要根據(jù)每一個排放點的具體情況設(shè)計制作相應(yīng)的收集裝置，需要功率匹配的風機,，通過變頻器調(diào)節(jié)風機轉(zhuǎn)速來保證有害氣體的全部收集,。處理后的廢氣送焦爐煙囪與焦爐廢氣一起排放或者可以直接排放。

4煤化工焦化氮封系統(tǒng)改進系統(tǒng)調(diào)試和運行情況
天焦公司響應(yīng)國家環(huán)保號召,，在回收區(qū)域進行VOCs治理措施,。采用回鼓風機前負壓區(qū)工藝，自7月調(diào)試運行以來,，系統(tǒng)運行狀態(tài)良好,，但也出現(xiàn)了一些實際問題。調(diào)試過程中,，對于每一個控制單元,，都能很好地控制罐體壓力。由于負壓區(qū)吸力較大,，罐體壓力需要用氮氣來維持壓力穩(wěn)定,。運行中發(fā)現(xiàn)氮氣消耗量很大，經(jīng)過與設(shè)計方的研究,，決定把回負壓區(qū)的總閥門關(guān)到很小,，由閥門控制罐體內(nèi)壓力的穩(wěn)定，進一步減少氮氣消耗,，同時通過與現(xiàn)場比對,，把每個罐體的壓力設(shè)置在合理范圍內(nèi)，避免罐體壓力變化太大,，對生產(chǎn)產(chǎn)生不利影響,。
儲罐設(shè)置氮封可有效減緩油品直接與空氣接觸，降低產(chǎn)品變質(zhì)的風險,，降低有毒可燃氣體帶來的安全風險,，減少油氣揮發(fā)度降低對環(huán)境的污染。目前國內(nèi)油品儲罐氮封設(shè)置時每個氮封罐自成體系,，沒能將所有氮封罐進行統(tǒng)籌考慮,。存在這樣兩類問題：

①每具儲罐氮封管線上均設(shè)置有氮封閥、限流孔板,、止回閥等,，造成管線附件投資增加。

②每具氮封儲罐排放的富氮氮封尾氣未進行充分利用,，氮氣耗量增加,，系統(tǒng)運行能耗增加。

③儲罐區(qū)氮氣用量不均衡,，考慮大用氣量,，氮氣規(guī)模較大,，投資高但利用率低下。

5煤化工焦化氮封系統(tǒng)改進結(jié)論
隨著國內(nèi)對環(huán)境質(zhì)量要求的不斷提高,，逐步展開了對揮發(fā)性有機物VOCs的治理工作,，特別是在焦化行業(yè)，在生產(chǎn)過程中進行管控,，避免了先污染后治理的弊端,。VOCs治理可以在焦化行業(yè)中進行推廣，以減少生產(chǎn)過程中對環(huán)境的污染,，實現(xiàn)企業(yè)綠色發(fā)展,。從企業(yè)長遠發(fā)展考慮，技術(shù)革新,，優(yōu)化生產(chǎn),，綠色生產(chǎn)，對原有工藝進行改進創(chuàng)造也是企業(yè)生存的關(guān)鍵,。