甲醇罐區無組織揮發性有機廢氣治理工藝研究

北極星VOCs在線訊:摘 要：近年來隨著霧霾現象的增加和一系列因環保問題導致環境變化，國家對環保問題越來越重視，先後出臺了一系列的法律法規和標準。甲醇罐區作為工廠的危險源在廢氣治理過程中存在其特殊的安全要求和特殊的工藝要求，該公司技術人員結合多年的化工生產經驗和環保治理經驗，研究出一套獨特的有針對性的處理工藝。

0 引言

揮發性有機物（VOCs）是指常溫下飽和蒸汽壓大於70 Pa、常壓下沸點在260 ℃以下的有機化合物，或在20 ℃條件下，蒸汽壓大於或者等於10 Pa且具有揮發性的全部有機化合物。VOCs是導致城市灰霾和光化學煙霧的重要前體物，主要來源於煤化工、石油化工、燃料塗料製造、溶劑製造、使用和存儲等過程。

甲醇罐區為甲醇的存儲區域，主要的無組織排放源為甲醇罐的呼吸閥或透氣孔，作為廠區的危險源其周圍區域為防爆區，對於廢氣處理設備和工藝選擇有著嚴格的要求，該公司根據甲醇的物理化學特性和罐區高標準防爆特性研究出甲醇罐區無組織揮發性有機廢氣治理的處理工藝。

1 氣體成分分析

1.1 汙染源

主要為向甲醇罐內輸送甲醇時，自呼吸閥或透氣孔排出的氣體。

1.2 汙染氣體成分

氣體主要成分為甲醇。

1.3 汙染氣體特性

甲醇為無色透明液體，有刺激性氣味。熔點-97.8℃，沸點64.7℃。相對密度0.79（水=1），相對蒸氣密度1.1（空氣=1），飽和蒸氣壓12.3 kPa（20 ℃）。燃燒熱726.51 kJ/mol，臨界溫度240 ℃，臨界壓力7.95 MPa，閃點8 ℃（CC）、12.2 ℃（OC），自燃溫度436 ℃，爆炸極限5.5%～36.5%，可溶於水，可混溶於醇類、乙醚等多數有機溶劑，黏度為0.5525 MPa·s（25℃）。

2 工藝簡介

2.1 風量計算依據

HG/T 20698—2009 《化工採暖通風與空氣調節設計規範》5.5.18條，為了防止爆炸發生，在進行通風系統設計時應採取以下措施：排出有爆炸危險物質的局部排風系統，其風量應按照在正常運行和事故情況下，風管內這些物質濃度不大於爆炸下限的50%計算。總氣量為：

Q=qm3/h÷2.75%×a

其中：q為甲醇罐區進液總量，a為富裕量。

2.2 處理工藝簡介

根據甲醇廢氣的水溶性和易燃易爆的特性，採用物理吸收+生物淨化工藝。簡易工藝流程如圖1所示。

對甲醇各儲罐的呼吸閥處通過設計的特殊收集罩進行收集並維持空間微負壓，收集的氣體經過水吸收除去絕大部分甲醇等揮發有機氣體進行初步淨化，然後進入生物濾床，通過生物濾床中的專用菌種對氣體中的有機成分進行生物降解，出現應急狀態時氣體通過活性炭吸附箱進行排放，吸附後的淨化氣體通過排氣筒達標排放。吸收甲醇後的含醇水可以送往車間使用或作為碳源送往汙水。活性炭的吸附箱使用後可對其內的碳進行脫附回收利用或送入鍋爐焚燒。

3 注意事項

3.1 收集管道

由於氣體成分為易燃易爆氣體，收集管道應為導電性好的金屬管道或特製防靜電管道，避免氣體輸送時產生靜電，管道法蘭連接墊片應為導電性良好的墊片，低於4個螺栓的法蘭應做防靜電跨接;每個支管應設置阻火器，將罐體同處理裝置安全有效隔絕。

3.2 吸收塔

為保證吸收效果，吸收塔採用活水吸收，吸收液中甲醇的濃度應低於塔內溫度壓力下氣液平衡時的液相濃度，吸收液可以是一次水，吸收甲醇後的含醇水送至汙水處理廠作為生化細菌的碳源;也可使用脫鹽水，吸收後的含醇水可送至精餾萃取崗位使用。

3.3生物淨化設備

生物淨化設備為特製生物濾床，在投用前需用含醇水進行菌種篩選培養，選出適合分解甲醇氣的菌落。

3.4 安全措施

（1）收集氣體始終處在爆炸極限以下進行輸送。

（2）支管增設阻火器，避免出現罐體串聯，實現有效隔離。

（3）主管路設置甲醇在線分析儀，分析儀與風機連鎖調整風量。

（4）轉動設備、電氣儀表、控制櫃防爆等級採用CT4防爆等級。

4 案例分析

以下案例為該公司實際工程案例（某煤化工廠精餾甲醇罐區廢氣治理項目）。

4.1 概況

甲醇罐區現有規格為Φ5000 mm×8000 mm的精醇槽2個，規格為Φ5000 mm×8000 mm和規格為Φ8000 mm×10000 mm粗醇槽各1個，儲罐最大儲存量為870.4 m3;甲醇中間儲罐現有規格為Φ3600 mm×4800 mm中間槽1個，計量槽2個，每個儲罐容積為50 m3;儲罐容積為10 m3的雜醇儲罐1個，規格為Φ3600 mm×4800 mm的水槽1個，另有回流冷卻器後的不凝氣放空口和裝車時罐車頂部呼吸孔，在甲醇裝車過程以及儲存生產過程中產生的尾氣中含有甲醇和非甲烷總烴等有害氣體。

4.2 風量計算

根據甲方提供的參數：Q=140m3/h÷2.75%×1.18 ≈6000m3/h（其中1.18為18%富裕量）。

4.3 系統配置

根據上述風量計算，我公司為該化工廠精餾甲醇罐區設計配套處理量為6 000 m?/h 的兩級吸收塔，材質選用304不鏽鋼，生物處理淨化設備的處理量為6 000 m?/h，處理效率達到95%;廢氣收集罩按照氣流2 m/s進行設計，收集管道流速按照15 m/s進行設計，風機採用防靜電玻璃鋼風機，配套電機為18.5 kW。

4.4 處理能力核算

該化工廠精餾甲醇罐區廢氣收集後濃度按照20 000 mg/m?進行核算，吸收塔處理效率按照80%考慮，則兩級吸收後廢氣濃度降至800 mg/m?，生物淨化的處理效率可達到95%，則處理後排氣濃度可達到40 mg/m?。

4.5 實際監測數據

4.5.1 甲醇罐區廢氣監測點位示意圖（圖2）

4.5.2 甲醇罐區廢氣監測結果及分析

甲醇罐區廢氣外排汙染物主要以監測甲醇以及非甲烷總烴為主。該公司設計實施的這套綜合處理工藝，經過調試運行穩定後在12月6日、7日連續2天時間內排放氣中甲醇的排放濃度沒有檢測到，遠遠低於50 mg/m?的排放標準;而在11月24日、25日連續2天的監測中，排放氣中非甲烷總烴排放濃度最低達到8.74 mg/m?，平均排放濃度為10.9 mg/m?，距80 mg/m?排放標準也還有很大的餘地。前後12次的監測，排放達標率達到了100%。

5 結語

該公司的這套有針對性的甲醇罐區廢氣治理工藝對甲醇罐區廢氣治理有很好的效果，既能滿足了甲醇罐區高標準防爆特性要求，又使甲醇罐區無組織揮發性有機廢氣達到了環保要求的排放標準，值得在甲醇行業以及類似的石化、化工行業大力推廣和應用。

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