焦化工业废气治理技术综述

孟影子

临涣焦化股份有限公司安徽淮北235141

摘要：随着社会经济的高速发展，国内多地出现雾霾等不良天气，大气污染防治形势变得异常严峻。国家层面已经明确要加快生态文明体制改革，着力解决突出的环境问题。特别是“气十条”实施以来，焦化行业的大气污染治理“攻坚战”虽然取得了阶段性胜利，但与人们对美好生活环境的向往还有一定差距。

关键词：焦化工业；废气；治理技术

引言

焦炭是钢铁生产中重要的生产原料，是极为理想的燃料和还原剂。据统计，2017年，我国焦炭产量43142万t，钢铁企业焦炭使用量占焦炭消费总量的85％左右。虽然近年来焦化行业在产业档次和规模上有大幅提升，但是焦化行业产能过剩、产业布局不合理、化学产品的精细加工不足、能源利用率不高，生产技术水平有待提高，生态保护问题依然十分突出。主要表现在排污环节多、强度高、种类杂、毒性大、无组织排放量大，对区域环境空气的影响十分严重。因此，焦化行业必须配备高效环保设施，加强环境管理，提高清洁方式运输比例，实现全负荷、全时段、全流程污染排放有效管控。

1焦化工业废气概述

1.1焦化工业废气分类

按照化学性质划分，焦化工业废气可分为无机废气和有机废气。无机废气包括SO2、NOx、氨气、H2S等；有机废气（VOCs）是具有挥发性质的有机化合物总称，主要包括苯类、酚类、萘、蒽等芳香族及其同系物。

1.2焦化工业废气的来源

按照焦化工业的工艺、装置、原料、产品进行分析，无机废气主要来自焦炉烟气、焦炉煤气、硫铵装置放散、蒸氨装置放散、氨水贮槽放散等；有机废气主要来自各类油品贮槽的放散废气、油品装车过程中逸散出的有机挥发性气体等。

2焦化工业废气治理技术

2.1废气再循环技术

废气再循环技术，即EGR（ExhaustGasRecirculation）技术，最先是为降低小型内燃机排出气体中的氮氧化物（NOX），并在部分负荷时提高内燃机燃料经济性而采取的一种技术方法。它将汽车用小型内燃机在燃烧后将排出气体的一部分分出并导入吸气侧使其再度吸气的技术手法。该技术能够净化NOX的基本原理实际上是热容量理论的具体应用。EGR技术应用到热电企业后，与CNSR技术的组合由于其存在投资省、占地小，能够降低NOX的同时，还能提高锅炉燃料经济性的优点，因而在一段时期内得到了大多热电企业的青睐。后来，由于热电企业排放标准的提高，SCR技术才荣登大雅之堂。EGR技术在焦化企业的推广应用，除了能够降低烟气中NOX的排放浓度，提高焦炉回炉煤气的燃烧经济性外，还能够改善焦炉的高向加热。对于新建单一焦炉煤气回炉的企业来说，采用EGR技术，无疑可以采用更高的炭化室的焦炉。实施焦炉废气循环后，焦炉烟气中NOX明显降低，减轻了后续烟气SCR脱硝的压力，改善了焦炉高向加热，有利于煤饼上下加热的一致性，提高了焦炭质量，缩短结焦时间，相应增加了焦炭产量并降低了焦炉加热耗热量。

2.2冷凝回收法

根据所处理废气各组分的沸点不同，采用冷凝的方法，将有机挥发性气体冷凝后回收，达到降低废气中有机挥发性气体浓度的目的。该方法工艺流程相对简单，冷凝过程中不会产生其他的污染物。由于废气组分复杂，实际应用中常采用多级串联冷凝方式，并且冷凝温度低于－95℃工况下才能保证达标排放。这样大大增加了设备的投资，加大了能耗，提高了运行成本。同时在低温工况下，设备和材料耐受性及结霜等问题均会出现。尤其在油品装车这种废气间断排放的工况，废气降温阶段会出现排气超标的现象，所以单独的冷凝法治理废气已经很少应用。但对于高浓度有机废气，冷凝法能够快速对大部分有机挥发性废气进行冷凝回收，有效降低了下级处理工艺的负荷，因此冷凝法一般可作为低限值排放处理的前端工艺。除以上问题外，由于焦化工业废气含有萘、蒽等易结晶有机物，若采用冷凝回收法，需将废气进行洗涤处理后再进入冷凝系统，以免造成冷凝设备的堵塞，影响整个生产装置的正常运行。

2.3吸附－解吸法

根据吸附剂对有机挥发性气体吸附能力的不同，选择相应的吸附剂，将收集的废气通过装有吸附剂的设备进行吸附处理后排入大气。达到吸附饱和后，可采用抽真空或蒸汽加热等方式进行解吸，解吸出来的油气再进入吸收塔中利用吸收剂吸收。吸附剂的性能评价指标包括：平衡吸附量、吸附选择性、平衡吸附量与温度或压力的敏感关系、机械强度和耐磨性、压力损失及费用等。常用的吸附剂主要有分子筛、颗粒状活性炭和活性炭纤维、活性氧化铝、硅胶等。吸附法的优点在于去除效率高、能耗低、工艺成熟，解吸后的有机挥发性气体可回收。缺点是设备庞大、流程复杂、运行费用较高，且有二次污染产生。当废气中有胶粒物质或其他杂质时，吸附剂易中毒。该方法目前在石化企业的油气回收方面使用较多。

2.4改进式引入负压煤气系统法

由于焦化废气具有供气压力低、易结晶、易腐蚀和堵塞管道等特点，常规的引入负压煤气系统法在实际生产中很难实现连续运行，很多焦化企业在运行一段时间后均弃之不用。通过对以往经验进行总结及对焦化废气组分物性深入研究，结合部分钢铁企业的工程改造实例，将氮气密封及压力自动调节的工艺方案同常规引入负压煤气系统法相结合，形成了安全性高、自动化程度高、系统运行较为稳定的改进式引入负压煤气系统法。该方法有效防止了废气管道的腐蚀和堵塞，通过在线含氧监测及相应连锁有效保证了系统安全运行。

2.5VOCs治理措施

VOCs中的主要污染物有硫化氢、氨气、氰化氢、苯并芘、苯、非甲烷总烃等，其主要污染物特性见表1。

表1主要污染物特性

以60万吨/年焦化装置为例，各工段的具体治理措施如下：

（1）冷鼓工段

槽罐尾气进行分类密闭收集并配置压力排放控制措施，从而使得尾气收集系统便于操作维护、确保系统安全，其它排放点的尾气总量分别约为3500m3/h，尾气经洗油洗涤、酸碱洗涤、除湿后，汇入活性炭吸脱附尾气末端治理设备。

（2）脱硫工段

脱硫液槽等槽罐挥发尾气进行分类密闭收集并配置压力排放控制措施，尾气排放的量约8900m3/h，尾气经酸碱洗涤除湿后，汇入活性炭吸脱附尾气末端治理设备。

（3）蒸氨工段

蒸氨工段储槽等进行密闭收集并配置压力排放控制措施，尾气量约为265m3/h，尾气经酸碱洗涤除湿后，汇入活性炭吸脱附尾气末端治理设备。硫酸贮槽、碱液贮槽采用氮封，减少酸碱挥发。

（4）硫铵工段

硫铵工段母液储槽等进行密闭收集并配置压力排放控制措施，尾气量约为7211m3/h，尾气经酸碱洗涤除湿后，汇入活性炭吸脱附尾气末端治理设备。

（5）粗苯工段

粗苯工段槽罐挥发尾气进行分类密闭收集并配置压力排放控制措施，从而使得尾气收集系统便于操作维护、确保系统安全。其它排放点的尾气总量分别约为1500m3/h，尾气汇入活性炭吸脱附尾气末端治理设备。

（6）油库工段

油库工段中除酸碱储槽外其它各槽等进行密闭收集并配置压力排放控制措施，排放点的尾气总量约为2000m3/h。

（7）氮封装置

氮封装置（氮封阀）常规情况是由供氮阀、泄氮阀和呼吸阀三大部份组成。当罐内压力升高超过设定值时，供氮阀关闭，泄氮阀打开，将罐内多余压力快速泄放。在储罐内压力降低时，泄氮阀处于关闭状态，供氮阀打开，向罐内注入氮气并保证储罐处于微正压的状态。

（8）尾气末端处理系统

根据现场生产设备的布局情况，各工段尾气收集管经过油洗、酸洗、碱洗预处理后汇入活性炭，吸附饱和之后的活性炭进入高温蒸汽脱附冷凝系统，经吸附系统冷凝下来的冷凝液进入冷鼓工段；治理后的气体采用氮气密封然后全负压返回煤气系统的处理。

结语

国家对环境保护的要求越来越严格，焦化工业的环境污染问题也逐渐暴露出来，焦化工业的环保工作刻不容缓。焦化工业废气得到有效治理，意味着焦化工业在实现环境保护、清洁生产、可持续发展的必由之路上迈出了重要一步。

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