一种高浓度有机废气的处理方法及装置与流程

本发明涉及环保废气处理技术领域，具体涉及一种高浓度有机废气的处理方法及装置。

背景技术：

汽油等轻质油品含有大量的轻烃组分，具有很强的挥发性，在储运、存储过程中容易挥发。一方面产生巨大的能源浪费和经济损失，另一方面给生产和环境带来了各种危害性，如极易引起火灾爆炸、污染环境、人吸入后会引起慢性或急性中毒等。因此，油气减排及回收技术一直是国内外石油储运工程、环境工程、化学工程等领域的重点研究课题。同时，随着相关环境保护法律法规的日益严格，开发新技术对有机废气的达标排放治理十分必要。

目前，国内外治理有机废气比较普遍的方法有吸附法、吸收法、冷凝法、氧化法、生物处理法等，近年来又出现了一些新技术，如膜分离法、光分解法和吸附催化氧化等综合处理技术。燃烧法对有机废气的去除效率总体高于吸收法和吸附法，已成为有机废气处理的重要手段。燃烧法是比较彻底地的有机废气净化方法，在炼油厂，利用现有的加热炉、焚烧炉、催化裂化再生器和CO锅炉、火炬等处理有机废气，投资小，净化效率高。目前的燃烧法主要有普通热力燃烧、催化燃烧、蓄热燃烧、蓄热催化燃烧、锅炉热力焚烧等。普通热力燃烧是将有机类气体的废气送入有火焰的燃烧炉中，使可燃成分燃烧，转化成二氧化碳和水，该法处理效率高，但能耗高，运行费用过高，废气中大量烃类资源白白浪费掉。锅炉热力燃烧技术指利用现有供电锅炉、供热锅炉或其他非废气处理专用的加热炉或焚烧炉，将产生的废气直接引入到燃烧室，在尽量少增加设备的情况下达到去除污染物的目的。该法具有简单实用，投资省，运行费用低，去除效率高，还能带来一定的经济效益，适用于有机废气处理，目前使用较为普遍。

CN103697482A公开了一种有机废气锅炉热力焚烧处理系统及处理工艺，处理装置包括顺次连接的吸收装置、锅炉风机、锅炉、脱硫脱硝除尘装置和烟囱，在保证净化效果的前提下，通过设置除雾处理、应急排放处理和风量平衡处理，增强整个工艺的稳定性和安全性。但是，该方法只有在废气浓度低于爆炸极限的1/4时，才可以进入后续焚烧系统继续处理，只适用于较低浓度有机废气的处理。对于高浓度有机废气，由于大多数有机物的爆炸下限在20000～50000mg/m³，由于要控制废气浓度低于1/4爆炸极限限时才可以进入后续焚烧处理，也即废气总烃浓度高于12500 mg/m³的废气都将直接从应急排放口排放，达不到处理目的。此外，该装置还需要设置专门的风量平衡处理，而且该工艺中的吸收装置只是对废气中的杂质、颗粒及酸性物质进行预处理，不能回收废气中的烃类物质，造成大量烃类资源浪费，经济性差。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明提供一种高浓度有机废气的处理方法及装置。本发明首先通过柴油吸收稳定废气中的有机物浓度，并以此浓度选择现有适宜的加热炉，控制废气随配风空气进入加热炉时的有机物浓度，在排放废气中有机污染物物浓度不确定的情况下，不会干扰加热炉及其配风风机的正常运行，无爆炸风险和不安全隐患，净化气可达标排放。

本发明高浓度有机废气的处理方法，包括如下内容：

（1）高浓度有机废气进入柴油吸收设备，使废气中的有机物浓度基本稳定在处理后的5000-35000mg/m³；

（2）通过核算步骤（1）废气排放量和有机物浓度，选择配风量合适的现有加热炉，要求废气与加热炉配风空气混合后气体的有机物浓度小于200mg/m³，优选小于100mg/m³，氧化污染物耗氧量（氧化废气中污染物消耗配风空气中的氧量）小于0.05%，优选小于0.03%；

（3）在步骤（2）的前提下，将步骤（1）吸收处理后废气按比例引入气体混合器中，与选定的现有加热炉的配风空气充分混合；

（4）混合后气体由配风风机送入加热炉焚烧处理，净化气达标排放。

本发明中，高浓度有机废气主要来自石化企业轻质油品装卸车装卸船等过程中逸散的油气，该类排放气的流量基本稳定，但其有机物浓度与装、卸载作业的油品密切相关，一般可高达几万至上百万mg/m³。在废气中有机物浓度不确定的情况下，通过柴油吸收设备都可以使废气的有机物浓度基本稳定在5000-35000mg/m³之间，不仅可以保证后续处理过程中有机物浓度的稳定，而且可以最大量的回收废气中的烃类物质。

本发明中，柴油选用粗柴油，包括常二线粗柴油、常三线粗柴油、催化裂化粗柴油，优选常二、三线粗柴油，吸收后的富柴油吸收剂与加氢原料混合后去加氢处理。步骤（1）中通过对柴油吸收设备操作参数进行调节，控制吸收后废气中有机物浓度，以满足步骤（1）的要求。主要控制参数有：液气比为60-150L/m³，优选为80-100L/m³；吸收温度为5-40℃，优选为10-35℃；吸收压力（表压）为20-200kPaG，优选为50-150kPaG。

本发明中，步骤（2）通过核算步骤（1）废气排放量和有机物浓度，选择配风量合适的加热炉，通常以柴油吸收后废气中最大有机物浓度进行核算。步骤（2）中选择的加热炉的操作工况良好，燃料燃烧充分，烟气中的非甲烷总烃小于20mg/m³，NOX小于100mg/m³，可以是炼油工艺加热炉、FCC余热锅炉、烧焦炉、硫磺尾气焚烧炉、烧氨炉等。由于柴油吸收后废气中有机物浓度较为稳定，因此以此浓度选择现有适宜的加热炉，不需要新增设备，也不会干扰现有加热炉或焚烧炉的正常运行。

本发明中，有机废气进入加热炉或焚烧炉等处理有3种方式，一是直接进入燃烧室，二是随空气进入，三是随燃料气进入（燃煤、燃油锅炉不能随燃料输入）。第一种方式要保证废气中的有机物浓度小于爆炸下限LEL的25%或远大于爆炸上限；第二种方式要保证混合气体中的有机物浓度小于爆炸下限LEL的25%；第三种方式要保证混合气体中的有机物浓度远大于爆炸上限。因此，有机物浓度较低的废气宜随空气进入，浓度很高的废气宜随燃料气进入。本发明通过柴油吸收稳定废气中有机物的浓度，选择配风量合适的加热炉，并控制废气与加热炉配风空气混合后气体的有机物浓度小于200mg/m³，优选小于100mg/m³，氧化污染物耗氧量小于0.05%，优选小于0.03%，可以保证混合气体中的有机物浓度远远小于爆炸下限LEL的25%，废气可以随空气进入加热炉，不存在爆炸风险，也不会干扰现有加热炉或焚烧炉正常运行。

本发明中，步骤（3）柴油吸收后废气需要引入气体混合器中，与选定加热炉的配风空气充分混合，以防局部浓度过高形成爆炸性气团。

本发明用于上述高浓度有机废气处理方法的处理装置，包括柴油吸收设备、气体混合器、现有加热炉配风风机和加热炉，柴油吸收设备用于吸收废气中的有机物，使排出柴油吸收设备废气的有机物浓度稳定在5000-35000mg/m³；气体混合器用于将柴油吸收后废气与加热炉配风空气按比例充分混合，使混合后气体的有机物浓度小于200mg/m³，氧化污染物耗氧量小于0.05%；混合后气体通过加热炉配风风机送入加热炉焚烧处理，净化气达标排放。

本发明中，在气体混合器前的管道上和柴油吸收设备外排管线上安装应急联锁切断阀组和排气筒，当加热炉配风风机停止时，应急切断阀组进行联锁切换，切断进入气体混合器的阀组，打开废气至排气筒阀组，使废气由排气筒直接排放。

本发明中，柴油吸收设备可以采用本领域常规的结构和操作条件，如采用填料式吸收塔，塔内填料为常规规整填料，优选金属规整填料，更优选金属阶梯环。

本发明中，有机废气和配风空气充分混合的气体混合器内可以设置废气分布器，以防局部浓度过高形成爆炸性气团。

本发明中，在柴油吸收设备排放废气与配风空气混合前的管道上及排放废气至排气筒的管道上设置阻火器，增强稳定性和安全性。

与现有技术相比，本发明方法可以达到以下有益效果：

（1）通过柴油吸收稳定废气中有机物浓度，在排放废气中有机污染物物浓度不确定的情况下，可以使废气中的有机物浓度从处理前的几万至上百万mg/m³基本稳定在处理后的5000～35000mg/m³，不会干扰加热炉及其配风风机的正常运行，无爆炸风险和不安全隐患，而且可以避免烃类物质的大量浪费，特别适用于高浓度有机废气的处理。

（2）高浓度有机废气的浓度波动较大，如随燃料气或直接进入加热炉，存在风险，安全性差。为此，本发明将高浓度有机废气随空气进入加热炉，通过对混合后气体中有机物浓度和氧化污染物耗氧量的同时调控，不需要设可燃气体报警器，可以保证安全燃烧。

（3）通过柴油吸收稳定废气中有机物浓度，并以此浓度选择现有适宜的加热炉，控制废气随空气进入加热炉时有机物的浓度，在废气中有机物浓度不确定的情况下，保证现有加热炉的长期稳定运行，净化气可达标排放。

（4）在气体混合器前的管道上和柴油吸收设备外排管线上安装应急联锁切断阀组和排气筒，在柴油吸收设备排放废气与配风空气混合前的管道上及排放废气至排气筒的管道上设置阻火器，可进一步增强该方法的稳定性和安全性。

附图说明

图1是本发明的一种具体工艺流程图；

其中，1-高浓度有机废气，2-柴油吸收设备，3-阻火器，4-加热炉配风空气，5-气体混合器，6-加热炉配风风机，7-加热炉，8-阻火器，9-应急排气筒，10、11-应急联锁切断阀组。

具体实施方式

下面通过附图和实施例对本发明方法进行详细说明。

本发明高浓度有机废气的处理装置如附图1所示，包括柴油吸收设备2、阻火器3、气体混合器5、加热炉配风风机6、加热炉7、阻火器8、应急排气筒9、应急联锁切断阀组10和11。

本发明高浓度有机废气的处理工艺流程如附图1所示，高浓度有机废气1进入柴油吸收设备2进行吸收处理，经过柴油吸收后的气体，经过阻火器3，在气体混合器5中，与加热炉配风空气4充分混合，在加热炉配风风机6的驱动下，进入加热炉7进行焚烧处理，当加热炉配风风机6停止工作，则应急联锁切断阀组10、11立即启动，关闭阀门10，停止将废气引入加热炉，打开阀门11，废气经过阻火器8，由应急排气筒9紧急排放。

实施例1

采用本发明附图1的流程，处理某炼厂小鹤管火车汽油装车逸散油气，逸散气的排放量为300m³/h，气体的总烃浓度为300-413g/m³，逸散气采用常三线粗柴油吸收，吸收的液气比为100L/m³，吸收温度为35℃，吸收压力为100kPa，使吸收后废气的总烃浓度为25000-30000mg/m³左右。选用配风空气量为90000m³/h以上的加热炉对柴油吸收后气体进行焚烧处理，有机废气与配风空气混合后气体的总烃浓度小于100mg/m³，氧化污染物耗氧量小于0.028%。汽油装车逸散油气经吸收-焚烧处理后可达标排放，排放烟气中非甲烷总烃浓度小于20mg/m³。经过长期运行（一年以上），加热炉和配风风机长期处于正常运行，稳定性和安全性好。

实施例2

采用本发明附图1的流程，处理某炼厂大鹤管火车汽油装车逸散油气，逸散气的排放量为500m³/h，气体的总烃浓度为200-450g/m³，逸散气采用常三线粗柴油吸收，吸收的液气比为100L/m³，吸收温度为35℃，吸收压力为150kPa，使吸收后废气的总烃浓度为20000-26000mg/m³。选用配风空气量为130000m³/h以上的加热炉对柴油吸收后气体进行焚烧处理，有机废气与配风空气混合后气体的总烃浓度小于100mg/m³，氧化污染物耗氧量小于0.028%。汽油装车逸散油气经吸收-焚烧处理后可达标排放，排放烟气中非甲烷总烃浓度小于20mg/m³。经过长期运行（一年以上），加热炉和配风风机长期处于正常运行，稳定性和安全性好。

实施例3

采用本发明附图1的流程，处理某炼厂大鹤管火车汽油装车逸散油气，逸散气的排放量为500m³/h，气体的总烃浓度为200-450g/m³，逸散气采用常三线粗柴油吸收，吸收的液气比为80L/m³，吸收温度为10℃，吸收压力为80kPa，使吸收后废气的总烃浓度为15000-20000mg/m³。选用配风空气量为100000Nm³/h以上的加热炉对柴油吸收后气体进行焚烧处理，有机废气与配风空气混合后气体的总烃浓度小于100mg/m³，氧化污染物耗氧量小于0.028%。汽油装车逸散油气经吸收-焚烧处理后可达标排放，排放烟气中非甲烷总烃浓度小于20mg/m³。经过长期运行（一年以上），加热炉和配风风机长期处于正常运行，稳定性和安全性好。

比较例1

当处理的有机废气浓度较高时，宜随燃料气进入焚烧炉，将实施例2使用的高浓度有机废气随燃料气进入焚烧炉。由于该废气的总烃浓度为200-450g/m³，与燃料气混合或者直接进入加热炉炉膛，燃料气波动较大，对现有加热炉的正常操作影响很大，装置运行不稳定，废气不能满足排放要求。而且废气含有氧，存在严重爆炸风险。

比较例2

处理流程及操作条件同实施例2，不同之处在于不采用柴油吸收，直接与配风空气混合，如果选择与配风风量为130000Nm³/h加热炉配风充分混合后进入加热炉焚烧，废气与配风空气充分混合后的总烃浓度为766-1725mg/m³，虽然远远低于25%LEL（爆炸下限），不存在安全隐患，但是焚烧这部分污染物所需的氧耗量为 0.22%～0.48%，会对现有加热炉的正常操作影响很大。

比较例3

处理流程及操作条件同实施例2，不同之处在于，如果选择与配风风量为10000Nm³/h加热炉配风充分混合后进入加热炉焚烧，废气与配风空气混合后的总烃浓度为925-1238mg/m³，虽然远远低于25%LEL（爆炸下限），不存在安全隐患，但是焚烧这部分污染物所需的氧耗量为 0.26%～0.35%，会对现有加热炉的正常操作影响很大。