粗苯工段、鼓冷工段(機械刮渣槽及排渣口除外)屬于密封性好的儲槽。鼓冷工段、粗苯工段在生產過程中揮發性氣體成分復雜，鼓冷工段有焦油氣、氨氣、氰化氫、硫化氫、非甲烷總烴、苯并(a)芘以及萘等揮發性復雜成分，粗苯工段主要揮發苯氣和非甲烷總烴。

　　因此治理起來難度就比較大。采用傳統的吸收吸附處理工藝很容易因為操作不當等原因造成排放超標。采用“氮氣密封收集-負壓調節—廢氣合并后油洗—引風機—回煤氣負壓管道”工藝路線可有效解決上述問題，具體工藝流程圖如下圖。

　　廢氣引入煤氣負壓系統最大的問題是安全性，需嚴格限制廢氣中的氧含量，確保廢氣中的氧含量不高于2%。在廢氣總管上增加在線氧分析儀和緊急切斷閥，并采用DCS自動控制連鎖，當廢氣中氧含量高于2%時，立即關閉緊急切斷閥，同時采用源頭分組氮封單元(對于每個容積達到或超過100m3的槽

　　罐或幾個水封以及槽罐加起來容積達到100m3時，使用1個廢氣調節閥+1個氮氣調節閥+1個壓力在線監測點+呼吸閥+阻火器的組合控制方式)和負壓控制兩項措施從源頭上控制氧氣的進入。

　　密封性不好的儲槽主要包括硫銨、脫硫、鼓冷工段機械刮渣槽及排渣口等。采用“分工段水洗-多路廢氣匯合后進焦爐燃燒”工藝路線，工藝流程見下圖。

　　密封性不好的收集點采用水簡單洗滌經風機匯總后送到焦爐廢氣盤，作為空氣的配風送至焦爐進行燃燒。在廢氣總管上增加可燃氣體檢測儀，實時檢測廢氣中可燃氣體含量，當可燃氣體超標時，及時切斷廢氣進口，廢氣通過煙囪臨時排放。

　　由兩臺小風機將VOCs送入焦爐的機焦兩側，總流量計后安裝一個自動配風閥，2臺風機及自動配風閥均由DCS系統自動控制，保證機焦兩側流量均衡，同時保證機焦兩側流量之和略大于總流量，當廢氣量不穩定時，系統供焦爐減少的廢氣量由空氣補足，維持焦爐進氣量穩定，不影響焦爐加熱系統。

　　一、焦化VOCs負壓治理技術解決方案

　　針對負壓煤氣處理工藝中出現的問題，可將氮氣密封保護系統與壓力自動分程調節控制聯合運用到該工藝中，同時根據各裝置中介質性質的差異，選取不同的處理方式。最終形成安全性強、自動化程度高、系統運行較為穩定的改進式引入負壓煤氣處理工藝。

　　1.放散氣逸散點技術改造

　　放散氣收集以車間為獨立單元綜合考慮，根據介質特性和設備體系壓力，分別采用氮氣密封保護系統與壓力自動分程調節控制放散氣壓力。放散氣截止易堵塞管道應單獨設收集管，管道增設吹掃與放空接口，含萘結晶的管道應設置伴隨管道，腐蝕性介質管道采用不銹鋼材質。不同設備的生產壓力各異，分別設置不同壓力等級進行保護，為保護設備本體的安全，頂部均設帶阻火器的呼吸閥和液壓安全閥，避免系統壓力異常時設備超壓。各設備之間的放散氣應根據實際情況采用串聯或并聯方式接入放散氣總管，總體上并聯優于串聯形式。

　　2.放散氣總管設計優化

　　放散氣總管的設計是整個放散體系的核心。通常，在理論氣量計算得出的管徑基礎上，總管應適當擴大1-2個等級，這樣有利于管道后期的維護。放散氣總管材質宜選用不銹鋼材質，在總管適當位置應設置管道吹掃與放空接口，總管進入鼓風機前負壓煤氣的進口閥前增加放散管，便于開停工時清掃。放散氣總管在外部管線上的宜按“步步高”或“步步低”的原則布置管道，如受現場條件限制，放散氣總管在低點處應設置排液口，在高點處應設置對空放散口。

　　3.氮氣密封保護系統設計優化

　　氮氣補入設備時，一般根據設備的承受壓力來設定氮氣的調節閥前壓力，同時放散氣管道上的調節閥也根據設備的承受壓力來確定。若此類分程調節的壓力設定不合理，極易造成氮氣未起保護設備作用，并在進出口調節閥都開啟狀態下流失。設計中應把設備的承受壓力確定在合理的上下限范圍，而非控制在1個壓力平衡點。氮氣的調節閥前壓力比設備承壓上限高少許即可，但管道可比放散氣管道大1個等級。從調節閥角度看，氮氣進口和放散氣出口調節閥不應存在兩者都開啟的狀態，否則氮氣的消耗量會加劇。

　　4.增設緩沖罐、冷凝罐、洗凈系統或增壓設備

　　以往負壓煤氣系統回收放散氣設計中為降低壓力損失，系統盡可能不增設設備。有時為平衡放散氣總管的壓力，使所有逸散點的放散氣均能進入系統，會在總管尾部增設放散氣緩沖罐。在某些場合，放散氣中仍有部分芳香烴可回收，也會增設冷凝罐，這樣既可回收有用烴，還能降低放散氣溫度，有利于鼓風機系統的穩定。有些放散體系含較多的萘及易聚合的有機衍生物，此時有必要再設置洗油洗凈系統，用于洗脫易堵塞管道的物質。若放散氣路程長，管道及設備壓損較大，在放散氣總管尾部還可設增壓設備，如鼓風機等。

　　二、焦化VOCs負壓處理技術及存在問題

　　焦化行業VOCs治理是化工生產型行業最為復雜的行業，涉及工段較多，每個工段氣排放物不盡相同，且對安全防爆技術要求高。其VOCs放散氣的治理有很多方法，如吸收、冷凝、吸附、焚燒、生物處理和引入負壓煤氣系統等，特別是近來的三級洗滌(油洗+酸洗+堿洗+活性炭吸脫附)很普遍，但其持續性達標性及吸脫附控制目前看來不是行業最優解。

　　這些方法各有優缺點和適用條件，國內許多焦化企業將其有機組合應用到VOCs處理中。從單純的工藝角度來看，只要最終處理后的放散氣符合排放標準，這些方法都可行，但從綜合效益考慮，工藝的合理性還需考慮運行成本和操作穩定安全。對于焦化企業而言，負壓煤氣凈化系統是焦爐化產回收必不可少的環節。因此，將VOCs放散氣引入負壓煤氣系統應是焦化企業優先考慮的工藝流程。

　　放散氣引入負壓煤氣處理工藝的基本原理是將裝置內VOCs放散氣統一收集后，利用煤氣凈化裝置鼓風機前的負壓將VOCs引入煤氣系統中，依托煤氣凈化的脫氨、洗苯和脫硫等設備處理VOCs。與其他工藝相比，此法基本杜絕了裝置的無組織排放，運行成本低，工藝簡單，且無二次污染，還能通過煤氣凈化系統回收放散氣中的苯和氨等，實現放散氣變廢為寶，改善現場大氣環境，降低系統總能耗。

　　從運行狀態來看，該工藝流程中主要存在焦化VOCs放散氣供氣壓力低、VOCs含萘易結晶堵塞管道和管道易腐蝕等問題。綜合各企業在運行中遇到的各種問題，分析造成放散氣回收工藝無法穩定運行的主要原因有以下幾點。

　　(1)聚合物及結晶造成管道堵塞。VOCs放散氣中介質種類繁多，其中芳香烴衍生物形成的聚合物和萘結晶是造成管道堵塞的主要原因。一般在開工初期管路干凈、氣路流暢，后期隨著放散氣中聚合物和結晶萘粘附在管壁，放散氣流通不暢。一旦出現放散氣管道完全堵塞，若無安全保護裝置，設備在進出料時就會因頂部氣體超壓被吸癟或爆裂。

　　(2)放散氣腐蝕管道。放散氣中普遍存在的NH3、H2S、HCN與水蒸汽混合凝結在管壁，具有較強的腐蝕性。放散氣管道通常選用碳鋼材質，一旦出現腐蝕泄漏，對管道檢漏和維修都非常困難。

　　(3)放散氣管系復雜，各排放點壓力不均，操作困難。對放散氣管系而言，不同工段裝置及設備的放散氣最終都集中到總管上。放散點經支管到總管的阻力差異及任何設備的液位波動或壓力差異都會造成放散氣總管和各支管的壓力波動。此時，壓力調節閥無論是手動還是自動狀態，都難調節壓力穩定。

　　(4)放散氣中氧含量威脅?；a回收中為保證煤氣系統的安全，要求煤氣氧含量<2%，氧含量達1%時系統自動報警。放散氣管道長，連接設備較多，密封性差，可能存在大量氧被吸至煤氣主管的情況，對整個煤氣系統造成極大安全隱患。

　　(5)氮氣消耗量大。裝置液位波動或體系壓力變化都會造成放散氣體系壓力的波動，為平衡體系壓力穩定，一般需充入氮氣進行壓力保護。按照目前已運行的放散氣管路來看，日耗氮氣的費用較高。

　　三、焦化行業VOCs逸散點廢氣收集方式

　　焦化企業化產段的VOCs逸散點多而分散，最讓技術人員頭痛的還是大部分逸散點位其廢氣組成、濃度變化浮動很大，比如焦油氨水分離槽逸散氣和儲罐大呼吸逸散均有成分、濃度上的巨大差別，需要根據工段逸散點的不同區別對待治理。再比如，某焦化企業粗苯工段的放散點信息經先現場采集如下，看見其數量和位置特征，看后的第一個問題躍然紙上，這些點位該如何有效收集?

　　焦化行業中主要的VOCs逸散收集方式分為三類，這主要是是根據逸散點的類型等來劃分，分別是就地控制、直接抽取、配風收集。

　　1.就地控制

　　在焦化化產運行中，許多點位并不需要進行收集，其VOCs排放為現場設備的跑冒滴漏，屬于VOCs無組織過程排放，可以用LDAR技術解決。如:機械化焦油澄清槽頂部檢修孔和觀察孔，在長時間的使用中出現變形的問題，導致槽內污染物從觀察孔逸散氣體，該點位直接更換蓋板，加強接口密封即可，就地控制方法即建立LDAR體系。

　　2.直接抽取

　　直接抽取的方式，從罐體、槽提、空間進行直接抽氣收集。其代表方案為壓力平衡技術，利用管道將煤氣凈化單元各貯槽及相關設備的放散口與煤氣管道連接在一起，通過充入氮氣的方式調節系統壓力，保證整個系統處于一150-50Pa壓力范圍，各放散口放散氣引入煤氣鼓風機前的煤氣管道內，避免放散氣外排。

　　該方案存在一定的弊端，從系統壽命方面，系統內的氣體中含有大量的萘、蒸汽、氨水等物質，在冷凝過程中對管道和風機都有負面的影響;在操作方面，系統通入氮氣保護且需要保證負壓，該效果需要較多的調節，若降低調節量，需加入大量的電控點位保證系統的負壓狀態和氮氣保護的效果;從安全方面，在以往的設計過程中遇到多家企業己經將罐體連接引入風機前，但均未開啟，該方案關鍵安全隱患在于廠內停電后，無主動力推動下有罐區回火風險，系統內氣體在各罐體內相互竄流，失去各自罐體的單獨性，若出現起火現象，會造成大范圍的火勢失控。且《國家安全監管總局關于進一步加強化學品罐區安全管理的通知》安監總管三〔201引68號文件中明確表明“立即暫停使用多個化學品儲罐尾氣聯通回收系統，經安全論證合格后方可投用?！痹诎脖O檢查中，已有多個企業被處罰。

　　直接抽取的方法可用于裝車點油氣的回收，其治理效果顯著。裝車過程中，車輛罐體和輸出罐體聯為一個系統，車輛罐體內液位上升油氣排出回到輸出罐體、輸出罐體液位下降自動吸氣將車輛罐體排出油氣收集。

　　3.配風收集

　　配風收集，對各排口溢散點不直接對口，其配有放散，在排口呼出氣體時，氣體被收集，排口吸入氣體時，可從放散口吸入氣體。該方式在系統設計中不進行強抽，使用微負壓設計保證系統內的負壓，在罐體呼出氣體時系統將呼出氣體進行捕獲，在罐體吸氣時，負壓結構不會造成罐體的吸氣的阻礙，該措施可防止罐體直連導致的通氣不暢或罐體突然受冷造成的罐體癟裂現象的出現。該方式收集氣體，對罐體槽提有較好的控制效果，且不影響系統的原始運行狀況，可操作性強，避免了直接抽取收集時弊端。其主要可應用在，罐體、槽體的呼吸口和間歇性開啟的排口。

　　大空間的氣體收集，主要依靠空間內的多點位收集換氣完成，在其控制中排放點要單獨控制，從源頭將污染物收集，避免造成大空間的氣體污染。

　　四、焦化行業VOCs排放點位分類、污染物種類及排放特點

　　焦化行業自2017年底以來逐漸進入VOCs治理企業視線，因涉及污水池逸散、化產段冷鼓、脫硫、硫氨、蒸氨、粗苯、苯/焦油槽及裝車逸散等，涉及工段多，切各個工段的排放特征均不相同，加之是產煤氣區域，對防火防爆要求更加嚴苛。

　　近一年多，涉及VOCs治理服務企業幾乎把涉及VOCs治理工藝的幾乎都羅列組合了一遍，市面上經推敲且能持續性達標的案例極少，可以客觀的將，這是涉VOCs排放行業里其治理難度相當高的行業。業主主要涉及區域為山西、陜西、內蒙、安徽及鋼鐵行業較為發達的區域等。

　　1.焦化VOCs排放點位分類

　　焦化行業內VOCs排放點位和物料的轉移及存放緊密相連，在物料的轉運中，將會導致存放罐體內液位的波動和存放物的暴露，在此過程中VOCs氣體將從密閉狀態變為開放狀態進行擴散。其主要點位為:呼吸閥、人孔、觀察孔、排料孔、機械動力結構縫隙、污染物的暴露存放、污染物的轉運時的外露、系統正壓的外泄、原料和產物中在存放過程中的揮發等。

　　2.焦化VOCs排放方式分類

　　VOCs氣體的排放通過排放方式分類可分為揮發排放、蒸發排放、液位波動排放、氣體夾帶排放。揮發排放是VOCs氣體在冷態下自然揮發，通過逸散點進行擴散的排放方式，其特點是氣量小，溫度低。蒸發排放是為保證設備內儲藏物的流動性或儲藏物自身為熱液而產生的VOCs的排放，其特點是氣量較大，溫度高。液位波動排放是設備或罐體在料位波動過程中，由于料位的上升使內部氣體主動排出的排放方式，其特點是氣量大，排放和吸氣循環出現。氣體夾帶排放是蒸汽或者空氣在加熱、輸送、吹掃的過程中夾帶污染物的排放方式。以上4種排放方式并非單一的出現，一般為1到2種并存，例如，焦油儲罐自身儲存熱焦油，有蒸發排放的特點，在焦油輸送過程中，有液位波動特點。

　　3.焦化系統化產VOCs污染點位

　　焦化企業的化產工段，分為冷鼓工段、脫硫工段、硫氨工段、粗苯工段，在不同的工段內其特征污染物有所不同、排口形式不同。廢氣來源:粗苯工段的廢氣主要來自于泵在打料一和進料一過程中的氣體逸散以及儲罐內原料的表面揮發。包括粗苯貯槽、貧油槽、洗油槽、地下槽和粗苯計量槽等區域。冷鼓工段的廢氣主要指氨氣、硫化氫和少量的VOCs。主要來自焦油貯槽、氨水槽、焦油中間槽、焦油船、地下水封槽、焦油渣出口。脫硫工段的廢氣主要是氨氣、硫化氫和少量的VOCs。來自于母液槽、再生槽和破泡沫槽等區域。污水調節池工段的廢氣主要是苯系物有機揮發物，重點對苯系物進行處理。

　　4.常見幾個工段排放點的對比見如下

　　五、焦化行業全工段VOCs末端治理解決方案

　　1、焦化行業有機廢氣特點

　　①廢氣來源：粗苯工段的廢氣主要來自于泵在打料和進料過程中的氣體逸散以及儲罐內原料的表面揮發。包括粗苯貯槽、貧油槽、洗油槽、地下槽和粗苯計量槽等區域。冷鼓工段的廢氣主要指氨氣、硫化氫和少量的VOCs。主要來自焦油貯槽、氨水槽、焦油中間槽、焦油船、地下水封槽、焦油渣出口。脫硫工段的廢氣主要是氨氣、硫化氫和少量的VOCs。來自于母液槽、再生槽和破泡沫槽等區域。污水調節池工段的廢氣主要是苯系物有機揮發物，重點對苯系物進行處理。

　?、谖矚夥治觯捍直焦迏^氣體具有流量小，濃度高的特點。要根據罐內壓強變化間歇性工作，對粗苯成分進行回收。冷鼓工段的生產狀況屬常年連續開機，系統穩定運行，排氣連續、穩定，需要對尾氣進行連續處理。主要成分為焦油、硫化氫、水蒸氣、氨氣、萘、苯系物等有機、無機混合物。脫硫工段的生產狀況屬常年連續開機，系統穩定運行，系統排氣屬連續、穩定狀態，需要對尾氣進行連續處理。主要成分為焦油、硫化氫、水蒸氣、氨氣、萘、苯系物等有機、無機混合物。污水調節池的主要成分為苯系物、硫化氫燈有機、無機混合物。

　?、蹚U氣濃度：粗苯罐區原料直接揮發，苯的沸點為80.1℃，是輕液，極易揮發，故粗苯罐區VOCs濃度含量高;根據經驗，冷鼓工段廢氣濃度較低。具體濃度根據專業機構檢測結果為準;

　　④廢氣溫度：粗苯罐區為常溫儲罐。冷鼓工段廢氣經過降溫后，氣體溫度均低于200℃(通常在80℃以下)。

　?、輳U氣風量：粗苯罐區：儲罐的大呼吸排放來源于儲罐進料過程，廢氣流量跟進出料泵的流量相關，小呼吸為因溫度變化儲罐內的氣體體積膨脹而呼出的廢氣量。裝車過程排放的機油氣采用蒸氣平衡系統。冷鼓工段和脫硫工段：兩個工段廢氣放散點由于距離很近，為優化投資，決定將兩處廢氣集中收集處理。收集方式采用敞口式集氣罩，收集每個放散口排除的廢氣，確保不主動抽取物料氣的同時，能保證所有放散出來的廢氣都被收集。收集率≥90%。污水池：首先需要對污水池開放空間進行加蓋密封，其密閉空間按照廢氣換氣量6-10次每小時進行設計。

　?、夼欧欧绞剑捍直焦迏^呼吸閥連接冷凝回收設備，經過15m煙囪排放;冷鼓、脫硫段排放口廢氣經收集處理后，經過15m煙囪排放;污水池表面需要加蓋收集揮發的廢氣經過頂部安裝管道通入廢氣治理設備除臭、除VOC之后，經過15m煙囪排放。

　　2、達標排放要求

　　焦化行業，粗苯罐區氣體主要成分為苯，冷鼓工段主要氣體成分為焦油氣，根據《石油化學工業污染物排放標準》(GB31571—2015)、《煉焦化學工業污染物排放標準》(GB16171-2012)中規定的主污染物排放限值，還需要結合當地的地標要求。

　　3、各工段治理技術

　　(1)粗苯罐區

　　粗苯罐區為廢氣回收系統，選取冷凝回收+活性炭吸附+裝車蒸汽平衡的處理技術。其粗苯罐區VOC治理示意圖如下所示：

　　①粗苯儲罐進料時排放的廢氣，經過接管呼吸閥呼出方向的管路，當管路上壓力變送器感應到100Pa，自動開啟密閉氣相管路排氣方向的閥門，儲罐排放機油氣輸送到回收設備，冷凝回收處理。

　?、诖直綒饣厥赵O備冷凝單元的運行流程：從密閉氣相管路輸出的粗苯氣，傳輸回收處理設備前端，壓差感應器感應到管路壓力100Pa時，啟動引風機，粗苯氣依次進入冷凝單元一級、二級凝結器，冷凝至-75℃。分段冷凝液化，余氣達標進入富集(吸附)單元;一級冷凝分為A、B兩個凝結器切換使用，目的是為了防止凝結器中因水蒸氣/萘的物質凝結而堵塞設備。氣體中易凝結物質由氣體通道進入凝結器后迅速凝結，并由刮刀從凝結器表面刮除，刮下的結晶由收集槽收集氣體由收集槽上方排出，由后端工序經行處理。

　?、鄞直綒饣厥赵O備富集單元的運行流程：儲罐系統靜止排放的粗苯氣，是隨氣溫升高罐內液態氣體體積膨脹所排放的粗苯氣，此時回收設備不在運行狀態，機油氣經過冷凝單元通道，直接進入富集單元的吸附床，粗苯組分被吸附劑吸附，空氣達標;

　?、芑厥昭b置整體能耗低、運行經濟合理。

　　(2)冷鼓、脫硫工段

　　對于含焦油、洗油、萘、氨、硫化氫等物質的尾氣，根據氣體濃度低、風量大的特點，選用堿性洗滌塔+酸洗洗滌塔+UV光催化氧化+納米催化活性炭吸附技術處理;

　　①兩部分工段的混合廢氣中含有酸類物質(硫化氫)、堿類物質(氨氣)及揮發性有機物(非甲烷總烴)，為了保證尾氣達標排放，同時也為了節約再生處理能源，采用了化學洗滌法中的洗滌塔堿液和酸液兩級氧化吸收法。對排氣中的酸性硫、堿性氨、粘性大及熔點高的大分子有機物部分有機物進行回收處理，通過測定吸收液的pH值對自動加藥系統進行控制，保證吸收處理的效果。定期打撈洗滌塔水性中的焦油浮層，保持水體質量，延長循環水使用周期。

　?、陔y降解的有機物經過光催化氧化凈化設備進行處理后的尾氣達到排放標準，其中凈化設備包括前端除濕裝置+高能離子管+高能紫外燈光催化氧化裝置+納米催化活性炭裝置。

　?、墼O備示意圖如下所示：

　　(3)污水池面加蓋設計

　　玻璃鋼弧形蓋板(如下圖所示)的弧形起拱，中間無需支撐結構，底邊通過緊固件與池壁或鋼結構固定。

　　FRP復合材料是由纖維材料與基體材料按一定的比例混合后形成的高性能型材料。具有質輕而硬，不導電，機械強度高，耐腐蝕等特性。

　　(4)污水池

　　根據焦化行業污水池廢氣濃度低、風量大、臭氣濃度高的特點，選用******技術處理;

　　①難降解的有機物經過廢氣凈化除臭設備進行處理后的尾氣達到排放標準，其中凈化設備包括一級噴淋洗滌塔+除濕裝置+高能紫外燈光催化氧化裝置+納米催化活性炭裝置。

　?、谙礈焖饕侨コ龔U氣中可溶性的有機廢氣，達到除臭的目的。

　?、酃獯呋趸腔诠獯呋瘎㏕iO2在高能紫外燈照射下具有的氧化還原能力而凈化污染物。利用光催化凈化技術去除空氣中的有機污染物具有以下特點：

　　a.直接用空氣中的氧氣作為氧化劑，反應條件溫和(常溫、常壓)。

　　b.可以將有機污染物分解為二氧化碳和水等無機小分子，凈化效果徹底，除臭效果好。

　　c.TiO2催化劑化學性質穩定，氧化還原性強，成本低，不存在吸附飽和現象，使用壽命長。

　　④最后，為了確保處理效果，在光催化氧化凈化設備末端安裝有納米催化活性炭吸附裝置，利用催化活性炭吸附少量其難降解的有害氣體，保證排放合格。

　?、菰O備結構示意圖如下所示：

　　該系統優勢：①針對焦化尾氣特定開發，處理效率高、投資低、運行能耗低;②前段吸收可以對大部分污染物進行處理，同時進行化學吸收、物理吸收和降溫冷凝，同時處理效果更佳;③除濕回溫裝置的使用和安裝，保證了后續光催化裝置的壽命;④適用于業主廠區的防爆配置，滿足業主廠區的安全要求;活性炭吸附裝置，安全可靠，尾氣達標排放;⑤有針對性的安全性設計，可以保證在系統運行的絕對安全;系統操作彈性0~120%，滿足業主不同生產負荷及生產波動情況。

　　市面其他治理技術：①經典的噴淋+活性炭一招打天下的治理技術需要對照新的排放要求及危廢的成本考慮，是否該技術可行;②將各工段廢氣直通焚燒爐的解決方案要考慮安全性等問題。