生態(tài)環(huán)保產(chǎn)業(yè)作為支撐生態(tài)文明建設(shè)和高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵力量,正面臨著轉(zhuǎn)型升級(jí)的迫切需求。環(huán)保新質(zhì)生產(chǎn)力,正成為推動(dòng)產(chǎn)業(yè)向前發(fā)展的核心力量。本欄目將聚焦生態(tài)環(huán)保產(chǎn)業(yè)的新技術(shù)、新裝備、新材料、新模式,深入宣傳推廣科技創(chuàng)新成果,及時(shí)發(fā)布環(huán)境技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)項(xiàng),全面介紹行業(yè)內(nèi)的實(shí)用技術(shù)裝備和示范工程,引導(dǎo)行業(yè)持續(xù)創(chuàng)新,加快數(shù)字、智慧、科技的融合賦能,為經(jīng)濟(jì)社會(huì)全面綠色轉(zhuǎn)型貢獻(xiàn)力量。
生態(tài)環(huán)境保護(hù)實(shí)用技術(shù)
2023-J-25
申報(bào)單位
江蘇省環(huán)境工程技術(shù)有限公司
江蘇鐘山新材料有限公司
推薦單位
江蘇省環(huán)境保護(hù)產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)
一、技術(shù)簡(jiǎn)介
適用范圍
石化裝置及儲(chǔ)運(yùn)、化工裝置及儲(chǔ)運(yùn)、制藥裝置及儲(chǔ)運(yùn)與油品儲(chǔ)運(yùn)等高濃度揮發(fā)性有機(jī)廢氣治理。
技術(shù)原理
化工行業(yè)高濃度有機(jī)廢氣深冷回收及催化氧化成套技術(shù),其中深冷為冷凝法,其原理是:根據(jù)物質(zhì)在不同溫度下具有不同的飽和蒸汽壓,借降溫或升壓,使廢氣中有機(jī)組分的分壓等于該溫度下的飽和蒸汽壓,則有機(jī)組分冷凝成液體而從氣相中分離出來;其中催化氧化是將含有機(jī)化合物的廢氣,在較低溫度下(220~400℃)利用
催化劑作用將廢氣中有機(jī)物氧化為二氧化碳和水。
工藝路線
高濃度有機(jī)廢氣深冷回收及催化氧化成套技術(shù)分冷凝單元與催化氧化單元兩部分,廢氣先進(jìn)入冷凝單元,再經(jīng)過催化氧化單元而達(dá)標(biāo)排放。具體工藝過程:經(jīng)預(yù)冷器被冷卻至5℃,冷凝出部分物料和水,然后進(jìn)入一級(jí)、二級(jí)冷凝箱被分別被冷卻至-25℃、-75℃左右,再析出一部分物料,至此絕大部分烴類組分被分離出來,分離后的低溫氣體再依次回到第一級(jí)冷凝箱、預(yù)冷器進(jìn)行熱量交換,溫度回升到5℃左右,濃度降低到安全濃度(~5000mg/m3)后進(jìn)入催化氧化單元,催化氧化核心單元包括換熱-加熱-催化氧化反應(yīng)器三部分。反應(yīng)尾氣經(jīng)過預(yù)熱達(dá)到反應(yīng)溫度后通過催化劑層,在催化劑的作用下在反應(yīng)室內(nèi)進(jìn)行氧化反應(yīng),將有機(jī)物轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水,并放出熱量,反應(yīng)后的尾氣通過熱回收區(qū)回收熱量后排出系統(tǒng)。
裝備性能參數(shù)及執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)
三級(jí)冷凝最低冷場(chǎng)溫度-75℃,系統(tǒng)阻力15kpa,單
壓縮機(jī)控制雙路冷場(chǎng)系統(tǒng)。催化氧化催化段設(shè)置兩級(jí)催化,催化劑選用150*150*100mm,孔道為300目的催化劑規(guī)格,催化反應(yīng)溫度為280~400℃,空速為15000~25000h-1,標(biāo)況流速為0.8~1.2m/s,廢氣停留時(shí)間>0.17s。廢氣處理后滿足《石油化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 31571-2015)、《江蘇省化學(xué)工業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB32/3151-2016)、《江蘇省大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB 32/4041-2021)及《揮發(fā)性有機(jī)物無組織排放控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB 37822-2019)等標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)備滿足《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》(TSG 21-2016)、《壓力容器》(GB/T 150.1~150.4-2011)、《熱交換器》(GB/T 151-2014)等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。
應(yīng)用效果
廢氣經(jīng)過高濃度有機(jī)廢氣深冷回收及催化氧化成套技術(shù)處理后冷凝單元回收效率大于90%,催化氧化處理效率大于99%,非甲烷總烴濃度小于5 mg/m3,廢氣排放滿足《石油化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB 31571-2015、《江蘇省化學(xué)工業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB 32/3151-2016)、《江蘇省大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB 32/4041-2021)及《揮發(fā)性有機(jī)物無組織排放控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB 37822-2019)等標(biāo)準(zhǔn)的要求。
項(xiàng)目實(shí)施后可回收大量物料用于工業(yè)生產(chǎn),不僅減少了VOCs的排放、改善區(qū)域環(huán)境,而且?guī)椭髽I(yè)創(chuàng)造了較高的經(jīng)濟(jì)效益,具有較好的環(huán)境效益和社會(huì)效益。
研發(fā)背景
本技術(shù)適用于石化、化工、制藥及油品儲(chǔ)運(yùn)銷等行業(yè)高濃度揮發(fā)性有機(jī)廢氣治理,這些行業(yè)內(nèi)污染治理需求很多。
行業(yè)情況如下:行業(yè)內(nèi)很多項(xiàng)目處理技術(shù)能耗太高,預(yù)處理設(shè)施處理效率太低或穩(wěn)定性不足,導(dǎo)致出口濃度過高,無法滿足催化氧化或其他焚燒工藝運(yùn)行需要,無法滿足達(dá)標(biāo)排放。
技術(shù)難點(diǎn)如下:解決雙通道冷凝式深冷回收存在難以穩(wěn)定化霜,配電功率過大,能耗過高的問題;解決催化氧化進(jìn)氣不穩(wěn)定,催化氧化運(yùn)行不穩(wěn)定,揮發(fā)性有機(jī)廢氣去除率偏低的問題。
解決的關(guān)鍵問題如下:深冷技術(shù)重點(diǎn)解決了單制冷系統(tǒng)控制雙通道問題,只需配置一套制冷量略大的制冷系統(tǒng),解決了深冷回收難以穩(wěn)定化霜、配電功率過大、能耗過高的問題。在制冷與融冰模式切換時(shí),低溫與高溫制冷劑交替使用,溫差大導(dǎo)致電磁閥故障率高,為保證制冷及融霜時(shí)大溫差下零泄漏,重點(diǎn)解決了冷熱交替時(shí)密封不嚴(yán)的問題。催化氧化技術(shù)解決了對(duì)揮發(fā)性有機(jī)廢氣去除率偏低的問題,通過對(duì)催化劑結(jié)構(gòu)的調(diào)整、流場(chǎng)的優(yōu)化、兩級(jí)催化優(yōu)化布置的方案,催化氧化處理效率高達(dá)99%以上。
國(guó)內(nèi)外已有部分本技術(shù)運(yùn)行案例,通過技術(shù)優(yōu)化與改進(jìn),重點(diǎn)研究解決長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行的問題。
技術(shù)特點(diǎn)
1、單制冷系統(tǒng)控制雙通道。系統(tǒng)只需配置一套制冷量略大的制冷系統(tǒng),一套工作時(shí),另一套只需分出1/6的制冷量將其降溫至設(shè)定溫度,融冰過程直接引入壓縮機(jī)排出的過熱制冷劑,不需要增加能耗,因此配電及能耗更低,解決了深冷回收時(shí)存在難以穩(wěn)定化霜、配電功率過大、能耗過高的問題。
2、系統(tǒng)選用特制低溫專用控制閥,保證制冷及融霜時(shí)大溫差下零泄漏。在制冷與融冰模式切換時(shí)低溫與高溫制冷劑交替,大溫差導(dǎo)致出現(xiàn)電磁閥密封不嚴(yán),線圈頻繁燒壞等問題,需要改進(jìn)。通過深入研究電磁閥損壞因素,為確保系統(tǒng)低溫系統(tǒng)的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行,系統(tǒng)選用特制低溫專用控制閥,該閥采用波紋連桿及四氟墊,保證制冷及融霜時(shí)大溫差下零泄漏,解決了長(zhǎng)期制冷化霜冷熱交替運(yùn)行造成密封不嚴(yán)的問題。
3、設(shè)計(jì)三級(jí)深冷工藝并設(shè)置回?zé)峁?jié)能功能,節(jié)約了能源,回收了物料,經(jīng)濟(jì)效益良好,同時(shí)系統(tǒng)穩(wěn)定了排氣濃度,避免了廢氣處理的風(fēng)險(xiǎn)性,起到廢氣緩沖與穩(wěn)定的作用。
4、催化氧化系統(tǒng)采用了撬裝化設(shè)計(jì),具有投資少、占地小、生產(chǎn)周期短等特點(diǎn),通過對(duì)催化劑結(jié)構(gòu)的調(diào)整、流場(chǎng)的優(yōu)化,采用兩級(jí)催化布置的方案,選用150*150*100mm、孔道為300目規(guī)格催化劑,解決了對(duì)揮發(fā)性有機(jī)廢氣去除率偏低問題,催化氧化處理效率高達(dá)99%以上。
二、典型應(yīng)用案例
案例名稱
江蘇鐘山新材料有限公司全廠VOCs治理改造工程
案例簡(jiǎn)介
江蘇鐘山新材料有限公司全廠VOCs治理工程項(xiàng)目中,需要處理的主要為PPG裝置廢氣、聯(lián)合裝置廢氣、罐區(qū)廢氣、污水池廢氣及灌裝廢氣,廢氣主要成分為環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙烷、苯乙烯、丙烯醇、苯酚等。本項(xiàng)目廢氣處理規(guī)模15000m3/h,廢氣處理技術(shù)采用江蘇省環(huán)境工程技術(shù)有限公司開發(fā)的深冷+催化氧化成套技術(shù)。本項(xiàng)目廢氣收集部分包括罐區(qū)廢氣、污水池廢氣、灌裝廢氣、PPG裝置廢氣及聯(lián)合裝置廢氣等;廢氣處理部分包括PPG裝置廢氣的深冷+吸收預(yù)處理系統(tǒng)、聯(lián)合裝置廢氣的深冷+吸收預(yù)處理系統(tǒng)、全廠吸收系統(tǒng)和催化氧化系統(tǒng)幾部分。本項(xiàng)目由江蘇省環(huán)境工程技術(shù)有限公司負(fù)責(zé)項(xiàng)目設(shè)計(jì)、關(guān)鍵設(shè)備供貨、安裝指導(dǎo)、現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)服務(wù)等,已經(jīng)完成驗(yàn)收,目前由江蘇鐘山新材料有限公司負(fù)責(zé)運(yùn)維。
達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)或性能要求
廢氣處理規(guī)模15000m3/h,廢氣經(jīng)處理后深冷回收效率大于90%,催化氧化處理效率大于99%。環(huán)氧丙烷濃度小于1 mg/m3,非甲烷總烴濃度小于5 mg/m3,廢氣排放滿足《石油化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 31571-2015)、《江蘇省化學(xué)工業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB 32/3151-2016)、《江蘇省大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB 32/4041-2021)及《揮發(fā)性有機(jī)物無組織排放控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB 37822-2019)等標(biāo)準(zhǔn)的要求。
業(yè)主單位
江蘇鐘山新材料有限公司
投運(yùn)時(shí)間
2022年2月5日
工藝流程
本項(xiàng)目廢氣的收集包括罐區(qū)廢氣、污水池廢氣、灌裝廢氣、PPG裝置廢氣及聯(lián)合裝置廢氣等部分;工藝分冷凝單元與催化氧化單元兩部分,廢氣先進(jìn)入冷凝單元,再經(jīng)過催化氧化單元而達(dá)標(biāo)排放,具體工藝過程:經(jīng)預(yù)冷器被冷卻至5℃,冷凝出部分物料和水,然后進(jìn)入一級(jí)、二級(jí)冷凝箱被分別被冷卻至-25℃、-75℃左右,再析出一部分物料,至此絕大部分烴類組分被分離出來,分離后的低溫氣體再依次回到第一級(jí)冷凝箱、預(yù)冷器進(jìn)行熱量交換,溫度回升到5℃左右,濃度降低到安全濃度(~5000mg/m3)后進(jìn)入催化氧化單元,催化氧化核心單元包括換熱-加熱-催化氧化反應(yīng)器三部分。反應(yīng)尾氣經(jīng)過預(yù)熱達(dá)到反應(yīng)溫度后通過催化劑層,在催化劑的作用下在反應(yīng)室內(nèi)進(jìn)行氧化反應(yīng),將有機(jī)物轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水,并放出熱量,反應(yīng)后的尾氣通過熱回收區(qū)回收熱量后排出系統(tǒng)。
運(yùn)行情況
廢氣經(jīng)過深冷回收及催化氧化處理技術(shù)處理后深冷回收效率大于90%,催化氧化處理效率大于99%。環(huán)氧丙烷濃度小于1mg/m3,非甲烷總烴濃度小于5 mg/m3,廢氣排放滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。
技術(shù)應(yīng)用產(chǎn)生的碳減排效果
項(xiàng)目實(shí)施后回收物料50噸/年并用于工業(yè)生產(chǎn),降低了原材料消耗,減少碳排放。
原標(biāo)題:環(huán)保新質(zhì)生產(chǎn)力 | 化工行業(yè)高濃度有機(jī)廢氣深冷回收及催化氧化技術(shù)