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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
南京都樂制冷設(shè)備有限公司
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
一、技術(shù)簡介
適用范圍
石化裝置及儲運(yùn)、化工裝置及儲運(yùn)、制藥裝置及儲運(yùn)與油品儲運(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、二級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)
三級冷凝最低冷場溫度-75℃，系統(tǒng)阻力15kpa，單壓縮機(jī)控制雙路冷場系統(tǒng)。催化氧化催化段設(shè)置兩級催化，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)境效益和社會效益。
研發(fā)背景
本技術(shù)適用于石化、化工、制藥及油品儲運(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)解決了對揮發(fā)性有機(jī)廢氣去除率偏低的問題，通過對催化劑結(jié)構(gòu)的調(diào)整、流場的優(yōu)化、兩級催化優(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)，通過對催化劑結(jié)構(gòu)的調(diào)整、流場的優(yōu)化，采用兩級催化布置的方案，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、二級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)
