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生態(tài)環(huán)保產(chǎn)業(yè)作為支撐生態(tài)文明建設和高質(zhì)量發(fā)展的關鍵力量，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、新裝備、新材料、新模式，深入宣傳推廣科技創(chuàng)新成果，及時發(fā)布環(huán)境技術進步獎項，全面介紹行業(yè)內(nèi)的實用技術裝備和示范工程，引導行業(yè)持續(xù)創(chuàng)新，加快數(shù)字、智慧、科技的融合賦能，為經(jīng)濟社會全面綠色轉(zhuǎn)型貢獻力量。
生態(tài)環(huán)境保護實用技術
2023-J-25
申報單位
江蘇省環(huán)境工程技術有限公司
南京都樂制冷設備有限公司
江蘇鐘山新材料有限公司
推薦單位
江蘇省環(huán)境保護產(chǎn)業(yè)協(xié)會
一、技術簡介
適用范圍
石化裝置及儲運、化工裝置及儲運、制藥裝置及儲運與油品儲運等高濃度揮發(fā)性有機廢氣治理。
技術原理
化工行業(yè)高濃度有機廢氣深冷回收及催化氧化成套技術，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，使廢氣中有機組分的分壓等于該溫度下的飽和蒸汽壓，則有機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物氧化為二氧化碳和水。
工藝路線
高濃度有機廢氣深冷回收及催化氧化成套技術分冷凝單元與催化氧化單元兩部分，廢氣先進入冷凝單元，再經(jīng)過催化氧化單元而達標排放。具體工藝過程：經(jīng)預冷器被冷卻至5℃，冷凝出部分物料和水，然后進入一級、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、預冷器進行熱量交換，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-催化氧化反應器三部分。反應尾氣經(jīng)過預熱達到反應溫度后通過催化劑層，在催化劑的作用下在反應室內(nèi)進行氧化反應，將有機物轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水，并放出熱量，反應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)行標準
三級冷凝最低冷場溫度-75℃，系統(tǒng)阻力15kpa，單壓縮機控制雙路冷場系統(tǒng)。催化氧化催化段設置兩級催化，催化劑選用150*150*100mm，孔道為300目的催化劑規(guī)格，催化反應溫度為280~400℃，空速為15000~25000h-1，標況流速為0.8~1.2m/s，廢氣停留時間>0.17s。廢氣處理后滿足《石油化學工業(yè)污染物排放標準》(GB 31571-2015)、《江蘇省化學工業(yè)揮發(fā)性有機物排放標準》(DB32/3151-2016)、《江蘇省大氣污染物綜合排放標準》(DB 32/4041-2021)及《揮發(fā)性有機物無組織排放控制標準》(GB 37822-2019)等標準。設備滿足《固定式壓力容器安全技術監(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)等相關標準要求。
應用效果
廢氣經(jīng)過高濃度有機廢氣深冷回收及催化氧化成套技術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《石油化學工業(yè)污染物排放標準》GB 31571-2015、《江蘇省化學工業(yè)揮發(fā)性有機物排放標準》(DB 32/3151-2016)、《江蘇省大氣污染物綜合排放標準》(DB 32/4041-2021)及《揮發(fā)性有機物無組織排放控制標準》(GB 37822-2019)等標準的要求。
項目實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
本技術適用于石化、化工、制藥及油品儲運銷等行業(yè)高濃度揮發(fā)性有機廢氣治理，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)很多項目處理技術能耗太高，預處理設施處理效率太低或穩(wěn)定性不足，導致出口濃度過高，無法滿足催化氧化或其他焚燒工藝運行需要，無法滿足達標排放。
技術難點如下：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；解決催化氧化進氣不穩(wěn)定，催化氧化運行不穩(wěn)定，揮發(fā)性有機廢氣去除率偏低的問題。
解決的關鍵問題如下：深冷技術重點解決了單制冷系統(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，低溫與高溫制冷劑交替使用，溫差大導致電磁閥故障率高，為保證制冷及融霜時大溫差下零泄漏，重點解決了冷熱交替時密封不嚴的問題。催化氧化技術解決了對揮發(fā)性有機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99%以上。
國內(nèi)外已有部分本技術運行案例，通過技術優(yōu)化與改進，重點研究解決長周期穩(wěn)定運行的問題。
技術特點
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，另一套只需分出1/6的制冷量將其降溫至設定溫度，融冰過程直接引入壓縮機排出的過熱制冷劑，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，保證制冷及融霜時大溫差下零泄漏。在制冷與融冰模式切換時低溫與高溫制冷劑交替，大溫差導致出現(xiàn)電磁閥密封不嚴，線圈頻繁燒壞等問題，需要改進。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，保證制冷及融霜時大溫差下零泄漏，解決了長期制冷化霜冷熱交替運行造成密封不嚴的問題。
3、設計三級深冷工藝并設置回熱節(jié)能功能，節(jié)約了能源，回收了物料，經(jīng)濟效益良好，同時系統(tǒng)穩(wěn)定了排氣濃度，避免了廢氣處理的風險性，起到廢氣緩沖與穩(wěn)定的作用。
4、催化氧化系統(tǒng)采用了撬裝化設計，具有投資少、占地小、生產(chǎn)周期短等特點，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)性有機廢氣去除率偏低問題，催化氧化處理效率高達99%以上。
二、典型應用案例
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。本項目廢氣處理規(guī)模15000m3/h，廢氣處理技術采用江蘇省環(huán)境工程技術有限公司開發(fā)的深冷+催化氧化成套技術。本項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+吸收預處理系統(tǒng)、聯(lián)合裝置廢氣的深冷+吸收預處理系統(tǒng)、全廠吸收系統(tǒng)和催化氧化系統(tǒng)幾部分。本項目由江蘇省環(huán)境工程技術有限公司負責項目設計、關鍵設備供貨、安裝指導、現(xiàn)場技術服務等，已經(jīng)完成驗收，目前由江蘇鐘山新材料有限公司負責運維。
達到的標準或性能要求
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《石油化學工業(yè)污染物排放標準》(GB 31571-2015)、《江蘇省化學工業(yè)揮發(fā)性有機物排放標準》(DB 32/3151-2016)、《江蘇省大氣污染物綜合排放標準》(DB 32/4041-2021)及《揮發(fā)性有機物無組織排放控制標準》(GB 37822-2019)等標準的要求。
業(yè)主單位
江蘇鐘山新材料有限公司
投運時間
2022年2月5日
工藝流程
本項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，廢氣先進入冷凝單元，再經(jīng)過催化氧化單元而達標排放，具體工藝過程：經(jīng)預冷器被冷卻至5℃，冷凝出部分物料和水，然后進入一級、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、預冷器進行熱量交換，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-催化氧化反應器三部分。反應尾氣經(jīng)過預熱達到反應溫度后通過催化劑層，在催化劑的作用下在反應室內(nèi)進行氧化反應，將有機物轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水，并放出熱量，反應后的尾氣通過熱回收區(qū)回收熱量后排出系統(tǒng)。
運行情況
廢氣經(jīng)過深冷回收及催化氧化處理技術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，廢氣排放滿足相關標準的要求。
技術應用產(chǎn)生的碳減排效果
項目實施后回收物料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。
原標題：環(huán)保新質(zhì)生產(chǎn)力 | 化工行業(yè)高濃度有機廢氣深冷回收及催化氧化技術
