張二興，丁達(dá)建

(河南心連心化肥有限公司，河南新鄉(xiāng) 453700)

河南心連心化肥有限公司(簡(jiǎn)稱心連心公司)2006年投運(yùn)年產(chǎn)180 kt合成氨工程。該工程以無煙塊煤為原料，采用固定床間歇造氣工藝生產(chǎn)合成氨、尿素，生產(chǎn)工藝過程主要包括固定床間歇式制氣,栲膠法脫硫，中壓變換、變壓吸附脫碳,醇烴化凈化工藝,氨合成及水溶液全循環(huán)法尿素合成工藝等。其中在栲膠法脫硫工序以及變壓吸附脫碳工序生產(chǎn)過程中會(huì)產(chǎn)生一些含硫化物的惡臭氣體，由于這部分氣體沒有進(jìn)行有效回收處理，對(duì)周圍環(huán)境及人身健康造成了一定的影響[1]。隨著近年來國(guó)家對(duì)大氣污染治理深度的強(qiáng)化，心連心公司在含硫化物廢氣治理方面也加大了治理力度，分別對(duì)上述兩工藝過程中產(chǎn)生的含硫化物廢氣進(jìn)行了回收處理。

含硫化物廢氣行業(yè)常用的處理工藝有堿洗法、吸附法、焚燒法、生物法、光催化氧化法等[2]。各種工藝的優(yōu)缺點(diǎn)如下：① 堿洗法。脫硫效率高，設(shè)備投資費(fèi)用低，但產(chǎn)生的含硫廢水處理困難。② 吸附法。脫硫效率高，設(shè)備投資及運(yùn)行費(fèi)用相對(duì)較高，產(chǎn)生的固體廢物處理較困難。③ 生物法和光催化氧化法。脫硫效率相對(duì)較低，且設(shè)備投資及運(yùn)行費(fèi)用較高。④ 焚燒法。脫硫效率高，且設(shè)備投資及運(yùn)行費(fèi)用也較高[3]。

1 栲膠法脫硫工序產(chǎn)生的廢氣

栲膠法脫硫工序主要是在脫硫再生及熔硫過程中產(chǎn)生廢氣，經(jīng)檢測(cè)H2S的質(zhì)量濃度為3.2～4.2 mg/m3。這種有惡臭氣味的硫化物長(zhǎng)時(shí)間釋放到空氣中，會(huì)對(duì)周圍環(huán)境及人身健康帶來危害，也不符合GB 14554—1993 《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中H2S質(zhì)量濃度小于0.1 mg/m3的排放標(biāo)準(zhǔn)[4]。

心連心公司采用固定床間歇造氣工藝，通過吹風(fēng)氣余熱鍋爐回收吹風(fēng)氣廢氣，將含硫廢氣收集后送入吹風(fēng)氣余熱鍋爐內(nèi)進(jìn)行焚燒，可達(dá)到處理廢氣和節(jié)省設(shè)備投資費(fèi)用的效果。

1.1 工藝流程

將脫硫再生及熔硫過程產(chǎn)生的廢氣經(jīng)管線收集后，通過離心風(fēng)機(jī)加壓后送到吹風(fēng)氣余熱鍋爐空氣預(yù)熱器內(nèi)，與吹風(fēng)氣余熱鍋爐鼓風(fēng)機(jī)出氣混合后進(jìn)入燃燒爐進(jìn)行處理，廢氣收集過程中由于加壓及冷凝會(huì)產(chǎn)生一部分游離水，在送入空氣預(yù)熱器前，增設(shè)一水封，對(duì)凝結(jié)水進(jìn)行連續(xù)排放，實(shí)現(xiàn)氣液分離。工藝流程見圖1。

圖1 栲膠法脫硫工序的工藝流程圖

1.2 廢氣處理效果

(1) 對(duì)再生槽產(chǎn)生的廢氣收集處理后，經(jīng)檢測(cè)，再生槽放空氣中H2S質(zhì)量濃度為未檢出，達(dá)到了GB 14554—1993 《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中H2S質(zhì)量濃度小于0.1 mg/m3的排放標(biāo)準(zhǔn)，再生槽設(shè)施周圍及生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)基本無異味。廢氣處理前、后再生槽放空氣檢測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比見表1。

表1 廢氣處理前、后再生槽放空氣檢測(cè)數(shù)據(jù)

(2)含硫化物廢氣進(jìn)入吹風(fēng)氣余熱鍋爐燃燒爐內(nèi)，在氧的作用下，產(chǎn)生的SO2對(duì)吹風(fēng)氣余熱鍋爐煙氣的排放有一定的影響。SO2的檢測(cè)結(jié)果見表2。

表2 吹風(fēng)氣余熱鍋爐煙囪檢測(cè)數(shù)據(jù)

通過計(jì)算可知，吹風(fēng)氣余熱鍋爐煙氣中SO2的質(zhì)量濃度在142 mg/m3以下，符合GB 13271—2014《鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中SO2質(zhì)量濃度小于200 mg/m3的排放標(biāo)準(zhǔn)，且對(duì)吹風(fēng)氣余熱鍋爐煙氣中排放的SO2影響很小。

2 變壓吸附脫碳工序的廢氣

變壓吸附脫碳部分的廢氣中[φ(CO2)79.3%，φ(CO)6.7%，φ(N2)8.1%，φ(H2)4.26%，φ(CH4)1.3%]H2S的質(zhì)量濃度在27 mg/m3左右。針對(duì)這部分廢氣，一部分作為原料氣經(jīng)深度加工制取高純度CO2；另一部分送入吹風(fēng)氣余熱鍋爐內(nèi)燃燒；由于吹風(fēng)氣余熱鍋爐對(duì)這部分廢氣未完全回收，所以少量含硫廢氣利用活性炭吸附處理后進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)放空。

2.1 工藝流程

變壓吸附脫碳工序的放空氣先進(jìn)入氣液分離器，利用離心風(fēng)機(jī)加壓(10～20 kPa)、提溫(溫度控制在10～50 ℃)后進(jìn)入活性炭床脫除硫化物,然后進(jìn)行放空。工藝流程見圖2。

2.2 廢氣處理效果

(1)對(duì)吸附脫碳工序的放空氣處理后，經(jīng)檢測(cè)廢氣中H2S的質(zhì)量濃度小于0.03 mg/m3，達(dá)到了GB 14554—1993《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中H2S質(zhì)量濃度小于0.1 mg/m3的排放標(biāo)準(zhǔn)，放空后現(xiàn)場(chǎng)周圍基本無異味。吸附塔處理前、后數(shù)據(jù)分析見表3。

圖2 變壓吸附脫碳工序的工藝流程圖

檢測(cè)次數(shù)處理階段ρ(H2S)/(mg·m-3)12345處理前19.75處理后<0.046處理前21.16處理后<0.046處理前26.78處理后<0.046處理前22.93處理后<0.030處理前20.04處理后0.032

3 結(jié)語

心連心公司采用焚燒法和吸附法對(duì)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的含硫化物廢氣進(jìn)行處理，有效解決了現(xiàn)場(chǎng)異味問題，改善了周圍環(huán)境和空氣質(zhì)量，裝置投運(yùn)后運(yùn)行穩(wěn)定，達(dá)到了治理廢氣的預(yù)期效果。