申请日2015.11.19
公开(公告)日2017.05.31
IPC分类号B01D53/14; B01D46/00; B01D53/86; B01D53/02; B01D53/48; B01D53/44; B01D53/78
摘要
本发明涉及一种石化污水处理场排放废气的综合处理方法，将石化污水处理场的废气源分为不稳定废气源和稳定废气源，其中不稳定废气源有排放气时，进入柴油吸收设备处理;无排放气时，引入一定量空气进入柴油吸收设备，维持柴油吸收设备压力的稳定，并保证废气中有机物浓度稳定在处理后的5000-40000mg/m3;然后与稳定废气源的排放气混合，进入脱硫设备处理后，通过空气调节至爆炸下限的25%以下，再经过滤器除尘，最后经过预热和加热后进行催化氧化处理，净化气回收热量后达标排放。本发明针对污水处理场不同排放源排放废气的特点，对废气进行分流-合流处理，具有装置稳定可靠，安全性高，处理效果好，能耗小等特点。
权利要求书
1.一种石化污水处理场排放废气的综合处理方法，其特征在于包括如下内容：将石化污水处理场的废气源分为不稳定废气源和稳定废气源，其中不稳定废气源有排放气时，进入柴油吸收设备处理;无排放气时，引入一定量空气进入柴油吸收设备，维持柴油吸收设备压力的稳定，并保证废气中有机物浓度稳定在处理后的5000-40000mg/m3;然后与稳定废气源的排放气混合，进入脱硫设备处理后，通过空气调节至爆炸下限的25%以下，再经过滤器除尘，最后经过预热和加热后进行催化氧化处理，净化气回收热量后达标排放。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述不稳定废气源主要有罐中罐、调节罐、污油罐构筑物，主要在罐进料和由于温度变化罐压升高时排出废气，废气量不大，但废气污染物浓度很高，总烃浓度高达数十万mg/m3，达到可燃物爆炸范围，混合空气时，存在爆炸风险，还含有高浓度的硫化物。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述稳定废气源主要有隔油池、浮选池等构筑物，散发废气量相对较大，但污染物浓度不高，总烃浓度一般为2000-20000mg/m3，远低于可燃物的爆炸下限。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：罐中罐、调节罐、污油罐不稳定废气源，当罐压升高时产生排放废气，在废气引气设备的驱动下，将废气排往柴油吸收设备中，经柴油吸收后有机物浓度可稳定在10000-40000mg/m3。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：当罐压稳定时，则无废气排放，此时在柴油吸收设备中引入一定量空气，柴油与空气逆流接触，柴油少量挥发，可使废气中的有机物浓度基本稳定在5000-20000mg/m3之间。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：柴油选用粗柴油，控制吸收后废气中有机物浓度基本稳定在处理后的5000-40000mg/m3，主要控制参数有：液气比为60-150L/m3，吸收温度为5-40℃，吸收压力为20-200kPa。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：脱硫设备采用装填有脱硫剂的设备，脱硫剂的活性组分是氧化铁、氧化锌、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、氢氧化镁、氧化铜、羟基氧化铁等中的一种或几种，废气通过床层的体积空速一般为200-20000h-1。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：当硫化氢浓度过高时，进一步配套碱液吸收设备，降低H2S浓度。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：脱硫设备出口气体用空气稀释到爆炸下限的25%以下，再同催化氧化反应器进出口气体换热以及加热器加热至200-350℃，进入催化氧化反应器，在催化剂床层发生氧化反应，将有机污染物氧化成二氧化碳和水，净化气通过换热器预热冷废气回收热量后，达标排放。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：催化氧化反应器装填有催化氧化催化剂，催化剂的载体为涂覆有氧化铝的堇青石蜂窝，蜂窝孔密度为200-300目，活性金属为Pt/Pd，活性组分以元素计占氧化铝涂层重量的0.1%-2%，同时含有助剂铈。
11.用于上述有机废气焚烧处理方法的装置，其特征在于包括废气流量计、空气阀门、废气引气设备、柴油吸收设备、脱硫设备、废气-空气切换阀组、引气风机、过滤器、换热器、加热器、催化氧化反应器，其中废气流量计用于监控是否有排放气产生，当有排放气时，废气流量计输送关闭信号给空气阀门，当无排放气时，流量计发出信号打开空气阀门，引入一定量的空气进入柴油吸收设备;废气引气设备用于将废气或空气引入柴油吸收设备;柴油吸收设备用于回收废气中的有机物，脱除有机硫化物及部分硫化氢，并保证吸收后废气中有机物浓度稳定在5000-35000mg/m3;脱硫设备用于脱除废气中剩余的硫化氢;废气-空气切换阀组用于通过空气调节至爆炸下限的25%以下;换热器用于废气与催化氧化反应器出口气进行换热;加热器用于将废气加热至200-350℃，进入催化氧化反应器，在催化剂床层发生氧化反应，将有机污染物氧化成二氧化碳和水，净化气通过换热器预热冷废气回收热量后，达标排放。
12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于：当排放区有废气排出时，废气流量计有流量显示，输送关闭信号给空气阀门;当排放区无废气排放时，废气流量计发出信号，开启空气阀门，引入一定量空气进入柴油吸收设备，维持柴油吸收设备压力的稳定，并确保经柴油吸收后气体的有机物浓度基本稳定在5000-40000mg/m3。
13.根据权利要求11所述的装置，其特征在于：柴油吸收设备采用填料式吸收塔，塔内填料为常规规整填料。
14.根据权利要求11所述的装置，其特征在于：在脱硫设备后，设置废气紧急放空阀和废气-放空切换阀组，当催化氧化紧急停车时，废气-放空切换阀组联锁切换，切断废气进入催化氧化系统，打开废气紧急放空阀，使废气紧急放空。
说明书
一种石化污水处理场排放废气的综合处理方法及装置
技术领域
本发明属于废气处理技术领域，具体涉及一种石化污水处理场排放废气的综合处理方法及装置，特别是针对石化污水处理场隔油池、浮选池、罐中罐、调节罐、污油罐、污水总进口等构筑物排放废气的综合处理方法。
背景技术
污水处理场是石化企业的重要污水处理设施。石化企业污水处理场一般有曝气池、隔油池、浮选池、罐中罐、调节罐、污油罐等构筑物。曝气池主要是用生化法处理较低浓度污水，散发废气浓度较低，废气量非常大，一般采用吸附或生化法处理。而隔油池、浮选池、罐中罐、调节罐、污油罐等构筑物处理废水中污染浓度较高，散发废气的浓度也相应很高。其中隔油池、浮选池等构筑物，表面积大，散发废气量较大，总烃浓度一般为2000-20000mg/m3，远低于可燃物的爆炸下限;而罐中罐、调节罐、污油罐等构筑物散发废气量相对较小，多为间歇性排放，废气浓度最高可达数十万mg/m3，达到可燃组分的爆炸范围，该类废气一般氧含量较低，如果与含氧废气混合处理，存在爆炸风险，而且废气中含有较高浓度的硫化物，具有恶臭味道。
CN201110217405.7公开了一种污水处理场排放废气的处理方法，是将污水处理场排放废气升温2-40℃，经过脱硫段和烃浓度均化段排放，脱硫段使用固体脱硫剂，烃浓度均化段使用具有浓度均化作用的物质。CN 201110263604.1 公开了一种污水处理场排放废气的处理方法，(1)采用加有杀菌剂喷淋洗涤液对污水处理场的排放废气进行喷淋洗涤处理;(2)采用固体脱硫剂对经步骤(1)处理的废气进行脱硫;(3)采用具有浓度均化作用的物质对经步骤2)处理的废气进行烃浓度均化，即满足排放要求。CN201310537901.X公开了一种污水处理场曝气池排放气的处理方法，包括如下内容：将曝气池排放气分为两股，一股作为回流气通过曝气风机返回到曝气池中，回流比为50%～100%;另一股作为外排气通过废气风机进入气浮装置，多余废气进入废气处理装置，外排气量为曝气池曝气量的0～50%;当回流比不足100%时，补充空气维持曝气量不变。该发明提高了曝气池的利用率，减少了废气排放量，实现废气的达标排放。但是，上述方法仅适用于生化曝气池污水处理场排放的低浓度废气的净化处理，一般总烃浓度在几十～几百mg/m3，不适用于隔油池、浮选池、罐中罐、调节罐、污油罐、污水总进口等构筑物排放的高浓度废气的净化处理。
现有技术对石化企业污水处理场隔油池、浮选池等产生的稳定高浓度废气主要是采取加盖措施，防止其成规模逸散到大气中。但是，随着装置的长期运行，该废气的浓度会越来越高，逸散到大气中会严重污染周围环境。罐中罐、调节罐、污油罐一般设有氮封，通过呼吸阀排放，排出废气浓度很高，危害很大。对于此类废气，一般都是全部引进专门的废气处理装置，存在爆炸风险和不安全隐患，并且处理规模大、处理成本高。
CN200310104990.5公开了一种高浓度有机废气的净化方法，使用催化燃烧的方法处理高浓度有机废气，包含了废气的预处理及相应的引气、换热器、加热器、催化氧化反应器等设备，但是该方法主要针对总烃浓度在2000-25000μL/L的废气，如果废气高于这个范围，甚至到达可燃物爆炸极限内，则无有效的处理措施。CN200810012686.0公开了一种储罐区排放气治理方法，采用冷凝和吸附的方法处理类似酸性水储罐区、油品罐区等排放废气，该方法处理对象中污染物浓度极高，具有冷凝回收的价值，而石化污水场废气一般无法通过冷凝回收，而且深度冷凝能耗较大，再通过吸附的方法处理，也存在吸附剂饱和再生等后处理问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种石化污水处理场排放废气的综合处理方法及装置。本发明针对污水处理场不同排放源排放废气的特点，对废气进行分流处理，无爆炸风险和不安全隐患，不会影响催化氧化反应器的稳定运行;而且可以回收废气中部分烃类物质，高效去除硫化物，净化气满足排放要求，具有装置稳定可靠，安全性高，处理效果好，能耗小等特点。
本发明石化污水处理场排放废气的综合处理方法，包括如下内容：将石化污水处理场的废气源分为不稳定废气源和稳定废气源，其中不稳定废气源有排放气时，进入柴油吸收设备处理;无排放气时，引入一定量空气进入柴油吸收设备，维持柴油吸收设备压力的稳定，并保证废气中有机物浓度稳定在处理后的5000-40000mg/m3;然后与稳定废气源的排放气混合，进入脱硫设备处理后，通过空气调节至爆炸下限的25%以下，再经过滤器除尘，最后经过预热和加热后进行催化氧化处理，净化气回收热量后达标排放。
本发明中，所述不稳定废气源主要有罐中罐、调节罐、污油罐等构筑物，主要在罐进料和由于温度变化罐压升高时排出废气，废气量不大，但废气污染物浓度很高，总烃浓度高达数十万mg/m3，达到可燃物爆炸范围，混合含氧气体时，存在爆炸风险，还含有高浓度的硫化物。
本发明中，所述稳定废气源主要有隔油池、浮选池等构筑物，散发废气量相对较大，但污染物浓度不高，总烃浓度一般为2000-20000 mg/m3，远低于可燃物的爆炸下限。
本发明中，罐中罐、调节罐、污油罐等不稳定废气源，当罐压升高时产生排放废气，在废气引气设备的驱动下，将废气排往柴油吸收设备中，经柴油吸收后有机物浓度可稳定在10000-40000mg/m3;当罐压稳定时，则无废气排放，此时在柴油吸收设备中引入一定量空气，柴油与空气逆流接触，柴油少量挥发，可使废气中的有机物浓度基本稳定在5000-20000mg/m3之间。这样不仅可以避免对罐中罐、调节罐、污油罐等过量抽气造成的烃类物质大量挥发，维持柴油吸收设备的稳定运行，还可以避免烃类浓度剧烈波动对催化氧化反应器造成冲击，保证后续处理装置的长期稳定运行，不需要设专门的烃浓度均化设备。
本发明中，柴油选用粗柴油，包括常二、三线粗柴油、催化裂化粗柴油，优选常二、三线粗柴油，吸收后的富柴油吸收剂与加氢原料混合后去加氢处理。本发明通过对柴油吸收设备操作参数进行调节，控制吸收后废气中有机物浓度基本稳定在处理后的5000-40000mg/m3，主要控制参数有：液气比为60-150L/m3，优选为80-100L/m3;吸收温度为5-40℃，优选为10-30℃;吸收压力为20-200kPa，优选为50-150kPa。
本发明中，脱硫设备采用装填有脱硫吸附剂，脱硫吸附剂的活性组分可以是氧化铁、氧化锌、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、氢氧化镁、氧化铜、羟基氧化铁等中的一种或几种，废气通过床层的体积空速一般为200-20000h-1，优选500-10000 h-1。
本发明中，对于催化氧化催化剂来说，废气中的少量硫化氢、硫醇、硫醚、二甲二硫均具有很高的毒性，10mg/m3的浓度即可以使催化剂失活，通过本发明的柴油吸收设备和脱硫设备后，硫化物能够满足要求，保证了烃氧化催化剂的使用寿命。当硫化氢浓度过高时，还可以进一步配套碱液吸收设备，进一步降低H2S，延长脱硫剂的寿命，并保证催化氧化催化剂的使用寿命。
本发明中，脱硫设备出口气体用空气稀释到爆炸下限的25%以下，再同催化氧化反应器进出口气体换热以及加热器加热至200-350℃，进入催化氧化反应器，在催化剂床层发生氧化反应，将有机污染物氧化成二氧化碳和水，净化气通过换热器预热冷废气回收热量后，达标排放。
本发明中，催化氧化反应器装填有催化氧化催化剂，可以根据组成选择适宜的市售商品，也可以按本领域常规方法制备。如采用催化剂的载体为涂覆有氧化铝的堇青石蜂窝，蜂窝孔密度为200-300目，活性金属为Pt/Pd，活性组分以元素计占氧化铝涂层重量的0.1%-2%，优选为0.5%-1%，同时可以含有其它助剂，如铈等。废气通过催化剂床层的体积空速为10000-100000h-1，非甲烷总烃浓度可从3000-10000mg/m3可降到120mg/m3以下。
本发明用于上述有机废气焚烧处理方法的装置，包括废气流量计、空气阀门、废气引气设备、柴油吸收设备、脱硫设备、废气-空气切换阀组、引气风机、过滤器、换热器、加热器、催化氧化反应器，其中废气流量计用于监控是否有排放气产生，当有排放气时，废气流量计输送关闭信号给空气阀门，当无排放气时，流量计发出信号打开空气阀门，引入一定量的空气进入柴油吸收设备;废气引气设备用于将废气或空气引入柴油吸收设备;柴油吸收设备用于回收废气中的有机物，脱除有机硫化物及部分硫化氢，并保证吸收后废气中有机物浓度稳定在5000-40000mg/m3;脱硫设备用于脱除废气中剩余的硫化氢;废气-空气切换阀组用于通过空气调节至爆炸下限的25%以下;换热器用于废气与催化氧化反应器出口气进行换热;加热器用于将废气加热至200-350℃，进入催化氧化反应器，在催化剂床层发生氧化反应，将有机污染物氧化成二氧化碳和水，净化气通过换热器预热冷废气回收热量后，达标排放。
本发明中，当排放区有废气排出时，废气流量计有流量显示，输送关闭信号给空气阀门;当排放区无废气排放时，废气流量计发出信号，开启空气阀门，引入一定量空气进入柴油吸收设备，维持柴油吸收设备压力的稳定，并确保经柴油吸收后气体的有机物浓度基本稳定在5000-40000mg/m3。
本发明中，柴油吸收设备可以采用本领域常规的结构和操作条件，如采用填料式吸收塔，塔内填料为常规规整填料，优选金属规整填料，更优选金属阶梯环。
本发明中，在脱硫设备后，设置废气紧急放空阀和废气-放空切换阀组，当催化氧化紧急停车时，废气-放空切换阀组联锁切换，切断废气进入催化氧化系统，打开废气紧急放空阀，使废气紧急放空。
本发明中，在废气进口处设的管道上设置阻火器，增强稳定性和安全性。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明针对污水处理场不同废气源排放气的特点，对废气进行分流-合流处理，无爆炸风险和不安全隐患，可以保证催化氧化反应器的稳定运行;而且可以回收废气中的部分烃类物质，高效去除硫化物，有机物污染物得到高效氧化，净化气各项排放指标均满足排放要求，具有装置稳定可靠，安全性高，处理效果好，能耗小等特点。
(2)本发明针对不稳定废气源排放废气的特点，采用柴油吸收设备调控废气压力和浓度，保证了废气量和有机物浓度的稳定，不需要设专门的浓度均化设备，与稳定废气源排放气混合后，可以保证后续处理装置的长期稳定运行。
