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    新聞動態

    低溫等離子體技術在乙烯裝置VOCs 治理中的應用

    低溫等離子體技術在乙烯裝置VOCs 治理中的應用

    摘 要:針對乙烯裂解裝置污水會逸散出少 量的 VOCs 氣體,其苯系物及烯烴類物質含量高、 惡臭明顯、濕度大、濃度波動大,治理難度極大,所 處環境為火災爆炸危險區域且廢氣可能達到爆炸 下限,安全控制措施要求高這一情況,建成了國內 首套防爆型低溫等離子體 VOCs 廢氣治理設施,在 某石化公司防爆 1 區安全運行一年,實踐證明:苯 系物、烯烴、硫化物的去除效率可達 98% 以上,達 到國標的各項要求,電氣安全控制措施能夠滿足 防爆 1 區。

    低溫等離子體技術在乙烯裝置VOCs 治理中的應用

    關鍵詞:低溫等離子體技術 乙烯裝置 VOCs 廢氣治理 防爆:VOCs廢氣處理設備

    1 概述 乙烯裝置排放的揮發性有機廢氣(VOCs)主 要來自于污水,還有少部分工藝不凝氣。污水一 般包括稀釋蒸汽發生器排污、裂解爐廢熱鍋爐 (TLE)水力噴射清焦廢水、裂解汽油加氫(DPG) 廢水、檢修清洗設備產生的廢水、地面沖洗水和初 期雨水等。廢水在排放到污水處理廠前通常需要 進行隔油和均質,會釋放出少量 VOCs,主要污染 物為苯、甲苯、二甲苯、三甲苯、苯乙烯、異戊二烯、 丁二烯、丙酮、丙烯、乙烯等,其中苯的濃度為 10 ~ 2 000 mg/m 3 ,總烴的濃度為 100 ~ 10 000 mg/m 3 , 臭氣濃度可達 10 000(無量綱),廢氣相對濕度可 達 95% 以上。該廢氣對職工的身心健康非常不 利,急需改善廠區空氣質量,營造綠色環保的生產 環境。
    常見的 VOCs 治理技術包括 2 大類 [1] ,一類是 回收技術,包括吸附法、吸收法、冷凝法、膜分離 等;另一類是破壞技術,包括催化燃燒、熱力焚燒、 生物法、低溫等離子體、光催化、臭氧催化氧化等。 國家環保部在 2013 年 發 布 的 揮 發 性 有 機 物 (VOCs)污染防治技術政策(2013 年第 31 號),要 求對于含高濃度 VOCs 的廢氣,宜優先采用冷凝回 收、吸附回收技術進行回收利用,并輔助以其他治 理技術實現達標排放;對于含低濃度 VOCs 的廢 氣,有回收價值時可采用吸附技術、吸收技術對有 機溶劑回收后達標排放;不宜回收時,可采用吸附 濃縮燃燒技術、生物技術、吸收技術、等離子體技 術或紫外光高級氧化技術等凈化后達標排放。

    乙烯裂解裝置廢水揮發氣屬于低濃度廢氣。 針對該廢氣,中國石化青島安全工程研究院經過 幾年的研究,分別嘗試了催化燃燒法、生物滴濾法 和低溫等離子體法,實踐證明該廢氣不能使催化 燃燒裝置持續穩定燃燒、生物滴濾法不能耐受高 濃度苯系物,而低溫等離子體廢氣治理技術能夠 長期穩定去除苯系物、烷烴、直鏈烴、烯烴、酚、酮 等多種 VOCs 污染物,基本實現礦化,且對硫化氫 和氨的去除效率較高,無二次污染。 但低溫等離子體技術在 VOCs 治理的工程實 踐中曾數次發生燃燒爆炸事故,一定程度上限制 了該技術在 VOCs 治理中的推廣。深入分析低溫 等離子體造成燃燒爆炸的事故案例,發現現有技 術普遍存在高壓放電絕緣不可靠導致局部爬電、 高壓電源不防爆等問題。

    針對這些問題,中國石 化青島安全工程研究院經過多年研發,于 2017 年 8 月在某石化建成了國內外首套工業化應用的處 理規模為700 m 3 /h 的高效防爆型低溫等離子體廢 氣處理裝置。經過 1 年的運行,廢氣排放能夠滿 足 GB30751 -2015《石油化學工業污染物排放標 準》和 GB14554 - 1993《惡臭污染物排放標準》和 GB16297 -1996《大氣污染物綜合排放標準》的要 求,即苯 <4 mg/m 3 、甲苯 <15 mg/m 3 、二甲苯 <15 mg/m 3 、非甲烷總烴 <120 mg/m 3 。

    結論 綜上所述,在火災爆炸危險區域使用防爆型 低溫等離子體 VOCs 廢氣治理設施能夠實現安全 運行,治理效果達到了預期設計效果,有效消除了 現場異味; 該裝置只適用于廢氣入口烴濃度 <2 000 mg/m 3 的廢氣,濃度過高則需要通空氣對 廢氣進行配風稀釋達到運行條件;低溫等離子體 對 VOCs 廢氣處理效果能夠達到國標的各項要求, 尤其對苯系物、烯烴、硫化物的去除效率可達 98% 以上,對總烴去除率可達 95%以上。

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