VOCs治理技術 ：煤化工(gōng)行業甲醇儲罐冷凝回收及蒸汽平衡系統解決方案

一(yī)、煤化工(gōng)基礎概念及煤制甲醇VOCs排放(fàng)控制要點

煤化工(gōng)是指以煤爲原料，經化學加工(gōng)使煤轉化爲氣體(tǐ)、液體(tǐ)和固體(tǐ)燃料以及化學品的過程。煤化工(gōng)行業主要分(fēn)布在産煤地區，傳統煤化工(gōng)涉及焦炭、電石、合成氨等領域，新型煤化工(gōng)通常指煤制油、煤制甲醇、煤制二甲醚、煤制烯烴、煤制乙二醇等等。

現在我(wǒ)(wǒ)們主要分(fēn)享煤制甲醇工(gōng)段中(zhōng)，甲醇儲罐的VOCs治理。主要包含兩個部分(fēn)：

1）儲罐管線及除呼吸閥外(wài)的動靜密封點，主要包含儲罐附屬靜密封點和與儲罐相連的泵的機械密封爲代表的動密封點，這些點位需要建立LDAR體(tǐ)系，控制無組織的VOCs的過程排放(fàng)。該部分(fēn)工(gōng)作量小(xiǎo)，需要和煤制甲醇的其他工(gōng)段如低甲洗，甲醇精餾等工(gōng)段一(yī)起實施，一(yī)套裝置密封點大(dà)緻在幾千點級别（具體(tǐ)情況具體(tǐ)分(fēn)析）。

2）第二大(dà)塊爲本文主講内容，重點爲如何将甲醇儲罐的大(dà)小(xiǎo)呼吸及與儲罐連接的裝車(chē)系統這兩部分(fēn)的VOCs管控起來。水洗+活性炭或等基礎工(gōng)藝是否可達标，且其一(yī)次性投資(zī)、運行成本相對如何需要企業慎重考慮後選擇，另将儲罐排出的甲醇尾氣通入企業内部鍋爐系統其安全性要慎重評估，對應設計院在出具圖紙(zhǐ)時更應多設備安全保證措施，并建議與當地安監局溝通确認。

二、甲醇儲罐及裝車(chē)基本情況

需要收集企業甲醇儲罐的類型、流量等基礎數據，内浮頂的甲醇儲罐（其實大(dà)部分(fēn)是内浮頂）需要面臨罐頂改造，具體(tǐ)規範可參考《石油化工(gōng)儲運區VOCs治理項目油氣聯通工(gōng)藝實施方案及安全措施指導意見》（需要全文的可浏覽本站曆史文章）出具的127号函裏的技術要求，排放(fàng)标準可參考GB31571或當地地标。此步驟确定好冷凝回收設備處理量及蒸汽平衡系統設計。

三、冷凝回收管路及蒸汽平衡系統設計圖

甲醇罐區 VOCs 治理主要針對油品儲運罐區按相關規範或規定需要治理的儲罐無組織排放(fàng)的罐頂油氣進行集中(zhōng)收集并治理。實施方法是在儲罐罐頂安裝密閉氣相管路，将呼出排放(fàng)的甲醇氣彙集，輸送到按照排放(fàng)流量設計制造的甲醇氣冷凝回收處理設備，回收處理排放(fàng)的甲醇氣，處理設備尾氣達标排放(fàng)，排放(fàng)限值爲甲醇氣<50mg/Nm3  ；非甲烷總烴排放(fàng)濃度<100mg/Nm3。處理效率可大(dà)于97%。

對于裝車(chē)時油罐車(chē)排放(fàng)的甲醇氣，則按照127号函并參考國家标準《揮發性有機物(wù)無組織排放(fàng)控制标準》（征求意見稿）對裝車(chē)操作過程的VOCs排放(fàng)，采用“蒸氣平衡系統”的規定，“在裝載設施與儲罐之間設置的氣相連通系統，該系統收集裝載作業産生(shēng)的蒸氣返回至發料儲罐或與發料儲罐蒸氣空間連通的其它儲罐，實現與出料體(tǐ)積的平衡。”的方法。

四、甲醇冷凝溫度計算确認

甲醇的相關物(wù)理化學性質整理如下(xià)：

根據安托因方程，核算不同冷凝溫度下(xià)的甲醇飽和蒸汽濃度，确定冷凝重點溫度。

根據計算，溫度可選-70℃至-80℃之間，推薦後者，此時飽和蒸汽濃度爲35mg。

五、冷凝回收工(gōng)藝流程圖

根據計算得出甲醇蒸氣在不同溫度條件下(xià)飽和蒸氣壓及濃度表，甲醇蒸氣在-80℃時的殘留濃度爲35mg/m³。因此本項目冷凝單元設置爲3℃、-35℃、-80℃三段冷凝溫度，基本流程見下(xià)圖：

冷凝單元設置分(fēn)段冷凝的換熱器，由前置級、第1級淺冷級、第2級中(zhōng)冷級和第3級深冷級組成。前置級将第3級深冷級冷凝後的餘氣冷量與進入油氣回收處理裝置的常溫油氣進行熱量交換，使油氣降低5～10℃左右。第1級淺冷級，将油氣溫度從環境溫度降至3℃左右，第2級中(zhōng)冷級，從3℃左右降到-35℃，第3級深冷級，從-35℃降溫至-80℃，使97%的甲醇得到冷凝液化。後經富集吸附單元（略），即使工(gōng)況波動可完全保證達标排放(fàng)。技術指标及配置需依照具體(tǐ)項目具體(tǐ)确定。

五、控制系統流程描述

1）甲醇儲罐進料時排放(fàng)的甲醇氣，經過接管呼吸閥呼出方向的管路，當管路上壓力變送器感應到100Pa，自動開(kāi)啓密閉氣相管路排氣方向的閥門，儲罐排放(fàng)甲醇氣輸送到回收設備，冷凝回收處理；

2）油罐車(chē)裝車(chē)排放(fàng)甲醇氣的蒸氣平衡系統，當油罐車(chē)灌裝甲醇時，儲罐内液态甲醇經過裝車(chē)泵抽吸，輸送往裝車(chē)鶴管，儲罐内液位降低，儲罐空間壓力出現負壓值，當管路上壓力變送器感應到-100Pa壓力，自動開(kāi)啓密閉氣相管路吸氣方向的閥門，油罐車(chē)排出的甲醇氣沿吸氣管路送回儲罐，實現蒸氣平衡，同時做到零排放(fàng)；

3）甲醇氣回收設備冷凝單元的運行流程：從密閉氣相管路輸出的甲醇氣，傳輸回收處理設備前端，壓差感應器感應到管路壓力100pa時，啓動引風機，甲醇氣依次進入冷凝單元一(yī)級、二級、三級凝結器，分(fēn)段冷凝液化，餘氣達标進入富集（吸附）單元；

4）甲醇氣回收設備富集單元的運行流程：儲罐系統靜止排放(fàng)的甲醇氣，是随氣溫升高。罐内液态氣體(tǐ)體(tǐ)積膨脹所排放(fàng)的甲醇氣，此時回收設備不在運行狀态，甲醇氣經過冷凝單元通道，直接進入富集單元的吸附床，甲醇組分(fēn)被吸附劑吸附，空氣達标；

5）回收裝置整體(tǐ)能耗低、絕大(dà)多數爲電耗，因煤化工(gōng)甲醇儲罐較小(xiǎo)，處理量小(xiǎo)電耗少，相對于水洗+活性炭等傳統工(gōng)藝一(yī)次投資(zī)及運行經濟更有優勢，并有安全保證。