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1、恶臭气体治理可行性研究报告 黄骅某分公司 恶臭气体治理可行性研究报告 科达环保公司 二○○八年五月 1 前言 随着我国石油开采和炼制技术的不断发展，人们对其带来的环境污染越来越重视。经济发展促进了人们生活水平的提高，而生活水平的提高同时也对人们生存的环境提出更高的要求。污染控制是人类现实而又急需解决的问题。 恶臭污染是石油炼制行业的特征污染之一，它通过人的嗅觉造成人的不愉快感，进而影响人体健康，恶臭物质对人体是有害的，它有别于其它环境污染物质对人体的直接伤害，它通过刺激人的感官神经，破坏人体新陈代谢，从而造成人
2、体的神经和心理伤害。人们在恶臭污染环境里生活时间一长，就会引起诸如失眼、厌食、记忆力下降和心情烦躁等功能性疾病，因此人们对恶臭污染治理的呼声越来越高。石油炼制过程中复杂的工艺反应，会产生大量令人厌恶、对人敏感的恶臭物质，这些物质在生产、贮运过程中，以排放、挥发和泄漏等方式进入大气，引起周围环境程度不同的恶臭污染。其恶臭污染一般为非单一恶臭物质所引起的，具有多种恶臭物质共同作用的复合恶臭的特点。另外，除了稳定的排放源外，通常还包括不少偶然的、突发性的排放源，象重污油罐就是固定的阵发性的恶臭排放源，这给恶臭物质的采样和监测分析以及恶臭污染的治理都带来了极大的困难，成为人们投诉率较高的急需解决的环保
3、难题之一。 我国于1993年正式颁布了《恶臭污染排放标准》（GB14554-1993），规定了硫化氢、甲硫醇、甲硫醚、二甲二硫、二硫化碳、氨、三甲胺、苯乙烯和臭气强度等9个控制项目和监测分析方法，炼油厂排放出的恶臭物质基本列于其中。国外发达国家在恶臭治理方面已取得了很大成绩，我国对恶臭治理则处于起步阶段。 2 概况 黄骅某石化厂座落于河北省黄骅市北郊。 表1 生产设备情况 序号 名称 数量 规模 1 加热炉 一座 2 分馏塔 二座 3 冷却槽 一座 4 原料罐500m3 二座 原料罐5000m3 六座 原料罐2000m
4、3 二座 5 沥青罐500m3 二座 沥青罐200m3 二座 6 蜡油罐500m3 二座 现有生产装置按加工国内渣油设计的，渣油中含硫量按0.05%计。 在炼油生产过程中，渣油中所含的结构复杂的含硫、氮、氧等的有机化合物，在加热、加压等一系列工艺条件下，进一步转化、分解产生大量的具有特殊臭味的硫化氢、有机硫化物、有机酸等恶臭物质，这些物质逸至大气中，会引起不同程度和范围的恶臭污染。近年来恶臭污染日益突出，已上升为仅次于噪声的第二大公害，随着人们生活质量的不断提高，对环境质量的要求也越来越高，人们对生产所造成的恶臭污染的关注也进一步增强。因此，加强对恶臭
5、污染控制已成为今后环保工作的最重要内容之一。为了进一步改善黄骅市的大气环境质量，保护职工群众的身体健康积极搞好废气治理，做到环境保护与经济建设持续、健康、协调发展，黄骅市环保局领导高度重视环保工作，对油罐区恶臭废气进行重点治理。 3 治理方案原则及依据 3.1 治理方案原则 （1） 确保恶臭污染治理后排放浓度达到《恶臭污染排放标准》（GB14554-1993），去除率≥95%。 （2） 采用技术先进，经济可行的处理工艺，尽量使流程简单、操作方便、弹性大，节省工程投资和处理成本。 （3） 选择高效、节能、安全可靠的设备，并使操作维护方便，使用寿命长，力求设备紧凑布置、减少装置占地面积
6、 （4） 选用工艺通用性强的后处理方法，避免带来二次污染。 3.2 治理方案依据 3.2.1治理指标 总贮罐为16台，温度5－40℃，正常罐位80％，主要介质为渣油、沥青、蜡油，罐内挥发的气体污染物主要为烃类、硫化氢、挥发酚等，总废气量约为50-80m3 /h。由于沥青罐温度较高，罐内挥发较严重，废气量约为20-40m3 /h，故本方案只考虑沥青罐的治理。 3.2.2恶臭气的组分、浓度及危害 废气主要成分：烃类（20－50％）；水汽（5－10％）；氮气（30－50％）；氧（5－12％）；氢气（5－13％）；其中烃类小于Ｃ5的85％；烯烃占0.5－5％。主要恶臭成分（mg/m3）
7、硫化氢(H2S)0-30;甲硫醇(CH3SH)0-40;甲硫醚(CH3SCH3)0-200。 在含硫石油加工的液体及气体产品中都含有H2S。 H2S是弱酸，具有很强的反应能力，在空气中很易氧化生成元素硫,极易溶于烃类,特别是芳烃,H2S在烃中溶解度如表3所示： 表3 H2S在烃气中溶解度（20℃） 烃 已烷 辛烷 十二烷 环已烷 苯 甲苯 水 溶解度 V/V 6.3 6.8 5.7 7.5 15.58 16.9 3.362 (0.05g/100g) 石油加工中,开始分解出H2S的温度主要决定于石油中所含化合物的稳
8、定性。如果出现H2S的温度低，表明油中所含硫化物不稳定。 硫化氢和元素硫都是活性硫，具有腐蚀性，特别是对铜及其合金，也腐蚀钢设备，但若钢中含10%的铬，腐蚀性可大大降低。温度愈高，腐蚀愈严重。每升高100℃，腐蚀加速1倍。 H2S为一种无色可燃气体，具有难闻的臭鸡蛋味，当大气中有10ppm时，人即能感觉到，它易溶于水、醇和二硫化碳，其水溶液显弱酸性，对神经和粘膜有明显的刺激作用，可经呼吸道和消化道快速吸收，接触后会有不同程度的中毒症状，其不同浓度的毒性影响及中毒症状见表4。 表4 空气中H2S对人毒性影响 空气中H2S浓度ppm 毒 性 影 响 及 中 毒
9、症 状 920 人立即昏迷并因呼吸麻痹而死亡 660 引起急性中毒，呼吸困难 500 人很快发生肺气肿、支气管及肺炎 200 人眼及呼吸道粘膜强烈刺激症状，引起神经系统抑制 45-100 人出现眼及呼吸道刺激症状，嗅觉疲劳 20-25 人感觉臭味强烈 烃类中的烷烃和烯烃是排放油气的主要成分，大量吸入高浓度烃蒸气，由于窒息和麻醉作用可引起人和动物在短期内死亡，死亡多为心脏停止和呼吸麻痹，烯烃的麻醉作用要大于相同碳原子数的烷烃。大多数芳烃对神经系统有致毒作用，少数可引起血系统损害，高浓度的芳烃对中枢神经有麻醉作用，其中以苯的毒性最大。不同浓度烃蒸气对人的危害如表5所示。
10、 表5 不同浓度烃蒸气对人的危害 烃浓度g/m3 危 害 症 状 38-49 短期接触咳嗽,眼、咽喉有刺激症状，长期接触能引起晕眩及死亡 25-30 长期接触有生命危险 10-20 有急性中毒现象 9.5-11.5 有明显的粘膜刺激 3.2-3.9 鼻及咽喉有刺激症状，少数人步态失控 0.6-1.6 部分人有头痛，咽喉不适，咳嗽及粘膜刺激症状 硫醇为石油中常见的有机硫化物，多为易挥发、具强烈臭味的无色液体，低沸点、比重轻、难溶于水，易溶于醇和醚。其主要毒作用于中枢神经，吸入低浓度硫醇蒸气可引起头痛恶心，较高浓
11、度有不同程度的麻醉作用，高浓度可引起呼吸麻痹致死。 3.2.3治理依据 ⑴相关资料。 ⑵设计恶臭气体处理量：20-40m3 /h。 ⑶恶臭气体处理量及处理后排放浓度。 (4)《恶臭污染排放标准》（GB14554-1993）及去除率。 恶臭废气处理后排放浓度达到《恶臭污染排放标准》（GB14554-1993），排气筒高度以15米计，恶臭污染物排放标准值见表6： 污染物种类 硫化氢 甲硫醇 甲硫醚 二甲二硫 排放标准（kg/h） 0.33 0.04 0.33 0.43 硫化氢去除率大于95％，甲硫醇去除率大于95％，其它有机硫去除率大于90％。 4 治理
12、方案 人们在不断改进生产工艺，减少恶臭物质排放的基础上，积极寻找对策治理恶臭污染，并取得了许多成功的经验。在具体治理技术上针对不同恶臭污染物的性质，开发了各种相应的净化工艺。表7给出了目前国内外常用的恶臭污染防治方法及其特点和适用对象。 表7 常用恶臭污染的防治方法 序号 防治方法 工艺概况 主要特点 适用对象 1 燃烧法 热力燃烧 在600～1000℃下，将恶臭污染物分解为无毒物 脱臭效率高 可回收废热 耗用大量燃料 大多数恶臭污染物 催化燃烧 利用催化剂使恶臭污染物在150～400℃下催化燃烧分解为无毒物 脱臭效率高 燃料费用低
13、催化剂易中毒 大多数恶臭当染物 界面燃烧 使恶臭污染物与加热填料的表面接触而受热分解为无毒物 脱臭效率高 设备费用较高 催化剂易中毒 大多数恶臭当染物 2 常温氧化法 直接氧化 在常温下利用臭氧和次氯酸等强氧化剂使恶臭气体氧化分解为无毒物 脱臭效率高 处理费用较高 维护管理难 硫化氢、有机硫化物、有机胺等 催化氧化 在常温下选用催化剂使恶臭污染氧化分解为无毒物 净化效果好 催化剂易中毒 维护管理难 多数低分子恶臭污染物 3 溶液吸收法 水吸收 利用水对恶臭污染物的溶解吸收作用 运行费用低 可同时除尘 废液需处理 水溶性恶臭污染物
14、 酸碱吸收 利用酸性（碱性）溶液除去碱性（酸性）恶臭污染物 脱臭效果好 可同时除尘 废液需处理 运行费用高 酸性和碱性恶臭污染物 氧化吸收 加入高锰酸钾、氯气、双氧水等氧化的吸收液在吸收恶臭杂物的同时，也使其氧化分解，从而达到脱臭的目的 净化效率高 废液不用处理 运行费用高 水容性和可氧化恶臭污染物 4 固体吸附法 活性炭/分子筛吸附 利用活性炭或分子筛的分子间引力吸附恶臭污染物，从而达到脱臭的目的，吸附剂饱和后可再生 可回收明附物 脱臭效果好 维护管理费高 有机硫化物 低级脂肪酸 挥发性有机物 离子交换树脂吸附 利用离子交换树脂具有的正负极性
15、吸附恶臭污染物，从而达到脱臭的目的，离子交换树脂饱和后可再生 适用范围广 脱臭效果好 树脂价格高 极性恶臭污染物 5 生物脱臭法 活性污泥脱臭 恶臭污染物通过带有活性污泥的填料床层而被其中的微生物分解为甲烷、二氧化碳等无毒或低毒物 脱臭效果好 运行费用低 菌种有选择性 低浓度氨、有机胺、硫化氢等恶臭污染物 土壤脱臭 恶臭污染物通过土壤层而被其中的微生物分解为甲烷和二氧化碳等无毒或低毒物 脱臭效果好 运行费用低 占地面积大 低浓度氨、有机胺、硫化氢等恶臭污染物 6 其它方法 掩蔽 使用比恶臭污染物嗅味更大的掩蔽剂（通常是芳香物）将恶臭味掩蔽盖起
16、来 操作方便灵活 无需专门设备 掩蔽剂费用高 低浓度和毒性较小的恶臭污染物 中和 在一种（或几种）恶臭污染物中混入另一种（或几种）恶臭污染物，使其臭味相互抑制而达到脱臭目的 操作方便灵活 无需专门设备 适用范围小 臭味具有相互抑制作用的恶臭污染物 5 治理方案工艺路线和技术参数 针对该公司需处理废气中H2S和有机硫化物的排放特点，可用碱吸收工艺、活性炭吸附工艺加以治理。 5.1碱吸收治理工艺 吸收是将气体混合物中一种或多种成分有选择地吸收到相对不易挥发的液体中的一种操作方法。吸收分为物理吸收和化学吸收两类。物理吸收时，吸收组分仅溶解在吸收剂中，并不与吸收剂发
17、生化学反应。物理吸收所能达到的最大程度取决于在吸收条件下气体在液体中平衡溶解度，吸收的速率主要取决于组分从气相转移到液相的扩散速率。如果在吸收过程中组分与吸收剂还发生化学反应，这种吸收就叫化学反应吸收。在化学吸收过程中，吸收速率除与扩散速率有关外，有时还与化学反应的速率有关，而吸收的极限同时取决于气液相的平衡关系和其化学反应的平衡关系。 吸收过程的极限取决于溶质在气、液两相中的平衡关系。当气相中溶质的实际分压高于与液相成平衡的溶质分压时，溶质便由气相向液相转移，即为吸收过程。相反，如果气相中溶质的实际分压低于与液相成平衡的溶质分压时，溶质便由液相向气相转移，即为吸收的逆过程，也就是解吸过程。
18、要提高吸收效率，主要从选择良好的溶剂和发展高效吸收设备着手。 选择吸收剂考虑下列各方面： （1） 溶解度大，吸收能力强。溶剂应对混合气体中被吸收的组分有较大的溶解度，即在一定的温度与浓度下，溶质的平衡分压低。 （2） 选择性强。溶剂的蒸气压低，则吸收和解吸过程中其挥发损失小。 （3） 蒸气压低。溶剂的蒸气压低，则吸收和解吸过程中其挥发损失小。 （4） 化学稳定性好。溶剂在使用过程中应不会发生变质。 （5） 不易发泡。溶剂的粘度低，在吸收过程中不易产生泡沫，以便在吸收塔内气液接触良好，在塔顶气液分离容易。如果溶剂发泡严重，应加入消泡剂。 （6） 溶剂应尽可能具有价廉、易得、无毒、不
19、易燃等经济和安全方面的优点。 5.1.1吸收剂的选择 硫化氢在水中的溶解度不大，在通常情况下，每1体积水中能溶解4.7体积的H2S,浓度约为0.1mol/L。H2S易与碱作用，形成碱金属的硫化物或硫氢化合物。 碱性吸收剂是一种性能优良的挥发性含硫恶臭专用吸收剂，广泛应用于炼油、化工、天然气等工厂的恶臭废气治理。尤其针对炼油的各种贮罐呼吸废气、管线吹扫恶臭废气等因其组成的复杂性、浓度气量的不确定性，碱性吸收剂更显示出其优良的性能。碱性吸收剂是一种强碱性溶液中添加了其他氧化剂、催化剂、活性剂和助溶剂等多种有效成分的高效脱臭剂，该吸收剂为无毒、淡黄色、强碱性的液体。本产品使用范围广，脱除废
20、气中硫化氢含量从几毫克/立方米至数千毫克/立方米，其他有机硫含量从几毫克/立方米至数百毫克/立方米都能达到满意的效果，硫化氢脱除率大于95%，其它有机硫脱除率大于90％。该吸收剂可在常温，常压下使用，最高使用温度90℃。 5.1.2 吸收剂特点 （1）对含硫恶臭物的溶解度大、反应迅速； （2）产品性能稳定，可长时间储存或长周期使用； （3）使用方便，无毒、安全； （4）吸收的选择性好； （5）脱除效率高，性价比高； （6）具有腐蚀性。 5.1.3吸收剂的技术指标 （1）物化性质 外观：淡黄绿色液体 密度：1.10～1.20kg/L 主体成份：大于30％ 与水完全互溶
21、呈强碱性 热稳定性好，90℃以下不分解 对人体无毒害作用 对硫化氢、挥发性有机硫吸收效率高。 （2）吸收过程的主要化学反应 H2S+OH-→S2-+H2O S2-+[O]+OH-→S+H2O S2-+[O]+OH-→SO4-2+H2O RSH+OH-→(RS)2+H2O (RS)2+[O]+OH-→SO42-+H2O+RCOO- （3）吸收塔的确定 吸收塔按气液接触基本特点分为三类： a.填料塔 填料塔属于微分接触逆流操作，塔内以填料作为气液接触的基本构件。 b.板式塔 板式塔属于逐级接触逆流操作，塔内以塔板作为气液接触的基本构件。 c.特种接触塔型 不属于前
22、两者的气液接触设备，如并流喷射塔、文氏管、喷雾塔等。 三种塔型的技术持点比较见表8。 特种接触塔要求液气比较大或很高的气流速度，动力损耗大，且喷雾头易发生堵塞等故障，不太适用于这种场合。 填料塔与板式塔均能满足要求，但从设备紧凑，占地面积小，检修方便的角度来看，又以板式塔更为合适。旋流板塔属于板式塔的一种，具有气液负荷高、压降低、操作弹性宽、开孔率大、不易堵塞、运行周期长等较好的综合性能，因此本项目决定选旋流板塔。 表8 填料塔、板式塔和特种接触塔的比较 序号 填料塔 板式塔 特种接触塔 1 用小填料时小塔效率高，塔的高度低。塔径增大，所需填料急增。 效率稳定，大塔板效率
23、比小塔有所提高。 效率一般 2 空塔速度（生产能力）低 空塔速度高 空塔速度低 3 大塔检修时费用大，劳动量大 检修比较容易 检修比较容易 4 阻力小，对阻力要求小的场合适用 阻力比填料塔大 阻力小 5 对液相喷淋量有一定要求 液气比的适应范围比较大 液气比大 6 内部结构简单，便于用非金属材料制作，可用于腐蚀较严重的场合 多数不便于用非金属材料制作 内部结构简单 7 持液量小 持液量大 旋流板塔的工艺流程见图1，吸收液配制好后，一直使用至PH 值降至规定值以下，然后吸收剂作废碱液处理。
24、 ZJ K高效碱性吸收剂 旋 流 板 塔 旋 流 板 塔 气液分离 恶臭气体 气体排放 吸 收 剂 罐 图1 旋流板塔吸收工艺流程图 5.2活性炭吸附治理工艺 活性炭吸附脱臭是一种动力消耗较小的脱臭方法。主要用于脱除恶臭气体浓度不是太高的废气。吸附仅仅是一种表面现象，利用这种现象可将一些化合物有选择地吸附到活性炭等物质的表面。活性炭是应用最广泛的吸附剂 活
25、性炭不仅能吸附大量的硫化氢，而且能促进硫化氢氧化为硫，因而能使硫化氢得到很好的去除，除去被吸附的硫化物，活性炭便可再生回用。当吸附时存在氧化条件，大部分硫化合物被氧化成硫，可用适合的溶剂（如硫化铵）提取，另一种去除硫化合物因而再生炭的方法是在温度为250～350℃的条件下，当蒸汽以和吸附阶段时的气体流向相反的方向通过吸附塔时，吸附在活性炭上的硫化合物被蒸气带走，并经冷凝回收，但即使在最好的条件下，再生也是不完全的。炭随着回用而逐渐失去其效率，最终用新炭代替。 针对含H2S等杂质的空气，在低于50℃的条件下，可用活性炭吸附，反应器为活性炭吸附塔。H2S在有氧的条件下可在活性上发生如下反应：
26、H2S＋1/2O2→S+H2O 吸附法的去除率较高，经处理后排放气体中H2S浓度可满足排放要求。活性炭在吸附恶臭气后用蒸气再生，即利用升高温度使吸附剂吸附污染物的性能降低，使被吸附物解吸出来，从而使活性炭获得再生。本方案设计去除率为95％，在确保达标排放的基础上尽量除去恶臭气。 6 经济分析 6.1碱吸收治理工艺 6.1.1工程设资估算 工程投资概算见下表9所示。 表9 工程投资概算一览表 单位：万元 序号 工程和费用及名称 规格 单位 数量 费用 备注 一 第一部分：土建费用 1 设备钢架基础
27、 2 循环泵基础 3 贮罐基础 小 计 1.25 二 第二部分：设备材料费用 4 吸收塔 D300 台 2 不锈钢 5 循环泵（防腐） S80×60－32 台 4 3.20 6 喷射器 RPP-65-280 台 4 0.80 7 循环罐 Φ3.0×2.5m 只 2 8 气液分离器 Φ0.7×2.5m 套 1 3.00 9 管道、阀门等 台 2 10 压力表 套 8 0.80
28、 11 设备钢架 套 2 12 排放管、井字架 13 配电 14 小计 三 第三部分：其它 15 工程设计费 16 工程安装费 17 调试费 1.50 18 不可预见费 1.00 小计 四 第四部分：外围配套 水电气风配套 五 合计 52 6.2活性炭吸附工艺 6.2.1工程设资估算
29、 工程投资概算见下表10所示。 表10 工程投资概算一览表 单位：万元 序号 工程和费用及名称 规格 单位 数量 费用 备注 一 第一部分：土建费用 1 设备钢架基础 2 循环泵基础 3 风机基础 小 计 1.25 二 第二部分：设备材料费用 4 活性炭吸附塔 D730 台 2 不锈钢 5 风机 台 1 3.20 6 水泵 台 1 0.80 7 蒸气管
30、 8 冷凝器 套 1 9 循环水池 台 2 1.00 10 倾析器 11 管道、阀门等 12 压力表 套 8 0.80 13 设备钢架 套 2 6.00 14 排放管、井字架 3.00 15 配电 小计 三 第三部分：其它 16 工程设计费 17 工程安装费 18 调试费
31、 1.50 19 不可预见费 1.00 小计 四 第四部分：系统配套 五 合计 64 7 治理方案选择 7.1治理方案对比 二种方案的去除率，处理后的H2S排放浓度及工程投资、运行费用等见表11。 表11 二种治理方案对比 治理方案 碱吸收工艺 活性炭吸附工艺 H2S去除效率（％） 95 95 处理后H2S浓度（mg/m3） ＜100 ＜100 工程投资（万元） 52 64 运行费用（元/d） 37.10 45.06 其余恶臭去除情况 除去大部
32、分硫酸，烷烃类去除较少 除去大部分硫醇，非甲烷烃去除较少 占地情况 少 少 7.2推荐的治理方案 对于该公司恶臭治理比较碱吸收工艺和活性炭吸附工艺两个方案，碱吸收法工艺简单，管理方便，工程投资及运行费用都比较低，占地也较活性炭吸附法少，而活性吸附法需再生过程，管理比较复杂，工程投资及运行费用都比较高。 综上所述，在二个方案中采用碱吸收工艺来处理罐中的恶臭气体，其脱除率可以满足要求，因此我们建议采用碱吸收工艺治理方案。 8 结束语 恶臭污染的治理是一项崭新而又具有一定难度的环保课题，开展恶臭污染治理技术的研究显得越来越重要，防治恶臭污染，最重要是加强生产过程中各个环节的管理，减
33、少恶臭物的排放，针对现有的恶臭污染源，必须采用一定的措施，对症下药，处理好外排的恶臭气，这将有助于改善厂区及厂区附近居民区的大气环境，确保职工和居民的身心健康，使经济发展与生态环境保护同步进行。 目 录 1． 前言 …………………………………………………… 2 2． 设计原则 …………………………………………….…. 2 3． 设计依据和指标 ………………………………… …… 3 4． 工艺设计………………………………………………… 6 5． 电气设计……………………………………… … ……… 8 6． 经济分析…………………………… …………………. 10 7． 治理方案选择………………………………… …… 16 8． 结语………………………….……………………………. 18 沧州科达环保公司
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