治理煉油污水處理場惡臭污染的試驗

1、2006年第25卷第3期 CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS ·301·化工進 展治理煉油污水處理場惡臭污染的試驗郭兵兵1,盧琴芳2,何鳳友1,肖慧英3,牟桂芝1(1 中國石化撫順石油化工研究院環(huán)保所,撫順 113001;2 九江學院化學化工學院,九江 332005;3 中國石化九江分公司,九江 332004摘要:以顆粒狀活性炭為吸附劑,對煉油廠污水處理場表曝池逸散的惡臭廢氣進行了中試研究。結果表明,采用預處理脫硫工藝,可使凈化后的氣體中惡臭組分硫化物的穿透去除率達95.2%以上。該工藝適用于低濃度的含硫惡臭污染治理,為低濃

2、度惡臭污染的治理提供了一種優(yōu)良的方法。關鍵詞:惡臭;吸附;活性炭中圖分類號:TQ 51 中圖分類號:A 文章編號:10006613(200603030104Adsorption of foul gas from wastewater treatment plant in petroleum refineryGUO Bingbing1,LU Qinfang 2,HE Fengyou1,XIAO Huiying3,MU Guizhi1(1 Fushun Research Institute of Petroleum and Petrochemicals,Fushun 113001;2 School

3、 of Chemistry and ChemicalEngineering,Jiujiang University,Jiujiang 332005;3 Jiujiang Petrochemical Company,SINOPEC, Jiujiang 332004 Abstract:The pilot plant scale experimentation of adsorbing the foul gas from refinery wastewater treatment plant with granular activated carbon waas studied.The result

4、 showed that the removal rate for the sulfide in the foul gas was above 95.2% by using pretreatment- desulfurization .The process is suitable for purifying low concentration foul gas and providing a good way to control odour pollution.Key words:foul odor; adsorbing; activated carbon惡臭污染物作為一種典型的環(huán)境公害已

5、為世界各國所公認,國外對惡臭污染的治理工作也開展較早,近年來,隨著我國進口高含硫原油的增加和人們生活質(zhì)量的提高,惡臭污染逐漸引起人們的重視。對目前采用的惡臭處理技術中,高濃度的惡臭污染通?？梢圆捎弥苯尤紵?、催化氧化2、濕式氧化3及臭氧氧化4等方法進行治理;中等濃度的惡臭物質(zhì)可采用吸收法治理5;而對于低濃度的惡臭污染、特別是50×10-6(體積濃度以下惡臭物,如硫化氫、甲硫醇等,在用上述方法的處理中,通常存在反應難進行、催化劑易中毒、脫除成本高等缺點。吸附法是適用于中、低濃度的排氣處理方法6。由于大多數(shù)惡臭物質(zhì)都具有可吸附性,采用吸附法可以方便地將這些惡臭物質(zhì)進行收集。其原理是惡臭組

6、分通過吸附劑床層后,具有可吸附性惡臭組分,如硫醇、胺類等被吸附于吸附劑上或被催化轉化,從而達到脫除效果。當吸附劑出現(xiàn)穿透時,可將吸附劑再生?；钚蕴勘闶且环N優(yōu)良的吸附劑,對惡臭物質(zhì)吸附能力都很強7?；钚蕴课椒▽]發(fā)性有機化合物(VOC脫臭處理行之有效,尤其對中、低濃度廢臭氣凈化排放處理。依據(jù)吸附裝置的類型,吸附脫臭工藝可分為3種形式:固定床、流動床、旋轉濃縮床。其基本原理相同,都是將惡臭物質(zhì)濃縮后再進行后處理,主要區(qū)別在于吸附劑的使用與再生方式不同。采用固定床式既簡單,脫臭效率又高。通常煉油廠敞口的污水處理場逸散的惡臭組分濃度較低8,9,可采用吸附法進行凈化。本課題在實驗室研究的基礎上10,1

7、1以中石化股份公司九江分公司煉油廠排水車間污水處理場表曝池逸散的惡臭污染氣體為研究對象,采用固定床式活性炭吸附工藝對其治理。該惡臭氣體收稿日期 20050831;修改稿日期 20060105。第一作者簡介郭兵兵(1974,男,工程師,從事石油化工環(huán)境廢氣治理研究工作。電話 04136389481?；みM展 2006年第25卷·302·吸附工藝的開發(fā)為消除國內(nèi)加工中東高含硫原油工作中惡臭污染的問題提供環(huán)保技術保障,有助于填補國內(nèi)煉油企業(yè)在惡臭污染防治領域的空白,具有較高的技術進步價值和社會環(huán)境效益。1試驗研究1.1前期研究概況撫順石油化工研究院(下簡稱撫研院于1996年開始與

8、日本國際協(xié)力事業(yè)團(JICA合作,開展了“活性炭吸附脫臭”技術的研究開發(fā),采用JICA 提供的IVP等系列活性炭在實驗室和某煉油廠的中試裝置上進行試驗并取得良好結果11。但由于現(xiàn)場條件的限制,在某煉油廠進行中試時僅考察了IVP活性炭吸附硫化氫的性能。1.2煉油污水處理場惡臭排放現(xiàn)狀據(jù)現(xiàn)場調(diào)查,中石化股份有限公司九江分公司排水車間污水處理場釋放的惡臭污染為非單一惡臭物質(zhì)所引起的,具有多種惡臭物質(zhì)共同作用的復合惡臭源的特點,其主要惡臭污染物為H2S、甲硫醇(見表1及苯、甲苯等少量的苯系物。表1 表曝池廢氣中硫化物值/mg·m-3 項目硫化氫甲硫醇乙硫醇排放限值0. 10 0.010 排放

9、氣濃度 1.50 9.75 1.91 注:排放限值為惡臭污染物排放標準(GB1455493。由調(diào)查結果及惡臭污染物排放標準(GB 1455493的有關規(guī)定分析,以硫化氫、甲硫醇為代表的惡臭氣體,連續(xù)散發(fā)到大氣中,既對廠區(qū)環(huán)境造成污染,也對操作人員的身心健康產(chǎn)生不良影響,還對設備產(chǎn)生腐蝕性危害,其易燃易爆性尤為突出,在石化廠是一項不容忽視的安全隱患,企業(yè)迫切要求進行治理。從惡臭排放的特點來看,惡臭組分濃度低,排放量大,比較適合于采用固定床活性炭吸附法加以處理,以使惡臭污染問題逐步得到解決。1.3試驗目的在九江分公司現(xiàn)場試驗中,將脫硫用IVP活性炭與吸附揮發(fā)性有機物(VOC用的BPL活性炭聯(lián)合使用

10、,考察廢氣經(jīng)此工藝凈化效果并考察撫研院生產(chǎn)活性炭的吸附性能。1.4 試驗裝置本試驗工藝流程見圖1。將發(fā)生源污水場表曝池產(chǎn)生的惡臭氣體經(jīng)過由風機輸送,由預處理塔除塵后,先后經(jīng)過吸附塔2、吸附塔3后排空。兩個活性炭填充塔2中填充BPL活性炭,吸附脫除烴類溶劑型有機物質(zhì)和硫化物,吸附塔3中裝入撫研院的國產(chǎn)炭(HL30和日本IVP活性炭,吸附脫除硫化物惡臭物質(zhì)。國產(chǎn)炭和IVP炭采用堿液再生, BPL炭用蒸汽再生。 風機圖1 活性炭吸附工藝流程1預處理罐;2,3吸附塔1.5試驗條件和方法試驗選用的BPL炭可吸附烴類,吸附性能好又廉價;IVP和撫研院研制活性炭對H2S、硫醇類的選擇性吸附能力強,故聯(lián)合使用

11、以期獲得較好的脫臭效果。廢氣組分主要為H2S、硫醇類、苯、甲苯類的惡臭氣;處理氣量每塔10m3/h,活性炭吸附的溫度范圍較寬,為-3560都可以應用,處理H2S等的IVP活性炭和國產(chǎn)炭用堿液再生;處理苯等的BPL活性炭用蒸汽再生。1.6 測試方法根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查結果,把處理對象定為硫化物、烴類,分析項目為硫化物(H2S、甲硫醇、甲硫醚、二甲二硫、苯系物(苯、甲苯、鄰二甲苯、間二甲苯等。硫化物的分析采用GB/T 1467893標準。苯系物的分析也用氣相色譜分析,載氣為氮氣,燃燒氣為氫氣,助燃氣為空氣,柱子為Silicone DC 500,柱溫120 ,檢測器溫度170 。2 試驗結果及討論2.1 空

12、速對去除效率的影響中試中,選用兩個空速600 h-1和1 200 h-1。從試驗結果看,BPL脫烴炭,空速為600 h-1時平均去除率為97.6%,在空速為1 200 h-1穿透前3種苯系物平均去除率為84.6%,空速為600 h-1時比1 200 h-1去除率高12.7個百分點。顯然,1 200 h-1的高空速不利于苯系物的去除。第3期 郭兵兵:治理煉油污水處理場惡臭污染的試驗 ·303·2.2 日本IVP 和國產(chǎn)HL 30的性能比較 (1 吸附量 通過對現(xiàn)場所取的炭樣進行分析,測得IVP 和HL 30的硫吸附量如表2。從表2看出,國產(chǎn)脫硫活性炭HL 30硫吸附量不比日本

13、的脫硫活性炭差,相反,吸附量要稍高于日本IVP 。表2 脫硫活性炭硫吸附量項 目 日本IVP國產(chǎn)HL 30飽和吸附量/% 22.4 23.4 穿透吸附量/%16.4 17.4(2 穿透前平均去除率 此指標從側面反映了活性炭對吸附質(zhì)的吸附速率。日本IVP 穿透前平均去除率為98.7%,國產(chǎn)HL 30為96.4%,說明IVP 吸附速率高于HL 30。(3 吸附壽命 在本試驗條件下,HL 30的飽和時間為第241天,明顯多于IVP 的230天。由上述可知,國產(chǎn)HL 30活性炭性能與日本IVP 相當,在吸附量上稍高于日本IVP 。2.3 現(xiàn)場復雜的氣體組分對活性炭硫吸附量的影響在實驗室中相同條件下,吸

14、附有機硫和無機硫混合氣體時,其穿透吸附量為19.1%10,在本中試中穿透吸附量為16.4%,低了2.7個百分點,故復雜的廢氣組成對脫硫炭的硫吸附量有一定的影響。 2.4 長期穩(wěn)定運行效果本工藝對苯系物和硫化物的凈化效果分別見圖2、圖3。圖2為脫烴炭BPL 對苯系物的去除效果,圖中苯系物濃度是苯、甲苯、二甲苯濃度之和。在圖2中可以看出,脫烴炭對苯系物的去除效果也是明顯的,在床層穿透前,活性炭對苯系物的穿透脫臭率可達98.9%,出口體積濃度小于1.2 µL/L 。 4005 10 累計日期/天濃度/µL ·L -115 20 25 30 3540 45 50 55 6

15、0 65703530252015105圖2 苯系物去除效果4004080120 1602002403530252015105累計日期/天濃度/µL ·L -1圖3 硫化物出入口濃度情況圖3為IVP 對硫化物的去除效果,硫化物包括硫化氫、甲硫醇、甲硫醇、二甲基硫醚。從圖3可以看出,在前97天內(nèi),硫化物的去除率幾乎全部為100%,出口體積濃度小于0.016 µL/L 。第106天后,硫化物去除率開始下降,到第246天活性炭飽和。從試驗開始到床層開始穿透時,硫化物去除率的平均值為96.4%。從整體看,該工藝在總體上對硫化物及苯系物脫除及效果較理想,能保持出口廢氣硫化物濃

16、度穩(wěn)定在較低水平,脫臭效果顯著,達到預期目的。 2.5 IVP 活性炭和HL 30活性炭的再生活性炭的再生方法有很多種,如化學藥劑法12、電化學再生法13、加熱再生法14、臭氧氧化再生法15、生物再生法16等。本套裝置附近為生化處理裝置,因此選擇采用化學藥品再生。再生時,采用堿液同時浸泡日本IVP 和HL 30,然后將堿液瀝出,然后以空氣吹掃。表3為堿再生的效果,可以看出兩種活性炭的堿再生效果都非常好,再生后,IVP 的殘余硫含量為0.2%,HL 30殘余硫含量為0.3%,吸附的大部分硫化物被置換?，F(xiàn)場再生較異地再生費用低廉,適合于大規(guī)模的活性炭再生。再生后的少量堿液可通過稀釋進入附近的生化池

17、進一步處理。表3 活性炭再生前后的比較項 目日本IVPHL-30吸附后的活性炭硫含量/% 22.4 23.4 再生后活性炭硫含量/%0.2 0.3 再生率/%99.1 98.7化工進展 2006年第25卷·304·3結論及建議(1 采用除塵預處理-兩級吸附凈化工藝完全可大規(guī)模應用于煉廠低濃度惡臭廢氣的治理。惡臭廢氣經(jīng)本工藝凈化處理后,惡臭廢氣中硫化物濃度可達國家相關標準。(2 IVP和HL30的吸附效果相當,IVP穿透硫容為16.4%,HL30穿透硫容17.4%。而國產(chǎn)HL30活性炭價格低廉,更適合國內(nèi)企業(yè)應用。(3 可用堿法對吸附后的活性炭進行再生,再生效果很好。參考文獻

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