治理炼油污水处理场恶臭污染的试验

1、2006年第25卷第3期 CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS ·301·化工进 展治理炼油污水处理场恶臭污染的试验郭兵兵1,卢琴芳2,何凤友1,肖慧英3,牟桂芝1(1 中国石化抚顺石油化工研究院环保所,抚顺 113001;2 九江学院化学化工学院,九江 332005;3 中国石化九江分公司,九江 332004摘要:以颗粒状活性炭为吸附剂,对炼油厂污水处理场表曝池逸散的恶臭废气进行了中试研究。结果表明,采用预处理脱硫工艺,可使净化后的气体中恶臭组分硫化物的穿透去除率达95.2%以上。该工艺适用于低浓度的含硫恶臭污染治理,为低浓

2、度恶臭污染的治理提供了一种优良的方法。关键词:恶臭;吸附;活性炭中图分类号:TQ 51 中图分类号:A 文章编号: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恶臭污染物作为一种典型的环境公害已

5、为世界各国所公认,国外对恶臭污染的治理工作也开展较早,近年来,随着我国进口高含硫原油的增加和人们生活质量的提高,恶臭污染逐渐引起人们的重视。对目前采用的恶臭处理技术中,高浓度的恶臭污染通常可以采用直接燃烧1、催化氧化2、湿式氧化3及臭氧氧化4等方法进行治理;中等浓度的恶臭物质可采用吸收法治理5;而对于低浓度的恶臭污染、特别是50×10-6(体积浓度以下恶臭物,如硫化氢、甲硫醇等,在用上述方法的处理中,通常存在反应难进行、催化剂易中毒、脱除成本高等缺点。吸附法是适用于中、低浓度的排气处理方法6。由于大多数恶臭物质都具有可吸附性,采用吸附法可以方便地将这些恶臭物质进行收集。其原理是恶臭组

6、分通过吸附剂床层后,具有可吸附性恶臭组分,如硫醇、胺类等被吸附于吸附剂上或被催化转化,从而达到脱除效果。当吸附剂出现穿透时,可将吸附剂再生。活性炭便是一种优良的吸附剂,对恶臭物质吸附能力都很强7。活性炭吸附法对挥发性有机化合物(VOC脱臭处理行之有效,尤其对中、低浓度废臭气净化排放处理。依据吸附装置的类型,吸附脱臭工艺可分为3种形式:固定床、流动床、旋转浓缩床。其基本原理相同,都是将恶臭物质浓缩后再进行后处理,主要区别在于吸附剂的使用与再生方式不同。采用固定床式既简单,脱臭效率又高。通常炼油厂敞口的污水处理场逸散的恶臭组分浓度较低8,9,可采用吸附法进行净化。本课题在实验室研究的基础上10,1

7、1以中石化股份公司九江分公司炼油厂排水车间污水处理场表曝池逸散的恶臭污染气体为研究对象,采用固定床式活性炭吸附工艺对其治理。该恶臭气体收稿日期 20050831;修改稿日期 20060105。第一作者简介郭兵兵(1974,男,工程师,从事石油化工环境废气治理研究工作。电话 04136389481。化工进展 2006年第25卷·302·吸附工艺的开发为消除国内加工中东高含硫原油工作中恶臭污染的问题提供环保技术保障,有助于填补国内炼油企业在恶臭污染防治领域的空白,具有较高的技术进步价值和社会环境效益。1试验研究1.1前期研究概况抚顺石油化工研究院(下简称抚研院于1996年开始与

8、日本国际协力事业团(JICA合作,开展了“活性炭吸附脱臭”技术的研究开发,采用JICA 提供的IVP等系列活性炭在实验室和某炼油厂的中试装置上进行试验并取得良好结果11。但由于现场条件的限制,在某炼油厂进行中试时仅考察了IVP活性炭吸附硫化氢的性能。1.2炼油污水处理场恶臭排放现状据现场调查,中石化股份有限公司九江分公司排水车间污水处理场释放的恶臭污染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源的特点,其主要恶臭污染物为H2S、甲硫醇(见表1及苯、甲苯等少量的苯系物。表1 表曝池废气中硫化物值/mg·m-3 项目硫化氢甲硫醇乙硫醇排放限值0. 10 0.010 排放

9、气浓度 1.50 9.75 1.91 注:排放限值为恶臭污染物排放标准(GB1455493。由调查结果及恶臭污染物排放标准(GB 1455493的有关规定分析,以硫化氢、甲硫醇为代表的恶臭气体,连续散发到大气中,既对厂区环境造成污染,也对操作人员的身心健康产生不良影响,还对设备产生腐蚀性危害,其易燃易爆性尤为突出,在石化厂是一项不容忽视的安全隐患,企业迫切要求进行治理。从恶臭排放的特点来看,恶臭组分浓度低,排放量大,比较适合于采用固定床活性炭吸附法加以处理,以使恶臭污染问题逐步得到解决。1.3试验目的在九江分公司现场试验中,将脱硫用IVP活性炭与吸附挥发性有机物(VOC用的BPL活性炭联合使用

10、,考察废气经此工艺净化效果并考察抚研院生产活性炭的吸附性能。1.4 试验装置本试验工艺流程见图1。将发生源污水场表曝池产生的恶臭气体经过由风机输送,由预处理塔除尘后,先后经过吸附塔2、吸附塔3后排空。两个活性炭填充塔2中填充BPL活性炭,吸附脱除烃类溶剂型有机物质和硫化物,吸附塔3中装入抚研院的国产炭(HL30和日本IVP活性炭,吸附脱除硫化物恶臭物质。国产炭和IVP炭采用碱液再生, BPL炭用蒸汽再生。 风机图1 活性炭吸附工艺流程1预处理罐;2,3吸附塔1.5试验条件和方法试验选用的BPL炭可吸附烃类,吸附性能好又廉价;IVP和抚研院研制活性炭对H2S、硫醇类的选择性吸附能力强,故联合使用

11、以期获得较好的脱臭效果。废气组分主要为H2S、硫醇类、苯、甲苯类的恶臭气;处理气量每塔10m3/h,活性炭吸附的温度范围较宽,为-3560都可以应用,处理H2S等的IVP活性炭和国产炭用碱液再生;处理苯等的BPL活性炭用蒸汽再生。1.6 测试方法根据现场调查结果,把处理对象定为硫化物、烃类,分析项目为硫化物(H2S、甲硫醇、甲硫醚、二甲二硫、苯系物(苯、甲苯、邻二甲苯、间二甲苯等。硫化物的分析采用GB/T 1467893标准。苯系物的分析也用气相色谱分析,载气为氮气,燃烧气为氢气,助燃气为空气,柱子为Silicone DC 500,柱温120 ,检测器温度170 。2 试验结果及讨论2.1 空

12、速对去除效率的影响中试中,选用两个空速600 h-1和1 200 h-1。从试验结果看,BPL脱烃炭,空速为600 h-1时平均去除率为97.6%,在空速为1 200 h-1穿透前3种苯系物平均去除率为84.6%,空速为600 h-1时比1 200 h-1去除率高12.7个百分点。显然,1 200 h-1的高空速不利于苯系物的去除。第3期 郭兵兵:治理炼油污水处理场恶臭污染的试验 ·303·2.2 日本IVP 和国产HL 30的性能比较 (1 吸附量 通过对现场所取的炭样进行分析,测得IVP 和HL 30的硫吸附量如表2。从表2看出,国产脱硫活性炭HL 30硫吸附量不比日本

13、的脱硫活性炭差,相反,吸附量要稍高于日本IVP 。表2 脱硫活性炭硫吸附量项 目 日本IVP国产HL 30饱和吸附量/% 22.4 23.4 穿透吸附量/%16.4 17.4(2 穿透前平均去除率 此指标从侧面反映了活性炭对吸附质的吸附速率。日本IVP 穿透前平均去除率为98.7%,国产HL 30为96.4%,说明IVP 吸附速率高于HL 30。(3 吸附寿命 在本试验条件下,HL 30的饱和时间为第241天,明显多于IVP 的230天。由上述可知,国产HL 30活性炭性能与日本IVP 相当,在吸附量上稍高于日本IVP 。2.3 现场复杂的气体组分对活性炭硫吸附量的影响在实验室中相同条件下,吸

14、附有机硫和无机硫混合气体时,其穿透吸附量为19.1%10,在本中试中穿透吸附量为16.4%,低了2.7个百分点,故复杂的废气组成对脱硫炭的硫吸附量有一定的影响。 2.4 长期稳定运行效果本工艺对苯系物和硫化物的净化效果分别见图2、图3。图2为脱烃炭BPL 对苯系物的去除效果,图中苯系物浓度是苯、甲苯、二甲苯浓度之和。在图2中可以看出,脱烃炭对苯系物的去除效果也是明显的,在床层穿透前,活性炭对苯系物的穿透脱臭率可达98.9%,出口体积浓度小于1.2 µL/L 。 4005 10 累计日期/天浓度/µL ·L -115 20 25 30 3540 45 50 55 6

15、0 65703530252015105图2 苯系物去除效果4004080120 1602002403530252015105累计日期/天浓度/µL ·L -1图3 硫化物出入口浓度情况图3为IVP 对硫化物的去除效果,硫化物包括硫化氢、甲硫醇、甲硫醇、二甲基硫醚。从图3可以看出,在前97天内,硫化物的去除率几乎全部为100%,出口体积浓度小于0.016 µL/L 。第106天后,硫化物去除率开始下降,到第246天活性炭饱和。从试验开始到床层开始穿透时,硫化物去除率的平均值为96.4%。从整体看,该工艺在总体上对硫化物及苯系物脱除及效果较理想,能保持出口废气硫化物浓

16、度稳定在较低水平,脱臭效果显著,达到预期目的。 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种,如化学药剂法12、电化学再生法13、加热再生法14、臭氧氧化再生法15、生物再生法16等。本套装置附近为生化处理装置,因此选择采用化学药品再生。再生时,采用碱液同时浸泡日本IVP 和HL 30,然后将碱液沥出,然后以空气吹扫。表3为碱再生的效果,可以看出两种活性炭的碱再生效果都非常好,再生后,IVP 的残余硫含量为0.2%,HL 30残余硫含量为0.3%,吸附的大部分硫化物被置换。现场再生较异地再生费用低廉,适合于大规模的活性炭再生。再生后的少量碱液可通过稀释进入附近的生化池

17、进一步处理。表3 活性炭再生前后的比较项 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化工进展 2006年第25卷·304·3结论及建议(1 采用除尘预处理-两级吸附净化工艺完全可大规模应用于炼厂低浓度恶臭废气的治理。恶臭废气经本工艺净化处理后,恶臭废气中硫化物浓度可达国家相关标准。(2 IVP和HL30的吸附效果相当,IVP穿透硫容为16.4%,HL30穿透硫容17.4%。而国产HL30活性炭价格低廉,更适合国内企业应用。(3 可用碱法对吸附后的活性炭进行再生,再生效果很好。参考文献

18、1 张焕皓.J.石油化工环境保护,1995,(2:2427.2 李朝华. J.炼油设计,2002,32(4:5255.3 韩建华. J.石油化工环境保护,2000,(1:3439.4 窦燕生,洪燕峰,潘顺昌,等. J.中国卫生工程学,2004,3(2:7072.5 李立清.J. 污染防治技术,1996,9(12:6163.6 郝吉明,马广大,等.大气污染控制工程M. 北京:高等教育出版社,1989.7 德H.凯利,E.巴德.活性炭及其工业应用M.北京:中国环境科学出版社,1990.8 张焕皓. J.石油化工环境保护,1995,(2:2227.9 陈宏国. J.石油化工环境保护,1995,(4:

19、3137.10 牟桂芝,纪树满,何凤友.J.环境科学与技术,2001,(增刊:1824.11 王玉亭,曾向东,林大泉. J.油气田环境保护,1999,9(2:3740.12 范顺利,孙寿家,余健,等. J.河南师范大学学报(自然科学版,1995,23(3:5154.13 薛正, 周宝宇, 王三反,等. J.甘肃科技纵横,2004,33(6:5859.14 时运铭, 段书德. J.河北化工,2002,(6:3132.15 童少平,魏红,刘维屏. J. 工业水处理,2005,25(2:3133.16 饶兴鹤. J.精细石油化工进展,2002,3(6:32.(编辑奚志刚 ·产品信息·中德联合打造大型成套粉体设备基地国家重点高新技术