煤基烯烃项目废液废气处理技术及应用
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[摘 要]充分利用煤炭资源优势，大力发展煤化工高新技术产业，以煤化工产品替代石油化工产品。近年来，煤基甲醇制烯烃（MTO/MTP）行业备受从事煤化工产业人士的青睐和关注。
[关键词]甲醇制烯烃；乙烯；丙烯
中图分类号：X783 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）21-0008-01
由于烯烃装置本身的特点，在装置开停车或正常生产过程中，会产生一定量的甲醇废液、烃废液及废气，这些废液、废气不能进入正常的生产工艺。废气（乏汽）无法直接进入火炬系统，不能直接排放，需通过燃烧处理达到国家标准后才能排放。而废液组成特殊，也不能直接进入废水处理或直接排放，只能收集处理达标后进行排放。
一、废气、废液来源
1.1 废液来源
废液主要有两类：烃类废液和醇类废液。
1.1. 1烃类废液来源。烃类废液主要来源于甲醇制丙烯（MTP）装置和火炬区的分液罐（间断）以及常压罐区（间断）。MTP装置废液量最大，在全厂性大检修时废液量达150t/h；火炬区的分液罐烃废液和常压罐区的烃废液较少，且是间断性排放。
1.1.2 醇类废液来源①MTP装置的TPP-35废液（间断）。主要组成：甲醇86.87%；二甲醚3.29%；水9.81%。②甲醇装置、低温甲醇洗装置的侧抽液。连续性排放量为1300kg/h。③火炬区的分液罐甲醇废液（间断）和常压罐区的少量废液（间断）。成分主要为：甲醇、水、少量硫化氢、氨气等酸性物质。
1.2 废气来源
废气来源于气化装置的驰放气，即气化单元、黑水处理单元的闪蒸冷却系统的释放气，最大量为788kg/h。
二、废液、废气处理方案
醇类、烃类废液及气化驰放气、废气毒性较强不能直接排放，需通过燃烧，烟气达到国家排放标准后才允许排放。目前国内已研制并采用的方法有精馏法、萃取法、生物法、化学氧化法等。但这些方法存在着投资大、操作管理难度大、菌种培养困难等因素，因而限制了推广和应用。根据实际情况，原设计方案采用焚烧炉处理废液、废气，后经研究，考虑采用锅炉掺烧技术处理装置试车及生产过程中产生的废液、废气，两种方案比较如下。
2.1 焚烧炉方案
2.1.1 基本工艺路线（见图1）
此方案是在厂区内新建一套焚烧炉装置，废液、废气自界区外进入焚烧系统。废液分连续流和间歇流，且连续流和间歇流不同时输送。当废液为连续流时，直接送入焚烧炉进行焚烧；当废液为间歇流时，先将来液分别存入2个废液储罐，然后将罐中废液每小时定量送入焚烧炉进行焚烧。废气为连续流，直接送入焚烧炉进行焚烧。
2.1.2 焚烧炉系统。废液、废气在焚烧炉中与空气混合充分燃烧分解，其燃烧温度为1100℃，燃烧后烟气的主要成分有氮气、氧气、二氧化碳、水、二氧化硫、一氧化碳、二氧化氮、氯化氢等。其中，二氧化硫、一氧化氮、二氧化氮、氯化氢属于大气污染物，必须经过后吸收处理，满足环保排放标准后方可排入大气。燃烧后的烟气带有大量的热量，需要降温，出于经济性考虑，让烟气经过废热锅炉回收热量，副产部分低压饱和蒸汽并入蒸汽管网，供焚烧系统自身或其它装置系统使用。
2.1.3 采用焚烧炉方案优缺点。优点：①焚烧炉能够处理成分复杂的废气、废液。②焚烧炉系统能够利用系统高温烟气余热，以热蒸汽形式回收能量加以利用。缺点：①一次性投资大，包括焚烧系统、余热利用系统、烟气处理系统。②运行费用高，长期运行过程中需要稳定的油、气助燃，无论是否有废液废气入炉，都需要稳燃燃料的投入，保持焚烧炉内的温度。③焚烧及余热利用，炉内筑炉材料无法吸热，造成耐火材料损耗大，产生的粉粒随高温烟气冲刷余热炉受热面，造成余热炉受对流热面磨损快。④尾部烟气处理很难达到国家排放标准。⑤维护及设备的维修费用高。
2.2 锅炉掺烧方案
2.2.1 基本工艺路线（见图2）
烯烃项目原有6台锅炉供全厂使用，此方案是将其中2台锅炉进行改造，在原有锅炉上增加燃烧器（枪），单台锅炉设置废液燃烧（枪）2支、废气燃烧器（枪）2支。
2.2.2 废液燃烧系统。单只废液燃烧器（枪）出力750kg/h，单台锅炉1500kg/h。废液燃烧器（枪）采用微爆―蒸汽雾化。其优点是：比常规蒸汽雾化效果好、粒度小（SMD≤40μm）、燃烧效率高、不完全燃烧损失少，调节比大，一般在1∶5。废液燃烧器（枪）采用气动推进装置，以利于停用时退出炉膛，对燃烧器雾化、旋流部件的保护及易损件的更换。废液燃烧管路系统配备相应的切断、调节、过滤、流量显示、压力显示、温度显示等功能。
2.2.3 废气燃烧系统。单只废气燃烧器（枪）出力300Nm3/h，单台锅炉出力600Nm3/h，2台锅炉按最大量1200Nm3/h，废气燃烧器（枪）与中废液燃烧器（枪）错开布置。废气燃烧器（枪）采用中心进气燃烧方式，装置为固定式。配备相应调压、稳压、调节、放散、切断、流量显示、压力显示、温度显示功能的管路系统，废气、废液现场管路为两套各自独立系统。
2.2.4 废液燃烧出力估算。①废液燃烧发热值平均按18.423MJ/kg计。②废液耗量3000kg/h，投入锅炉后产蒸汽量约为22t。单只废液燃烧器（枪）正常出力750kg，单台锅炉产蒸汽量约为11t，占锅炉总蒸发量的2.4%。
2.2.5 废气燃烧出力估算。通过对排放气计算、分析，热值较低仅相似于钢厂高炉煤气，理论燃烧温度仅为920℃。从理论上讲如果量大，会降低炉膛容积热负荷，即炉膛中心温度降低。但由于所需空气量少，产生的烟气量大，主要是排放气中含氮量达60%以上，烟气量为空气量的一倍多，炉膛出口温度会升高。但考虑单台锅炉总量仅530m3/h，发热总量1.5万MJ/h，产蒸汽量约1.3t，理论分析认为此部分低热值废气燃烧没有问题。
2.2.6 掺烧系统运行控制。①醇类废液与烃类废液分别存放。考虑2个储罐，炉前废液焚烧要考虑一个日常用混合储罐。当醇类废液有销路，可当产品出售。②炉前日常储罐设置。可以调整入炉废液的含水率。废液来源压力各不相同，储罐可调整焚烧炉前管道压力。③当废液含水量最高，全部废液综合含水率为32.66%。可考虑C2烃类废液（含水90%）单独掺烧，即进入炉前管道的量减少，可视总烃类废液罐中含水率10%的废液总量，逐量混入，或进入炉前日常储罐，以降低入炉的含水率。④烃类废液因装置停车才产生，时间短、量较大，且部分工况含水率较高，不确定因素较多。经测算分析，全部入炉废液含水率可以控制在30%。⑤需要控制好入厂煤及入炉煤质量，按锅炉设计煤种及校核煤种控制好主燃料的水分、发热量、灰分指标，可以按计算入炉量掺烧。⑥入炉煤粉除了与原煤水分有关外，磨煤机出口风粉混合物和煤粉细度对它有一定影响。风粉混合物温度越高，煤粉的水分越少，煤粉细度越细则其水分越少。