现当下,人们对生活环境越来越重视,对碧水蓝天的居住环境渴望越来越高,官方部门也制定了越来越严格的尾气排放标准。针对VOCs尾气排放,一些地方严格要求尾气排放当中非甲烷总烃[NMHC]的含量<50mg/m3。鉴于此,不少焦化厂开始改造或者重建自己的尾气净化设施,以期能够达到国家以及地方政府严苛的尾气排放标准。本课题正是在这样的背景下进行研究开展的,其来源于某焦化厂冷鼓区VOCs治理的实际工程项目。厂区原建设有尾气处理装置,采用工艺为活性炭吸附,未设置前端预处理工艺与活性炭再生工艺,导致活性炭吸附易饱和,更换频繁,运行成本高。针对原处理工艺的缺点,同时参考甲方提供的工艺,对原处理工艺优化改造,从而降低系统运行成本,长期保证尾气净化系统的排放达到当地环保排放限值。经深入研究以后,现采用的尾气净化系统工艺为“集气罐收集+油洗+酸洗+碱洗+活性炭吸/脱附”。采用“集气罐收集”可以将各路废气混合均匀,从而统一处理;预处理工艺“油洗+酸洗+碱洗”不但能够去除一部分VOCs,同时可以去除尾气当中其他有害气体氨、硫化氢,从而使后续吸附工艺能够更加持久;“活性炭吸/脱附”工艺不但能够保证尾气排放在一段时间内达标排放,同时可轮换对其进行再生处理,延长了活性炭的使用时间,并使整个尾气处理系统更加稳定、高效。此工程项目为新建项目,在拆除原有尾气处理系统以后,在原址上新建高效的尾气净化系统。工艺设计过程中,对主要工艺设备油洗塔、活性炭吸/脱附设备进行了详细的研究设计。油洗塔能够显著降低尾气当中的VOCs,共设置3层喷淋,使吸收液在塔体当中分散更均匀,提高VOCs的吸收效率,各层均填充0.5m塔高的拉西环填料,可有效增强气液传质效率,延长气液接触时间,每层填料上方布置有7个120°喷嘴,促使吸收液更加均匀地分散到填料上,顶部布置的除雾器可有效捕集尾气带离的洗油。活性炭吸附设备在重新设计以后,也加入了脱附再生工艺,在活性炭吸附饱和以后,采用厂区164℃的过热蒸汽对活性炭层进行脱附再生处理,使活性炭能够循环使用,直至达到活性炭的使用寿命,降低活性炭的更换成本。设备设计完成后,利用fluent软件对其进行模拟优化,对比之下,发现45°导管入口流道能够促使废气于整个塔体分布更均匀,“壁流”现象更弱,故选择该入口流道;并采用ANSYS对吸附塔的结构形式进行了验证,发现设计的吸附塔在各种运行工况条件下均能满足设计要求。项目建设完成后,对尾气净化系统的治理情况进行了调试验证,发现实际运行状况下需要的最大处理量达7948m3/h,系统(按10000m3/h处理量设计)完全满足要求。油洗系统能够有效的吸收去除尾气里的VOCs,经检测,油洗出口管道非甲烷总烃浓度降低至299.98mg/m3,对比进口管道的870mg/m3,其尾气处理效率达到65.52%,说明油洗出口浓度已满足设计要求;活性炭吸附塔能够对尾气当中的VOCs进行高效的吸附,最低排放值远小于50mg/m3。系统的整体处理效率为94.25%,单次吸附过程可保证120h(5天)内始终处于达标排放状态,活性炭脱附再生的时间为9h,并通过洁净干燥热风吹扫4h后静置,以便活性炭下一次吸附。综合来看,本次设计的尾气净化装置已满足焦化厂冷鼓区VOCs尾气治理工程要求。