【導(dǎo)讀】新能源科技沼氣提純天然氣項(xiàng)目。生產(chǎn)過程中主要職業(yè)危險(xiǎn)及危害因素的分析.............94

　　

【正文】 被濕法脫硫吸收的硫化氫，被干法脫硫的氧化鐵脫硫劑吸收，經(jīng)過濕法脫硫和干法脫硫相結(jié)合的脫硫后硫化氫含量 ＜8mg/Nm3。 濕法碳酸鈉脫硫采用 脫硫液循環(huán)再生工藝，無污染性廢水排出 ，且濕法 脫硫過濾出來的硫沫和干法脫硫吸收硫化氫后的脫硫劑可收集起來，出售給硫酸廠。工藝采用的 化 工 原料 和設(shè)備，均無毒、無害，操作方便，無安全隱患。相比較氫氧化鈉脫硫和純干法脫硫具有脫硫效率高、運(yùn)行成本低等優(yōu)點(diǎn)。該工藝沿用以往煤氣脫硫成熟的栲膠脫硫的基礎(chǔ)上，經(jīng)過多次更新?lián)Q代，已達(dá)到國際同行業(yè)先進(jìn)水平。濕法碳酸鈉脫硫效率穩(wěn)定，干法脫硫的脫硫精度高，采用干濕結(jié)合的脫硫方法充分利用兩種脫硫方法的優(yōu)點(diǎn)，在脫硫精度和運(yùn)行成本上達(dá)到最優(yōu)化。 脫碳工藝技術(shù)方案的比較和選擇 國內(nèi)外技術(shù)概況 沼氣是多種氣體的混合物，主要含有甲烷和二氧化碳，一般甲烷占45%～ 60%，二氧化碳占 30%左右。因此，脫二氧化碳是整個(gè)沼氣提純的核心技術(shù)，直接關(guān)系到成品氣 的 指標(biāo)、收率及運(yùn)行成本。在沼氣脫除二氧化碳方面， 瑞士、瑞典、愛爾蘭、德國、法國、加拿大和澳大利亞等在這方面做了大量的研究，取得了杰出的成就 ， 目前在歐美國家實(shí)際生產(chǎn)常采用的脫碳技術(shù)主要有變壓吸附（ PSA）、壓力水 洗 、化學(xué)吸收、物理吸收、膜分離和低溫分離等。其中，使用最為普遍的是變壓吸附（ PSA）、壓力水洗、化學(xué)吸收三種方法。根據(jù)歐 洲各國 2020 年生產(chǎn)資料，采用變壓吸附工藝的沼氣脫碳處理廠占 33%，采用水 洗 工藝的占 32%，采用吸收法的占 16%。 ****************************新能源科技有限公司 60000Nm3/d 沼氣提純項(xiàng)目 濟(jì)南石油化工設(shè)計(jì)院 Tel： 053188576332 Fax： 053188576340 Email： 22 我國在 沼氣 回收綜合利用 技術(shù)方面剛剛起步，目前已經(jīng)開發(fā)出 的 主要是變壓吸附技術(shù)和壓力水洗法，化學(xué)吸收法研究剛剛起步。在沼氣提純民用方面的研究很少，一般的處理工藝和設(shè)備，都存在能耗高、提純精度低、甲烷損失大、運(yùn)行成本高等問題。 工藝技術(shù)方案的比較 脫碳是 沼氣 回收利用 生產(chǎn)工藝中最主要的工序 ， 常規(guī)脫碳有干法和濕法 。 干法有變壓吸附法（ PSA）、變溫吸附法（ TSA）；濕法分物理吸收法和化學(xué)吸 收法，物理吸收法有高壓水洗法、低溫甲醇法、碳酸丙烯酯法（ Fluor）等。 化學(xué)吸收法中最典型的是醇胺法。 變壓吸附法（ PSA） 變壓吸附脫碳工藝過程之所以得以實(shí)現(xiàn)是由于吸附劑在這種物理吸附中所具有的兩個(gè)性質(zhì)：一是對(duì)不同組分的吸附能力不同，二是吸附質(zhì)在吸附劑上的吸附容量隨吸附質(zhì)的分壓上升而增加，隨吸附溫度的上升而下降。利用吸附劑的第一個(gè)性質(zhì)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)含二氧化碳源中雜質(zhì)組分的優(yōu)先吸附而使其它組分得以提純 ； 利用吸附劑的第二個(gè)性質(zhì)，可實(shí)現(xiàn)吸附劑在低溫、高壓下吸附而在高溫、低壓下解吸再生，從而構(gòu)成吸附劑的吸附與再生 循環(huán)，達(dá)到連續(xù)分離提純甲烷的目的。 變壓吸附的優(yōu)點(diǎn)：操作簡單，較少的操作人員 ； 壓力選擇范圍寬，動(dòng)力消耗低 ； 主要設(shè)備少，材料可用碳鋼制造，所有設(shè)備均可國產(chǎn)化 ；因此投資少 、 維護(hù)費(fèi)用低 ； 甲烷收率 90%以上。 物理吸附脫碳工藝 高壓水洗 法 是利用二氧化碳和甲烷氣體在水中的不同溶解能力而采取的一種工藝方案。在低溫下，甲烷的溶解能力很差，二氧化碳相對(duì)較高，二氧化碳被吸收后，甲烷含量能達(dá)到 97%以上，被吸收的二氧化碳通過曝氣釋放，釋放到空氣中。此法適合二氧化碳含量低的工藝氣體的脫除。對(duì)二氧化碳含量 30%以上的工藝氣體脫 出，所需壓力高動(dòng)力消****************************新能源科技有限公司 60000Nm3/d 沼氣提純項(xiàng)目 濟(jì)南石油化工設(shè)計(jì)院 Tel： 053188576332 Fax： 053188576340 Email： 23 耗高，此工藝不被采用。 低溫甲醇法是利用低溫甲醇的優(yōu)良特性除去 CO H2S。此工藝甲烷收率高 ， 大于 97%，但低溫操作對(duì)設(shè)備和管道要求高，為了收回冷量換熱設(shè)備多，流程復(fù)雜，需冷凍設(shè)備。裝置投資大，設(shè)備操作維修困難，此工藝不被采用。 物理吸收法 脫碳提純較有競爭力的工藝是碳丙法（ Fluor）和 NHD法（ Selexol）。兩種方法工藝基本相同，主要是吸收劑不同。 碳丙法和 NHD 法甲烷回收率均高于 97%，吸收劑吸收 CO2能力強(qiáng)、無毒、穩(wěn)定性好，設(shè)備較少投資較低，但操作較為復(fù)雜，消耗動(dòng)力高，輔助材 料主要是電和循環(huán)水。 化學(xué)吸收脫碳工藝 由于 CO2為酸性氣體，故需選用呈堿性的化學(xué)吸收液，目前典型的化學(xué)吸收液為烷基醇胺。 該工藝脫碳?jí)毫Φ?，操作較簡單，甲烷收率高于 97%， CO2 去 除 效果好，設(shè)備少。但該工藝主要設(shè)備為不銹鋼，投資較高。另外雖然動(dòng)力消耗低，只有物理吸收電耗的一半，但吸收劑再生需要蒸汽，電耗加蒸汽消耗成本較物理吸附高 20～ 30%。 膜分離法 氣體膜的分離技術(shù)的基本原理是根據(jù)混合氣體中各組分在壓力的推動(dòng)下透過膜的傳遞速率不同，從而達(dá)到分離的目的。由于氣體分離效率受膜材料、氣體組成、壓差、 分離系數(shù)以及溫度等多種 因素的影響，且對(duì)原料氣的清潔度有一定要求，膜組件價(jià)格昂貴，因此氣體膜分離法一般不單獨(dú)使用，常和溶劑吸收、變壓吸附、深冷分離、滲透蒸發(fā)等工藝聯(lián)合使用。 表 沼氣脫碳方法比較 優(yōu)先系數(shù) 屬性 水洗法 NHD 法 化學(xué)吸收法 變壓吸附 膜分離法 ****************************新能源科技有限公司 60000Nm3/d 沼氣提純項(xiàng)目 濟(jì)南石油化工設(shè)計(jì)院 Tel： 053188576332 Fax： 053188576340 Email： 24 2 CH4富含度 高 ++ 高 ++ 高 ++ 高 ++ 低 1 O2/N2富含度 是 是 是 否 + 是 2 CH4損失 中等 +/ 高 低 ++ 中等 +/ 高 1 產(chǎn)氣干燥要求 是 是 是 否 + 否 + 1 H2S 預(yù)先凈化要求 是 是 是 是 是 1 廢氣處理要求 是 是 是 否 + 否 + 2 使用要求 (水電、冷卻水、化學(xué)劑 ) 中等 +/ 高 高 中等 +/ 高 電能需求 3原料氣 料氣 料氣 原料氣 原料氣 1 排放等級(jí) (廢水、廢氣 ) 中等 +/ 低 + 中等 +/ 低 + 低 + 1 投資成本 中等 +/ 中等 +/ 高 中等 +/ 高 最終額度 2 4 3 +5 5 對(duì)比以上幾種脫碳方法，膜分離法中使用的膜需要經(jīng)常更換，運(yùn)行成本較高，而變壓吸附劑和化學(xué)吸收劑可循環(huán)使用，因此，變壓吸附法和化學(xué)吸收法較膜分離技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用更廣。另外變壓吸附法與化學(xué)吸收法相比，沒有其他藥劑的加入，對(duì)設(shè)備無腐蝕性，幾乎無“三廢”產(chǎn)生，不會(huì)造成新的環(huán)境污染，且常溫下操作，可以省去加熱或者冷卻的能耗，降低運(yùn)行成本。除此之外，采用變壓吸附工藝的產(chǎn)品純度高且可靈活調(diào)節(jié)：如變壓吸附提純廢水處理產(chǎn)生的沼氣，產(chǎn)品純度達(dá) 97%以上，并可根據(jù)工藝條件的變化在較大范圍內(nèi)隨意調(diào)節(jié)產(chǎn)品甲烷的純度。同時(shí)， 采用變壓吸附工藝提純設(shè)施規(guī)模靈活，在較中、小規(guī)模的提純項(xiàng)目上尤其有優(yōu)勢。而且整個(gè)工藝由計(jì)算機(jī)控制，操作方便，裝置可以實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)操作?？梢?，變壓吸附法是沼氣提純中的首選技術(shù)。 項(xiàng)目 工藝技術(shù)方案的選擇 本項(xiàng)目脫碳采用 **************十方環(huán)保能源股份有限公司 工藝技術(shù)及設(shè)備，其 脫碳 技術(shù)采用變壓吸附分離提純工藝，該工藝方案 具有以下特點(diǎn)： （ 1） 投資節(jié)省、運(yùn)行消耗低、操作簡易、維護(hù)方便、備件易購、環(huán)保節(jié)能。 ****************************新能源科技有限公司 60000Nm3/d 沼氣提純項(xiàng)目 濟(jì)南石油化工設(shè)計(jì)院 Tel： 053188576332 Fax： 053188576340 Email： 25 （ 2）根據(jù) 沼氣產(chǎn)量有波動(dòng)的實(shí)際情況，該工藝技術(shù)方案在動(dòng)力設(shè)備的選用上做出科學(xué)配置：一 是按單臺(tái)運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備滿足半負(fù)荷生產(chǎn)需要設(shè)置，既能相互備用，也能滿足最大負(fù)荷生產(chǎn)，從而實(shí)現(xiàn)投資最少；二是設(shè)置變頻電機(jī)及控制，既滿足生產(chǎn)需要，又實(shí)現(xiàn)能耗最低化。而在核心變壓吸附裝置的設(shè)計(jì)上則按最大負(fù)荷設(shè)計(jì)滿足生產(chǎn)需要，同時(shí)考慮低負(fù)荷下的節(jié)能，并可以進(jìn)行降壓操作（根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整操作壓力）。 （ 3）由于產(chǎn)品氣輸出壓力僅為 ～ ，因此工藝操作壓力選擇為略高于此的 ～ ，避免加高壓后再降壓輸出而浪費(fèi)能耗。 （ 4）本項(xiàng)目脫碳工藝方案公用工程 用量 少， 主要是 電的消耗，而且電耗低，單位產(chǎn)品氣電耗不 到 度（臨時(shí)儲(chǔ)存時(shí)電耗不到 度），不引入新的污染物（化學(xué)物品或水）。 （ 5）靜止設(shè)備按露天布置、運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備按室內(nèi)集中布置進(jìn)行設(shè)計(jì)。 （ 6） SPSA 解析氣是以二氧化碳為主要成份的排放氣可進(jìn)行回收利用， 該工藝技術(shù)方案 選用增設(shè)二級(jí) PSA 裝置回收濃縮解析氣中的甲烷（純度 55 %以上）后回到沼氣壓縮機(jī)入口進(jìn)行再生產(chǎn)利用，從而提高甲烷總收率達(dá)到 98%以上。 工藝 流程和消耗定額 項(xiàng)目 工藝流程 及說明 工藝流程簡述 脫硫 工段 氣體流程：氣體從厭氧池出來， 通過管道輸送 進(jìn)入 水封罐，在水封罐洗滌去除氣體中的液態(tài)水和微塵等后，從濕法脫硫塔的中下部進(jìn)入脫硫塔，在脫硫塔內(nèi)與從頂部噴淋下來的脫硫液逆流接觸，氣體中的硫化氫被部分去除后，從脫硫塔頂部排出，進(jìn)入第二級(jí)濕法脫硫塔。依次進(jìn)入總共五級(jí)濕法脫硫塔 ，歷經(jīng)五級(jí)濕法脫硫后，進(jìn)入濕法脫硫后的水封****************************新能源科技有限公司 60000Nm3/d 沼氣提純項(xiàng)目 濟(jì)南石油化工設(shè)計(jì)院 Tel： 053188576332 Fax： 053188576340 Email： 26 罐， 經(jīng)水封罐去除氣體中夾帶的脫硫液等液態(tài)水滴后進(jìn)入干法脫硫塔內(nèi)，從干法脫硫塔的底部進(jìn)入，頂部排出，氣體在干法 脫硫塔內(nèi)與干法脫硫劑接觸，其中未被濕法脫硫吸收的硫化氫進(jìn)一步被 脫除 ， 經(jīng)干法脫硫后的氣體去脫碳工序 。 液體流程：貧液泵從地上貧液池中抽取脫硫液， 送入脫硫塔頂部，從脫硫塔內(nèi)部頂端噴淋，與氣體逆行， 此逆行過程中 吸收氣體中的硫化氫。吸收完硫化氫的液體成為富液，經(jīng)過富液泵增壓噴射，通過噴射器攜氧后經(jīng)過擴(kuò)散管等進(jìn)入再生槽底部。其中空氣中的氧氣被富液中的催化劑吸收，形成氧化性較強(qiáng)的物質(zhì)。 硫泡沫從浮選再生槽 頂部 溢流回收至硫 泡沫槽 ， 泡沫槽內(nèi)的泡沫和脫硫液等混合物，在泡沫泵的作用下，打入板框式過濾機(jī)。過濾后形成的固體主要是 硫磺膏和 單質(zhì)硫。再生槽經(jīng)過氧化再生后形成的貧液進(jìn)入貧液池。 脫碳 工段 脫硫后的沼氣以不低于 2kPa 的壓力進(jìn)入沼氣壓縮機(jī)，經(jīng)兩級(jí)加壓后達(dá)到 ，并降溫冷卻，然后進(jìn)入沼氣精制（ SPSA）裝置進(jìn)行脫水脫碳， 凈化成天然氣， 經(jīng) 調(diào)壓計(jì)量 后 送往燃?xì)夤艿?供銅版紙項(xiàng)目 使用。當(dāng)后端無用戶用氣時(shí)，另設(shè)置 兩 臺(tái)天然氣壓縮機(jī)將天然氣壓縮到 1MPa儲(chǔ)存在球罐中，球罐中的 天然氣 經(jīng)減壓閥后送往燃?xì)夤艿馈?SPSA 裝置脫除的水、二氧化碳等雜質(zhì)氣體則通過真空泵部分排入大氣中，部分進(jìn)行回收進(jìn)入二級(jí)變壓吸附裝置將甲烷氣濃縮后回收到沼氣壓縮機(jī)入口進(jìn)行再生產(chǎn)。 沼氣精制（ SPSA） 裝置由吸附塔、緩沖罐、真空泵和包括程控閥在內(nèi)的控制系統(tǒng)組成。 SPSA 裝置采用 623V 串 211V 變壓 吸附工藝，即 SPSA 系統(tǒng)由兩級(jí)組成：一級(jí)六個(gè)吸附塔構(gòu)成，原料氣經(jīng)吸附塔后去產(chǎn)品氣系統(tǒng)；其中二個(gè)吸附塔始終進(jìn)料，三次均壓，抽真空的解吸方式實(shí)現(xiàn)再生。二級(jí)由兩個(gè)吸附塔構(gòu)成，一級(jí)解析氣經(jīng)吸附塔后去沼氣壓縮****************************新能源科技有限公司 60000Nm3/d 沼氣提純項(xiàng)目 濟(jì)南石油化工設(shè)計(jì)院 Tel： 053188576332 Fax： 053188576340 Email： 27 機(jī)入口再生產(chǎn)；一個(gè)吸附塔進(jìn)料，一次均壓，抽真空的解吸方式實(shí)現(xiàn)再生。 吸附塔在每個(gè)循環(huán)周期內(nèi)，需要經(jīng)歷吸附、均壓降、逆放、抽空、均壓升、終 充 等步驟。原料氣中的高沸點(diǎn)組分（ H2O、 CO2等）被吸附劑吸附，不容易吸附的低沸點(diǎn)組分作為產(chǎn)品氣從吸附塔頂部經(jīng)壓力調(diào)節(jié)控制后送往后工序用戶使用。吸附在吸附劑中的高沸點(diǎn)雜質(zhì)組分，采 用降壓 /抽 真 空的方式解吸出來，即通過均壓和逆放降低壓力