眾所周知,現在市場上對VOCs的大量處理工藝,例如膜分離、活性炭吸附、高沸點溶液吸收、生物轉化、冷凝回收和熱力氧化等方法中,RTO具有去除效率高、經濟適用性強,且熱能利用效率比傳統的直燃式氧化爐提高等優點,是目前企業解決複雜工況VOCs的有效手段。 但因各企業情況的不同,RTO應用也存在局限性,比如運行費用高,耗電耗天然氣CO2排放太高。特別是針對其安全性使用,如在投入生產使用時,由於操作失誤、設備缺陷、設計處理風量過小、沉積物清理不夠及時、收集係統設計不合理等多種原因發生過爆炸火災等生產安全事故。
一、事故案例
(一)案例概況
江蘇某化工企業RTO淨化係統在2015年3月初和3月末兩次發生爆炸。事故沒有造成人員傷亡,聚合物多元醇車間引風機損壞,現場儀表燒毀,RTO 部分裝置損毀嚴重,直接經濟損失達100餘萬元。
根據相關資料,該企業生產方式為間歇性生產,事故發生時僅POP、PL1/PL2產品的工藝廢氣通過DN50~DN350不等的金屬管道進行了收集(主要汙染物為環氧乙烷、環氧丙烷、三甲胺、異丙醇、苯乙烯、丙烯腈等),廢氣收集後通過引風機進入RTO焚燒,該RTO為R-RTO(旋轉式蓄熱焚燒爐)。廢氣收集、處理的詳細流程如下圖所示。
(二)事故原因分析
1、直接原因
真空泵出口尾氣排放溫度過高,而有機物沸點較低,同時新鮮空氣補充不足,汙染物排放濃度過高,外加環氧丙烷、環氧乙烷的化學性質活潑,最終導致接入焚燒爐中的廢氣達到相應爆炸極限,從而造成爆炸事故的發生。
2、間接原因
(1)收集係統設計不合理
調查過程發現對於真空泵高濃度有機廢氣,企業均未進行冷凝回收預處理,且目前企業對 PL 係統真空泵出口廢氣所設計的收集方式極不合理,真空泵出口所配備的傘形罩集氣量有限,廢氣收集總管僅DN50,正常運行時係統稀釋風量難以保證。
(2)預處理措施不到位
該企業POP、PL1、PL2車間對有機廢氣所采用的活性炭吸附未配備脫附再生係統,基本無效,末端所配置的不鏽鋼高壓風機無變頻係統,導致廢氣收集管路係統中負壓值過高,能耗較高且不利於有機物的冷凝回收,所采用的金屬材質水洗塔強度較高,當係統發生爆炸等意外事故時無法起到有效泄爆的效果(無泄爆措施),導致爆炸產生的衝擊波沿著管道進一步往生產車間傳導,加劇了爆炸的次生危害。
(3)RTO爐本體存在問題
本項目中部分產品含有氯元素,諸多案例表明,蓄熱陶瓷體由於質量較大,支撐件通常要承受較大的應力腐蝕,當體係含氯時(如環氧氯丙烷)高溫焚燒處理過程中將產生HCl等汙染物,對設備本體、RTO 爐旋轉閥易產生較大腐蝕,係統難以穩定、有效運行。
(4)廢氣中存在化學品自聚現象
項目廢氣中含有部分丙烯腈、苯乙烯等有機物,上述物料在溫度較高時極易發生自聚合,導致RTO爐蓄熱陶瓷體在使用一段時間後設備阻力變大,同時底部有高沸點有機物粘附現象,易引起火災等安全事故。