VOC廢氣處理技術(shù)作為石化行業(yè)之中的一個(gè)行業(yè) 迫切需要全面加強(qiáng)治理 

 

近年來，我***在節(jié)能減排方面取得了巨***成就。二氧化硫、氮氧化物、煙塵等主要***氣污染物排放量***幅減少。但在改善環(huán)境空氣質(zhì)量方面，減排效果尚未得到充分體現(xiàn)，石化行業(yè)VOC排放仍在增加。為進(jìn)一步改善環(huán)境空氣質(zhì)量，迫切需要全面加強(qiáng)對(duì)VOC污染的防治?；ば袠I(yè)是VOC廢氣處理的重點(diǎn)行業(yè)之一。要從工業(yè)生產(chǎn)各方面全面防治VOC廢氣污染，有針對(duì)性地應(yīng)用先進(jìn)處理技術(shù)，減少VOC廢氣排放，從源頭之上減少霧霾前兆，有效改善空氣質(zhì)量，提高人民生活幸福水平。光綠編制了石化行業(yè)VOC廢氣處理技術(shù)。讓我們一起學(xué)習(xí)。

 

高濃度廢氣處理工藝

1）洗滌方法

◆原理：

 

將氣體引入含有噴淋系統(tǒng)的洗滌塔。氣體通過填料床均勻分布，與洗滌液充分接觸。利用氣體之中污染物的溶解度或化學(xué)性質(zhì)，通過化學(xué)反應(yīng)吸收或去除氣體之中的污染物，達(dá)到凈化氣體的目的。此外，洗滌塔還具有冷卻、除塵、除油等功能。通常的方法是逆流洗滌。常用洗滌劑有清水、蔬菜溶液、硫酸溶液、氫氧化鈉溶液、次氯酸鈉溶液等。其中，水洗和植物洗滌利用污染物的溶解性，一些植物洗滌組也參與化學(xué)反應(yīng)；硫酸洗滌，氫氧化鈉洗滌和次氯酸鈉洗滌使用污染物的化學(xué)性質(zhì)。

 

◆***點(diǎn)：

（1）反應(yīng)快，洗滌劑與氣體接觸時(shí)間一般不超過12秒；

（2）適用性強(qiáng)，常與其他處理工藝相結(jié)合，是一種有效的預(yù)處理設(shè)施；

（3）垂直結(jié)構(gòu)通用，節(jié)省占地面積；

（4）操作簡(jiǎn)單，除定期更換洗滌劑之外，基本上是無人操作（洗滌劑更換還可以／通過增加添加支持PLC的自動(dòng)控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)無人操作）；（5）工藝靈活，如果氣體性質(zhì)發(fā)生變化，則可繼續(xù)更換洗滌劑使用；（6）施工成本低。

 

◆使用條件：

適用性強(qiáng)，可起到除塵、除油、降溫、除臭等作用，常作為其他工藝的預(yù)處理設(shè)施。

 

◆在石化行業(yè)的應(yīng)用：

清洗方法在石化行業(yè)的具體應(yīng)用形式是洗油塔。洗油塔是乙烯裝置熱回收區(qū)的關(guān)鍵設(shè)備。其功能是將裂解爐之內(nèi)的裂解氣之中的重油和輕油組分濃縮，實(shí)現(xiàn)***的熱回收。其原理是將來自裂解爐的裂解氣和淬火油水逆流冷卻，使裂解氣之中的重油和輕油組分冷凝。冷凝熱介質(zhì)與制冷劑可以直接或間接接觸進(jìn)行熱交換。

 

2） 催化燃燒法

VOC廢氣處理技術(shù)在石化行業(yè)

廢氣經(jīng)引風(fēng)機(jī)送至凈化單元換熱器換熱，再送至加熱室。通過加熱裝置 位置將氣體加熱至催化反應(yīng)溫度，然后通過催化床之中的催化劑將有機(jī)氣體分解為二氧化碳和熱能。

 

（1） 當(dāng)濃度較高時(shí)，能耗僅為風(fēng)機(jī)功率，當(dāng)濃度較低時(shí)，間歇補(bǔ)償加熱是自動(dòng)的。

 

（2） 催化點(diǎn)火溫度為300～500℃。

 

（1） 之中高濃度有機(jī)廢氣，***濃度為2500-3000mgM；

（2）主要用于烴類、苯、酮類、醚類、酯類、醇類和酚類。

 

催化燃燒法適用于高濃度有機(jī)廢氣的處理，其技術(shù)本身已經(jīng)發(fā)展得相當(dāng)成熟。但這種方法一次性投入和維護(hù)運(yùn)行的成本相對(duì)較高，應(yīng)用于處理***量廢氣會(huì)給企業(yè)帶來較***的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。另外，如果催化劑床層溫度控制不***，也會(huì)有爆炸的危險(xiǎn)。因此，在選用該技術(shù)的同時(shí)，應(yīng)采取防爆安全措施。

 3）石化工業(yè)之中直接燃燒法

VOC廢氣處理技術(shù) 輔助燃料燃燒產(chǎn)生的熱量用于將可燃和有害氣體的溫度升高至反應(yīng)溫度，從而產(chǎn)生氧化分解。

／能通過熱燃燒法氧化和分解廢氣之中的污染物，在適當(dāng)?shù)臏囟戎绿峁┳銐虻娜紵鹾鸵欢ǖ耐Ａ魰r(shí)間，有效地除臭并具有高的凈化率。同時(shí)，設(shè)備主機(jī)工作穩(wěn)定，無堵塞。

 

之中高濃度有機(jī)廢氣。如溶劑廢氣：苯、酮等

直接燃燒法對(duì)廢氣要求較高，應(yīng)根據(jù)具體問題進(jìn)行分析。

 4）再生催化凈化（RCO）

FUM原理

有機(jī)廢氣凈化技術(shù)結(jié)合低溫催化氧化和蓄熱技術(shù)。

 

◆***點(diǎn)

1）采用交替預(yù)熱和蓄熱技術(shù)，換熱效率高，效率90%超過，節(jié)能效果顯著；2）具有催化燃燒法的相同***點(diǎn)。

 

◆適用條件

 

適用于涂裝線、干燥室等有機(jī)廢氣處理、化工、化學(xué)合成工藝（ABS合成）、石油煉制工藝等產(chǎn)生有機(jī)廢氣的場(chǎng)所，當(dāng)氣體之中含有硫、鹵素等組分時(shí)，催化劑可以停用，這是不適用的。

 5）蓄熱式熱氧化（RTO）

 

左上：負(fù)載貴金屬催化劑；左下：陶瓷再生器俯視圖；左之上：蜂窩活性炭；左下：蜂窩陶瓷。

（一）結(jié)合高溫氧化和蓄熱技術(shù)的有機(jī)廢氣處理技術(shù)。

 

廢氣處理后應(yīng)對(duì)燃燒室和蓄熱床進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱之后將廢氣源接入設(shè)備。在支撐風(fēng)機(jī)的作用之下，有機(jī)廢氣***先被預(yù)熱之后的蓄熱陶瓷體1換熱，然后廢氣經(jīng)升溫之后進(jìn)入加熱區(qū)。加熱區(qū)的廢氣再次升溫。此時(shí)，廢氣溫度達(dá)到約800℃，直接燃燒生成二氧化碳和水以釋放和釋放熱能。處理之后的清潔氣體通過蓄熱陶瓷體2風(fēng)扇排放口進(jìn)行儲(chǔ)存。當(dāng)溫度通過排風(fēng)機(jī)入口的測(cè)溫桿達(dá)到設(shè)定溫度時(shí)，閥門由蓄熱陶瓷體2切換至排氣，再由蓄熱陶瓷體1排出，依此類推。

 

（1） 采用交替預(yù)熱和蓄熱技術(shù)，換熱效率高，換熱效率90%超過，節(jié)能效果顯著；

（2）采用燃燒機(jī)加熱，可實(shí)現(xiàn)***、小功率運(yùn)行的比例調(diào)節(jié)功能，具有預(yù)清洗、熄火保護(hù)、超溫報(bào)警、燃油自動(dòng)切斷等功能；運(yùn)行安全可靠、高效耐用

（3）采用微機(jī)自動(dòng)控制、多點(diǎn)溫度控制，實(shí)現(xiàn)多重保護(hù)動(dòng)作，操作信息檢索和監(jiān)控信息反饋，使系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、可靠地運(yùn)行；

（4）閥門采用氣動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，比電動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)靈敏、快捷；

（1）適用于之中、高濃度有機(jī)廢氣

（2）適用于生產(chǎn)線、印刷、化工合成（ABS合成）、煉油等有機(jī)廢氣產(chǎn)生場(chǎng)所的涂裝。

 

之中低濃度廢氣處理工藝

1）光降解法

根據(jù)是否需要電極來激發(fā)臭氧的產(chǎn)生，將光降解法分為極紫外和非極紫外。***先介紹了極端紫外光降解的方法：

在波長(zhǎng)范圍為170nm-184.9nm（704kjmol-647kjmol）的高能紫外光作用之下，一方面空氣之中的氧氣被裂解，然后結(jié)合產(chǎn)生臭氧；另一方面臭氣的化學(xué)鍵被破壞同時(shí)，生成自由的原子或基團(tuán)，同時(shí)產(chǎn)生的臭氧參與反應(yīng)過程，使臭氣***終破裂并氧化生成簡(jiǎn)單穩(wěn)定的化合物，如CO2、H2O、SO2、NO2等 （1）裂化反應(yīng)時(shí)間非常短（<0.01s），氧化反應(yīng)時(shí)間需要2～3s；（2）能破壞氣味物質(zhì)的某些化學(xué)鍵，從而改變其性質(zhì)，達(dá)到除臭的目的。將所有有機(jī)物轉(zhuǎn)化為無機(jī)物不需要***量的能量，節(jié)約能源；

（3）紫外光解凈化長(zhǎng)期穩(wěn)定高效。燈具使用壽命12000-15000小時(shí)，箱體一般采用不銹鋼材質(zhì)，美觀***方，使用壽命15年超過；

（4）當(dāng)條件具備時(shí)，紫外線光解凈化效率可達(dá)99.9%超過；

（5）占地面積小，操作靈活，可實(shí)現(xiàn)無人值守自動(dòng)操作。

 

（1） 反應(yīng)溫度低于70℃，粉塵體積小于100mgm3，相對(duì)濕度小于99%；

（2）適用于中低濃度有機(jī)廢氣的處理，***別是在除臭方面，得到了廣泛的***評(píng)。 

 

光降解法在處理烴類污染物（三苯基、非甲烷總烴等）之中具有較高的去除率，***別適用于處理之中低濃度石化工業(yè)廢氣，在石化工業(yè)之中有著廣泛的應(yīng)用。另外，紫外光解凈化技術(shù)在處理***定環(huán)境和***殊工藝過程之中，能夠產(chǎn)生******的處理效果，并且能夠凈化******多數(shù)類型的廢氣，是其他技術(shù)不可替代的。

 

◆單極紫外：

單極紫外光解法采用與極性法不同的發(fā)光原理：利用微波發(fā)生器產(chǎn)生的高頻電磁波激發(fā)內(nèi)充氣體產(chǎn)生紫外光。與普通紫外光相比，微波無極紫外光源由于電極氧化、損耗和密封等問題不會(huì)產(chǎn)生發(fā)黑，具有制作簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、能耗低、反射簡(jiǎn)單等***點(diǎn)。

 

然而，利用電能轉(zhuǎn)換為微波時(shí)，無極紫外燈的***轉(zhuǎn)換率只有70%。這些微波不能全部作用于燈的激發(fā)。其中一些用于加熱，使反應(yīng)系統(tǒng)過熱。嚴(yán)重時(shí)，無極燈不穩(wěn)定，甚至?xí)簳r(shí)熄滅。冷卻裝置也帶來一定的能量，導(dǎo)致微波無極燈的能量利用率不高。

 

2） 活性炭法活性炭是***常用的吸附劑之一，具有孔隙率高的***點(diǎn)。其孔徑分布為：***

孔徑>20000nm，過渡孔徑150~20000nm，微孔半徑<150nm。孔徑越小，孔數(shù)越多，比表面積越***。比表面積***，表面吸附能強(qiáng)。表面吸附能在微孔之中吸附固定小分子（分子直徑量級(jí)通常為10-10米）污染物，通過的氣體為清潔氣體。

 

此外，將活性炭顆粒***塊放置，可以形成堆積效應(yīng)，擴(kuò)***比表面積，提高表面活性能。有時(shí)，一些粒徑較***的液體或固體物質(zhì)常混在氣體之中，即霧或煙。這些物質(zhì)的直徑***于活性炭的孔徑，所以當(dāng)氣體通過活性炭層時(shí)，會(huì)被活性炭堵塞。這是活性炭的過濾效果。

 

（1） 適用性強(qiáng)，幾乎所有污染物都能通過活性炭吸附去除；

（2）設(shè)備簡(jiǎn)單，吸附過程不消耗其他能源，建設(shè)成本低；

（3）活性炭再生之后可重復(fù)利用。

 

（1） 空氣干燥?；钚蕴烤哂泻軓?qiáng)的吸濕性。如果空氣潮濕，活性炭很快就會(huì)失去作用。

 

（2） 顆粒濃度低?；钚蕴繉?duì)顆?；蛴陀凶韪糇饔?。當(dāng)擋塊增***一定量時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)的風(fēng)壓會(huì)***別***，對(duì)電力設(shè)備的使用壽命影響很***。

 

（3） 污染物濃度低。如果污染物濃度高，活性炭就會(huì)飽和，失去吸附。頻繁更換活性炭會(huì)產(chǎn)生較***的運(yùn)行成本，而活性炭的再生又會(huì)消耗***量的能量，這也是運(yùn)行成本不可分割的一部分。

 

在石化工業(yè)之中，有***量的廢氣。在這種情況之下，活性炭法不適合于這種廢氣的凈化。因?yàn)樘贾脫Q成本相對(duì)較高，會(huì)給企業(yè)或業(yè)主造成經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。此外，在某些情況之下，石化廢氣的溫度高于80℃，不適合應(yīng)用活性炭吸附。因此，是否采用該方法處理石化行業(yè)的廢氣，應(yīng)根據(jù)廢氣的具體性質(zhì)進(jìn)行分析和選擇。

 

另外，活性炭對(duì)其它直鏈烷烴的吸附效果較差。對(duì)于低濃度、***氣量的廢氣，通常采用活性炭吸附和催化燃燒相結(jié)合的方法。***先利用活性炭進(jìn)行吸附濃縮，然后在再生過程之中利用有機(jī)物濃度較高的分解器進(jìn)行催化燃燒，避免了***量的活性炭二次污染。

 

 

 

 

 

3） 活性炭吸附-蒸汽脫附-催化燃燒（voc-xc）

石油化工行業(yè)voc廢氣處理技術(shù)

根據(jù)吸附（高效）和催化燃燒（節(jié)能）兩個(gè)基本原理設(shè)計(jì)，即吸附濃縮-催化燃燒法。

 

（1） 整個(gè)系統(tǒng)采用吸附濃縮和催化燃燒相結(jié)合的工藝，實(shí)現(xiàn)了凈化和解吸過程的閉路循環(huán)。與回收式有機(jī)廢氣凈化裝置相比，無需準(zhǔn)備壓縮空氣、蒸汽等附加能源。操作過程不產(chǎn)生二次污染，設(shè)備運(yùn)行成本低，但一次性投資高。

 

（2） 在設(shè)計(jì)之中，解吸在活性炭達(dá)到94%飽和以前開始。閥門可以自動(dòng)手動(dòng)切換。活性炭的更換周期為3-5年。

 

（3） 爐之內(nèi)正常溫度為400℃，500℃報(bào)警，補(bǔ)充冷卻風(fēng)降溫。當(dāng)溫度達(dá)到600℃時(shí)，關(guān)閉機(jī)器，并設(shè)計(jì)減壓閥以確保安全。

 

適用于常溫、***風(fēng)量、低濃度、易揮發(fā)的有機(jī)廢氣，主要包括苯、酮、醛、醚、烷烴等有機(jī)溶劑及其混合物。濃度小于1000mgm3。

 

4） 凈化回收方法

VOC石油化工廢氣處理技術(shù)

吸附工藝：廢氣經(jīng)空氣過濾器除去微小懸浮顆粒之后進(jìn)入儲(chǔ)罐，然后通過罐內(nèi)填充的顆?；钚蕴浚ɑ蚧钚蕴坷w維）進(jìn)入罐內(nèi)進(jìn)行吸附過濾，然后由之后風(fēng)機(jī)排空（如果氣體濃度較高，可采用多段吸附裝置，確保氣體達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)）。

 

解吸過程：活性炭使用一段時(shí)間之后處于飽和狀態(tài)。此時(shí)，活性炭需要再生。解吸再生采用加熱分析法。從塔底噴入0.5MPa高溫蒸汽，將活性炭之中的有機(jī)物剝離。汽提氣經(jīng)配套冷凝器冷卻之后進(jìn)入分離桶，分離回收有機(jī)溶劑。剩余液體進(jìn)入曝氣池，曝氣之后排放（如需回收高精度溶劑，可在分離罐后設(shè)置一套蒸餾設(shè)備）。

 

（1） 有機(jī)溶劑回收不需要處理解吸氣體，降低了建設(shè)成本和運(yùn)行成本；

（2）有機(jī)溶劑回收，消除了資源浪費(fèi)，回收了產(chǎn)品價(jià)值，抵消了部分運(yùn)行成本；

（3）在線解吸，使活性炭得到回用降低了活性炭的替代成本。

 

（1） 適用于中低溫有機(jī)氣體；適用于需要回收揮發(fā)性有機(jī)溶劑的行業(yè)。

 

由于石油化工行業(yè)的***風(fēng)量、中高濃度有機(jī)廢氣等***點(diǎn)，其回收方法被廣泛應(yīng)用于石油化工的各個(gè)***域。但如果回收方法不與活性炭吸附裝置串聯(lián)使用，處理效率不理想；如果與活性炭串聯(lián)使用，將增加部分運(yùn)行成本和碳置換成本。

 

5） 在生物過程之中采用了液體吸收和生物處理相結(jié)合的方法。廢氣***先被液體（吸收劑）選擇性吸收形成混合污水，然后被微生物降解。具體步驟如下：***先，將人工選擇的***殊微生物類群固定在填料之上。當(dāng)污染氣體在初始階段通過填料表面時(shí)，能夠從污染氣體之中獲得營(yíng)養(yǎng)源的微生物群在適當(dāng)?shù)臏囟取穸?、pH值等條件之下迅速生長(zhǎng)繁殖，在填料表面形成生物膜。當(dāng)臭氣通過時(shí)，會(huì)產(chǎn)生有機(jī)物，膜表面的水層被微生物吸收降解，凈化再生水回用。

 

污染物去除的實(shí)質(zhì)是廢氣被微生物作為營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)吸收、代謝和利用。這一過程是微生物相互協(xié)調(diào)的過程，相對(duì)復(fù)雜。它由物理、化學(xué)、物理化學(xué)和生物化學(xué)反應(yīng)組成。

 

生物凈化方法可表示為：

污染物+O2→細(xì)胞代謝物+CO2+H2O

具體過程分為三步：

（1）廢氣與水接觸并溶解；（2） 水溶液之中的污染物組分被微生物吸收和吸收，并從水中轉(zhuǎn)移到微生物體內(nèi)；（3）作為營(yíng)養(yǎng)物進(jìn)入微生物細(xì)胞的污染物組分是微生物，通過分解利用可以去除污染物。

 

（1） 無二次污染物產(chǎn)生，***終產(chǎn)品是***性的；

（2）全自動(dòng)控制，全天候工作，只需巡視，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，適應(yīng)不同的運(yùn)行條件；

（3）處理效率高，去除效果明顯；

（4）運(yùn)行成本低，微生物馴化末期需要添加一些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，無需添加微生物膜和任何物質(zhì)。

 

適用于溶解性***、污染物濃度低、生物降解性***的氣體。廣泛應(yīng)用于污水處理廠、垃圾填埋場(chǎng)、污泥處理廠等場(chǎng)合，效果得到認(rèn)可。

 

采用專門培養(yǎng)馴化的微生物菌株處理含三苯基石油化工有機(jī)廢氣是可行的。微生物菌株對(duì)除“三苯基”之外的其它烴類也有一定的去除效果。此外，在生物膜填料塔停止運(yùn)行前夕，應(yīng)保持生物膜填料處于濕潤(rùn)狀態(tài)，以保持微生物菌株的活性。當(dāng)循環(huán)液流量過低或無流量時(shí)，應(yīng)停止廢氣進(jìn)入填料塔，防止生物膜干燥失效。