瀝青煙氣的處理方法及生產(chǎn)應(yīng)用探討

彭歡

摘要：瀝青在加熱、輸送、保溫?cái)嚢钑r(shí)會產(chǎn)生含有有毒有害成分的煙氣，如不對煙氣進(jìn)行處理，會對環(huán)境造成污染并對生產(chǎn)一線員工的身體產(chǎn)生極大危害。因此針對瀝青煙氣的危害、常用煙氣處理方法以及吸收凈化法在改性瀝青生產(chǎn)裝置中的應(yīng)用情況進(jìn)行綜合分析和闡述。

Abstract： Asphalt produces smoke containing toxic and harmful components when it is heated， transported and kept in heat. If it is not treated， it will cause pollution to the environment and cause great harm to the production frontline staff. Therefore， comprehensive analysis and elaboration are made on the hazards of asphalt flue gas， common flue gas treatment methods and applications of absorption and purification methods in modified asphalt production equipment.

關(guān)鍵詞：瀝青煙氣；改性瀝青；煙氣處理；吸收凈化法

Key words： asphalt fume；modified asphalt；flue gas treatment；absorption and purification method

中圖分類號：X701 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）27-0151-04

0 引言

油港作業(yè)部瀝青車間擔(dān)負(fù)著瀝青的中轉(zhuǎn)、深加工任務(wù)，年平均出廠基質(zhì)瀝青瀝青100kt、改性瀝青50kt。瀝青在加熱攪拌、發(fā)育和運(yùn)輸?shù)倪^程中會產(chǎn)生一定量含有毒有害物質(zhì)的煙氣，直接排放不僅污染空氣，而且對操作工的身體健康產(chǎn)生危害。為了改善員工的作業(yè)環(huán)境，以及減少對環(huán)境的污染，必須采用適當(dāng)?shù)姆椒▽r青煙氣進(jìn)行處理。

1 瀝青煙氣的理化性質(zhì)

1.1 瀝青煙氣的主要成分

瀝青煙氣的組成十分復(fù)雜，不同來源的瀝青其組成不一。瀝青煙氣的組成中不僅有蒸氣狀態(tài)的有機(jī)物，也有瀝青揮發(fā)組分凝結(jié)成的固體和液體微粒，部分有機(jī)物見表1。

1.2 瀝青煙氣的危害

瀝青煙氣中的碳環(huán)烴、環(huán)烴衍生物及其它化合物，有多種物質(zhì)都會對人身健康造成危害，瀝青煙中含有多種多環(huán)芳烴類物質(zhì)，比如咔唑、苯并蒽、苯并芘等，且這些物質(zhì)多屬于致癌和強(qiáng)致癌物質(zhì)，粒徑基本在0.1～1.0μm之間，最大的10.0μm左右，最小的僅0.01μm，這些物質(zhì)對人體造成危害的主要途徑是附著在8μm以下的飄塵上，利用呼吸道進(jìn)入到人體內(nèi)。

由于瀝青中含有高沸點(diǎn)礦物油和少量的氧、硫和氯的化合物。在高溫下，可能會氧化分解產(chǎn)生硫化氫和二氧化硫等有毒氣體。對環(huán)境造成污染、危害人類身體健康。

瀝青煙和粉塵可經(jīng)呼吸道和污染皮膚而導(dǎo)致中毒，出現(xiàn)頭痛、心悸、腹病、胸悶、眼結(jié)膜炎、視力模糊、皮炎等癥狀。經(jīng)科學(xué)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，瀝青和瀝青煙中所含的3，4苯并芘是致癌最主要的原因。

基于此，凈化治理改性瀝青煙氣，確保其排放符合相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)十分有必要，這是人類健康的需要，同時(shí)也是環(huán)境保護(hù)的需要。

2 瀝青煙氣的處理方法

當(dāng)前我國大氣環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)有三個(gè)：《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3095—1996）、《工業(yè)企業(yè)設(shè)計(jì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定的“居住區(qū)大氣中有害物質(zhì)的最高允許濃度”及《工業(yè)企業(yè)設(shè)計(jì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定的“車間空氣中有害物質(zhì)的最高允許濃度”，此外，瀝青煙氣排放應(yīng)符合《大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)GB 16297-1996》要求。瀝青煙氣的存在形式主要為0.1～1.0μm的焦油細(xì)霧粒，其凈化治理就是將這些微小的顆粒盡可能多的捕捉住，使煙氣排放符合規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)不造成二次污染。此外，在凈化瀝青煙氣時(shí)，還應(yīng)注意到改性瀝青攪拌罐處產(chǎn)生的瀝青煙氣中存在粉塵，應(yīng)采取有效的粉塵處理措施，通常的做法是噴淋洗滌，將粉塵融入水中，如此不僅可起到管道清理的作用，還能夠有效避免火災(zāi)出現(xiàn)。

瀝青煙氣的治理方法多種多樣，下文主要分析了幾種瀝青煙氣凈化方法：

2.1 吸收凈化法

吸收凈化法是一種較為常見的工業(yè)廢氣治理方法，也稱為洗滌法。它是利用廢氣中各混合組分在選定的吸收劑中溶解度不同，或者某種組分與吸收劑中活性組分發(fā)生反應(yīng)，達(dá)到凈化廢氣的一種方法。在瀝青煙氣治理中應(yīng)用該方法是指把煙氣中氣態(tài)污染物轉(zhuǎn)移到液相（吸收劑），進(jìn)而起到凈化煙氣的作用[1]。若瀝青煙氣含量相對較少，比如防水行業(yè)等，最簡單直接有效的處理方式是用水作為吸收劑。水作為吸收劑可循環(huán)使用，因此，不會引發(fā)二次污染。有時(shí)吸收劑也選用洗油，比如焦化廠的含瀝青煙氣的廢氣處理采用的吸收劑就是洗油，在填料塔內(nèi)完成廢棄處理過程。

采用吸收凈化法可結(jié)合瀝青煙氣的各項(xiàng)具體情況（溫度、壓降、處理量等）設(shè)計(jì)合適的吸收設(shè)備。板式吸收塔塔內(nèi)有多塊板式分離部件，是一種適宜的吸收設(shè)備。工作時(shí)，水從塔頂部進(jìn)入，順?biāo)逑蛳轮鸺壛飨拢瑸r青煙氣從塔底部引入向上逐級穿過塔板，瀝青煙氣和水在塔板上充分接觸進(jìn)行吸收、傳熱。

2.2 過濾法

過濾法是利用多孔介質(zhì)，與瀝青煙氣中焦油細(xì)霧粒相碰撞而將煙氣中焦油細(xì)霧粒吸附下來凈化煙氣的一種方法。從原理的角度出發(fā)，該方法也屬于是吸附法。該煙氣凈化療法在當(dāng)前應(yīng)用最廣泛的一種瀝青煙氣處理方法，同時(shí)在防水行業(yè)也得到了廣泛應(yīng)用。填料若為過濾介質(zhì)，通常是依照0.1×30mm的規(guī)格按一定密度編縱而成。從使用要求的角度出發(fā)，可將其分成三類，分別是高效型、標(biāo)準(zhǔn)型及高穿透型等，為起到良好的使用網(wǎng)疊成的條形或盤形閥塊，其目的是完成處理煙氣。絲網(wǎng)除霧器，即填料層，它是一種有效的氣液分離裝置，在多個(gè)領(lǐng)域行業(yè)都得到了規(guī)范應(yīng)用，包括冶金、醫(yī)藥、化工等行業(yè)。

2.3 吸附凈化法

吸附凈化法是用多孔固體（吸附濾料）將流體（氣體或液體）混合物中的一種或多種組分積聚或凝縮在表面，達(dá)到分離目的的操作。若按吸附濾料表面與吸附質(zhì)之間作用力標(biāo)準(zhǔn)來劃分，可將其分為兩類，即化學(xué)吸附和物理吸附。在瀝青煙氣處理中，吸附凈化屬于物理吸附。物理吸附也被稱為“范德華力”，其形成主要依靠分子間相互作用。其特征是屬于可逆過程，吸附劑與吸附質(zhì)之間無需化學(xué)作用。通常情況下物理吸附不受溫度因素的干擾，然而隨著溫度的升高，吸附量也呈下降趨勢，由此可知，在吸附凈化前為提高凈化效果，可先冷凝處理瀝青煙氣[1]。對于吸附凈化法而言，選用適宜的吸附濾料是重中之重。良好的吸附濾料應(yīng)滿足以下條件：再生特性和耐磨能力良好，能夠更快適應(yīng)酸、堿、水、高溫；選擇性豐富多樣，更有利于凈化一種或幾種污染物；吸附容量較大等。

固定床式吸附器是瀝青煙氣吸附凈化法中的主要設(shè)備，通常是圓柱形立式結(jié)構(gòu)，內(nèi)置孔板或格板，濾料在其上放置，瀝青煙氣通過容器，再穿過濾料間隙，經(jīng)過吸附處理，最終排出或者進(jìn)入下一道工序。固定床式吸附器的設(shè)計(jì)計(jì)算主要考慮了兩個(gè)方面：一是吸附平衡；二是吸附速率，但影響這兩個(gè)方面的因素有很多，包括透過曲線的形狀、傳質(zhì)區(qū)大小、到達(dá)破點(diǎn)的時(shí)間等等，這些因素都會不同程度上影響到最終的設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果，極其復(fù)雜?？偠灾?，吸附凈化法較為適宜應(yīng)用在大氣量、低濃度氣態(tài)污染物的治理中，具有設(shè)備要求簡單的優(yōu)勢。

2.4 燃燒法

燃燒法是在專用的加熱爐焚燒瀝青煙氣，高溫焚燒一段時(shí)間后，能夠較為徹底的凈化瀝青煙氣。該方法通常被應(yīng)用在氧化瀝青裝置的尾氣處理中，其存在運(yùn)行成本高、設(shè)備投資大等弊端，并且存在很大安全隱患。

2.5 其他方法

瀝青煙氣的處理方法多種多樣，除了上述幾種處理方法外，還有幾種常見的處理方法，具體如下：

①機(jī)械分離法：采取向?yàn)r青煙氣噴蒸汽或者水霧措施，將煙氣顆粒直徑增大，然后在旋風(fēng)除塵器或者沉降室中分離氣體與顆粒，如此便將瀝青煙氣中的粉塵有效凈化了。

②靜電捕集法：雖然瀝青中存在比電阻，但其比電阻適宜，并不會對金屬產(chǎn)生腐蝕作用，經(jīng)捕集后，其會呈液體，如此便實(shí)現(xiàn)了瀝青煙氣凈化目的。[2]

③冷凝法：對瀝青煙氣采取冷凝措施處理，將其霧粒粒徑增加，從而實(shí)現(xiàn)凈化瀝青煙氣目的。但該方法通常不會被單獨(dú)采用，一般都會和其它至少一種凈化方法協(xié)同采納使用。

3 吸收凈化法在改性瀝青生產(chǎn)裝置中的應(yīng)用

油港作業(yè)部瀝青車間擔(dān)負(fù)著改性瀝青的生產(chǎn)等任務(wù)，年平均生產(chǎn)改性瀝青200罐左右。合格的改性瀝青產(chǎn)品需要在罐內(nèi)高溫（185～195℃）發(fā)育約40h。改性瀝青生產(chǎn)是車間產(chǎn)生瀝青煙氣的主要原因，改性瀝青裝置也是瀝青煙氣最為集中的部位。

3.1 工藝選擇

改性瀝青生產(chǎn)、發(fā)育過程中產(chǎn)生的改性瀝青煙氣量比較少，加熱爐區(qū)本就有可循環(huán)利用的循環(huán)水池，且煤渣水有利于吸收進(jìn)化瀝青煙氣。而使用活性炭來吸附瀝青煙氣成本很高，直接引入鍋爐燃燒又存在很大的安全隱患。綜合考慮車間改性瀝青煙氣的排放量、環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)、溫度、經(jīng)濟(jì)實(shí)用等因素，最終選擇了以水洗凈化吸收法來處理改性瀝青煙氣。吸收凈化設(shè)備的選擇為水洗塔（見圖1，不含圖中虛線中的部分）。

整個(gè)煙氣處理裝置主要包括了煙氣收集和煙氣吸收兩大部分。引風(fēng)機(jī)用于收集瀝青煙氣，水洗塔用于煙氣吸收凈化。啟動生產(chǎn)或者罐內(nèi)瀝青保溫發(fā)育時(shí)，啟動引風(fēng)機(jī)，將罐內(nèi)高溫瀝青煙氣引至爐區(qū)的水洗罐，循環(huán)水泵不斷將水送至水洗罐中，凈化后的氣體排入大氣，廢水排入沉降池。工藝流程見圖2。

該工藝所需設(shè)備簡單，具有制造、安裝都較為容易的優(yōu)勢。處理煙氣的工藝流程為工作時(shí)水從塔頂部導(dǎo)入，由水封液位控制器控制在塔底部形成一段水封液位。同時(shí)，瀝青煙氣從塔的中部導(dǎo)入進(jìn)入水封層與水充分接觸，達(dá)到凈化目的。凈化后的煙氣從塔頂部排出，而污水從塔底導(dǎo)出循環(huán)使用。水洗塔結(jié)構(gòu)如圖3所示。

3.2 存在的問題

在實(shí)際使用過程中，高溫瀝青煙氣在煙道中冷凝，產(chǎn)生含有油污的冷凝水。引風(fēng)機(jī)工作時(shí)，冷凝水被抽入引風(fēng)機(jī)。長時(shí)間運(yùn)行后，冷凝水從引風(fēng)機(jī)溢出，造成設(shè)備損壞，流出的污水給周邊環(huán)境造成二次污染，達(dá)不到保護(hù)環(huán)境的初衷。

3.3 改造方案

為了解決這一問題，根據(jù)車間改性瀝青煙氣的排放量和經(jīng)濟(jì)實(shí)用的因素，決定在引風(fēng)機(jī)入口處增加一個(gè)2m3的分液罐來進(jìn)行氣液分離。如圖1所示，在改性罐與引風(fēng)機(jī)之間添加一個(gè)中間罐（圖1中虛線方框內(nèi)所示），瀝青煙氣從罐的中部導(dǎo)入，在入口上方添加2塊層板，使煙氣中的水汽冷凝流到罐的下部，較干燥的煙氣從罐的頂部進(jìn)入引風(fēng)機(jī)，冷凝水從罐底排往污水處理系統(tǒng)。

3.4 實(shí)施效果

經(jīng)過改造后，氣液分離塔能夠很好的將瀝青煙氣與冷凝污水分離開來，消除了冷凝污水進(jìn)入引風(fēng)機(jī)內(nèi)損壞設(shè)備的隱患，也解決了溢流污水造成二次污染的問題。改性瀝青煙氣處理系統(tǒng)長期運(yùn)行，大大減少了生產(chǎn)現(xiàn)場的煙氣，員工在操作過程中出現(xiàn)的刺鼻、刺眼癥狀基本消失，極大的改善了員工的操作環(huán)境，同時(shí)也減少了對周邊大氣的污染。

4 結(jié)語

瀝青煙氣的處理方法多種多樣，但最終目的都是使煙氣排放達(dá)到國家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)結(jié)合自身各項(xiàng)實(shí)際情況，綜合分析各方案優(yōu)劣，合理確定最優(yōu)瀝青煙氣處理方法。

企業(yè)應(yīng)視環(huán)保為自身的一種社會責(zé)任，而不是一種壓力或者負(fù)擔(dān)。為更好的符合環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，企業(yè)應(yīng)與時(shí)俱進(jìn)，不斷的開展技術(shù)創(chuàng)新和流程再造升級，提高自身核心競爭力，從而提升企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，促進(jìn)自身的長遠(yuǎn)可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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