煤化工行業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物治理新思路

孫卓慶

摘 要：近年來(lái)，我國(guó)大氣污染物治理取得較大成績(jī)，主要污染物排放指標(biāo)與排放總量持續(xù)下降，但大氣污染物中臭氧濃度始終呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，春夏季成為部分城市的首要污染物。經(jīng)研究分析，造成大氣污染物臭氧升高的主要原因?yàn)閾]發(fā)性有機(jī)物排放造成的，我國(guó)揮發(fā)性有機(jī)物排放兩大污染源主要集中在汽車運(yùn)輸行業(yè)及化工企業(yè)，石化企業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）治理已取得較大成果，但煤化工行業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物治理工作才剛剛起步，技術(shù)可行性、經(jīng)濟(jì)性、適用性存在較多問(wèn)題。本文通過(guò)統(tǒng)籌研究分析后，提出揮發(fā)性有機(jī)物治理新思路。

關(guān)鍵詞：煤化工;VOCs排放治理技術(shù);問(wèn)題與對(duì)策

《大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃》實(shí)施以來(lái)，全國(guó)環(huán)境空氣質(zhì)量持續(xù)改善，京津冀、長(zhǎng)三角、珠三角等重點(diǎn)區(qū)域PM2.5濃度下降30%以上，二氧化硫（SO2）、二氧化氮（NO2）、可吸入顆粒物（PM10）濃度也大幅下降，但 PM2.5 濃度仍處于高位，京津冀及周邊地區(qū)遠(yuǎn)超過(guò)國(guó)家環(huán)境空氣質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn);同時(shí)，重點(diǎn)區(qū)域O3濃度呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，尤其是在夏秋季已成為部分城市的首要污染物。

揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）是指在293.15K條件下蒸氣壓大于或等于10Pa，或者特定適用條件下具有相應(yīng)揮發(fā)性的除CH4、CO、CO2、H2CO3、金屬碳化物、金屬碳酸鹽和碳酸銨外，任何參加大氣光化學(xué)反應(yīng)的碳化合物。主要包括具有揮發(fā)性的非甲烷烴類（烷烴、烯烴、炔烴、芳香烴）、含氧有機(jī)化合物（醛、酮、醇、醚等）、鹵代烴、含氮有機(jī)化合物、含硫有機(jī)化合物等。

2017年9月13日，環(huán)境保護(hù)部、國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)、國(guó)家能源局等部委《關(guān)于〈“十三五”揮發(fā)性有機(jī)物污染防治工作方案〉的通知》要求全面實(shí)施石化行業(yè)達(dá)標(biāo)排放，石油煉制、石油化工、合成樹(shù)脂等行業(yè)應(yīng)嚴(yán)格按照排放標(biāo)準(zhǔn)要求，全面加強(qiáng)精細(xì)化管理，確保穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。

煤化工行業(yè)無(wú)組織排放源治理可以參照石油化工及石油煉制行業(yè)成熟可行的治理方案，有組織源涉及的工藝技術(shù)較為復(fù)雜、氣量較大需按照源頭控制與末端治理相結(jié)合的方式進(jìn)行治理。

1 控制技術(shù)選擇原則和方法

1.1 控制技術(shù)選擇原則

煤化工行業(yè)具有工藝復(fù)雜，生產(chǎn)工序多樣的特點(diǎn)，其排放的揮發(fā)性有機(jī)污染物涉及的物質(zhì)種類、排放環(huán)節(jié)眾多，以無(wú)組織排放為主等特點(diǎn)，導(dǎo)致在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，各個(gè)工序有機(jī)廢氣產(chǎn)生的風(fēng)量、濃度和所含有機(jī)物種類存在較大差異。因此有機(jī)廢氣處理工藝的選擇必須結(jié)合廢氣的規(guī)模、污染物種類和濃度、企業(yè)經(jīng)濟(jì)狀況等實(shí)際情況選擇適合的處理工藝，總體應(yīng)該遵循以下幾個(gè)原則。

①資源回收利用：結(jié)合有機(jī)廢氣的濃度和實(shí)際成分，盡量提高廢氣收集率，優(yōu)先選擇能夠?qū)U氣中有機(jī)物質(zhì)進(jìn)行回收利用的技術(shù)方案?；厥盏挠袡C(jī)物可以用于生產(chǎn)或出售，降低治理成本。

②處理達(dá)標(biāo)：項(xiàng)目建設(shè)應(yīng)按國(guó)家相關(guān)的基本建設(shè)程序或技術(shù)改造審批程序進(jìn)行，總體設(shè)計(jì)應(yīng)滿足《建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境保護(hù)設(shè)計(jì)規(guī)定》和《建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境保護(hù)管理?xiàng)l例》的規(guī)定。經(jīng)過(guò)治理后的廢氣排放應(yīng)符合《石油煉制工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB31570-2015）、《石油化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB31571-2015）中的相關(guān)規(guī)定，治理過(guò)程避免產(chǎn)生二次污染。

③效率穩(wěn)定：企業(yè)應(yīng)把治理設(shè)施作為生產(chǎn)系統(tǒng)的一部分進(jìn)行管理，應(yīng)根據(jù)待處理廢氣的參數(shù)和要求，選用適合企業(yè)實(shí)際、處理效率穩(wěn)定的廢氣處理技術(shù)。盡量選擇運(yùn)行、操作、維護(hù)及管理簡(jiǎn)便易行，自動(dòng)化程度高的技術(shù)方案，減少人為操作導(dǎo)致處理效果不穩(wěn)定的可能性。

④經(jīng)濟(jì)實(shí)用：在保證穩(wěn)定達(dá)到排放要求的基礎(chǔ)上，選擇與企業(yè)經(jīng)濟(jì)承受能力相適應(yīng)，建設(shè)成本和運(yùn)行成本較低，經(jīng)濟(jì)實(shí)用的技術(shù)工藝;建設(shè)中充分利用地形和可用場(chǎng)地面積，縮短廢氣管網(wǎng)長(zhǎng)度，降低廢氣處理能耗，節(jié)約成本。盡量采用經(jīng)濟(jì)節(jié)能型工藝設(shè)備，減少處理設(shè)施的數(shù)量。

1.2 可行控制技術(shù)選擇基本方法

首先對(duì)企業(yè)產(chǎn)生的有機(jī)廢氣的來(lái)源進(jìn)行分析，按照不同的確定的12個(gè)污染源項(xiàng)，對(duì)各源項(xiàng)產(chǎn)生氣量和濃度進(jìn)行測(cè)量，作為處理工藝選擇的基礎(chǔ)資料。

其次，根據(jù)《石油煉制工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB31570）、《石油化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB31571-2015）《石油化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB31571-2015）等石化行業(yè)污染物排放國(guó)標(biāo)和地標(biāo)要求，確定經(jīng)過(guò)處理后有機(jī)廢氣的排放濃度，再根據(jù)測(cè)量的濃度，計(jì)算有機(jī)廢氣處理工藝需要達(dá)到的處理效率，將可達(dá)到該處理效率的處理工藝作為備選。

最后，以適宜溫度范圍作為條件，再根據(jù)企業(yè)的實(shí)際情況，從備選方案中篩選建設(shè)成本、運(yùn)行成本、自動(dòng)化程度以及占地等各方面都適宜的有機(jī)廢氣工藝。

2 煤化工行業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物治理思路與方案

煤化工行業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物治理方案需按照差異性統(tǒng)籌考慮，既要達(dá)到治理效果與目的，同時(shí)又需要考慮治理項(xiàng)目的安全可靠性。

2.1 設(shè)備動(dòng)靜密封點(diǎn)泄漏VOCs可行控制技術(shù)

可根據(jù)企業(yè)生產(chǎn)情況，采用減少或改變?cè)O(shè)備密封點(diǎn)的方法來(lái)控制VOCs的無(wú)組織排放，比如對(duì)管線盡量采用焊接方法，減少法蘭連接，并采用高等級(jí)密封點(diǎn);對(duì)飽和蒸氣壓高的物料采用無(wú)動(dòng)密封的屏蔽泵;只要工藝符合要求，在確保安全的前提下，對(duì)所有開(kāi)口管線或開(kāi)口閥門加裝絲堵或盲板等。

2.2 有機(jī)液體儲(chǔ)存與調(diào)和揮發(fā)損失VOCs可行控制技術(shù)

有機(jī)液體儲(chǔ)存與調(diào)和揮發(fā)損失的VOCs排放主要受物料理化性質(zhì)、儲(chǔ)罐類型、附件選型、物料周轉(zhuǎn)量、物料溫度、環(huán)境條件、表面涂層等因素影響。針對(duì)其排放特點(diǎn)，可通過(guò)優(yōu)化罐型、優(yōu)化罐體設(shè)計(jì)等源頭控制措施和末端收集回收或者處置措施等手段共同控制VOCs的排放和治理。

末端治理需要考慮液體解析過(guò)程中釋放出的氣體，罐體呼吸閥排放由常壓變?yōu)樨?fù)壓，將有機(jī)液體中溶解的氣體解析量增加，其中有機(jī)液體合成過(guò)程中CO、H2、CH4與有機(jī)液體揮發(fā)物夾雜，該氣體易形成爆炸性氣體。

罐區(qū)末端回收設(shè)施的非甲烷總烴的控制效率需大于95%。針對(duì)化工行業(yè)的特點(diǎn)，為保證液體儲(chǔ)罐區(qū)廢氣處理后達(dá)標(biāo)排放，根據(jù)企業(yè)實(shí)際情況，優(yōu)先選擇冷凝回收法+膜分離技術(shù)+水吸收法+吸附法的組合工藝對(duì)有機(jī)物盡可能回收，降低揮發(fā)性有機(jī)污染物的排放。

2.3 廢水集輸、儲(chǔ)存、處理處置過(guò)程散逸VOCs可行控制技術(shù)

廢水集輸、儲(chǔ)存、處理處置過(guò)程散逸VOCs處理技術(shù)主要從全過(guò)程密閉運(yùn)輸和末端處置相結(jié)合考慮。用于輸送、儲(chǔ)存、處理含VOCs、惡臭污染物的廢水設(shè)施應(yīng)密閉，產(chǎn)生的廢水應(yīng)接至廢水回收或處理裝置集中處置。

根據(jù)廢氣的產(chǎn)生量、污染物的組分和性質(zhì)、溫度、壓力等因素，優(yōu)先選擇冷卻洗滌+活性炭吸附+脫附+燃燒法對(duì)收集的有機(jī)廢氣進(jìn)行處置，以保證廢氣的穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。

2.4 工藝有組織排放VOCs可行控制技術(shù)

煤化工行業(yè)最大有組織排放源為低溫甲醇洗裝置或與之相近工藝裝置排放尾氣，該尾氣主要成分為CO2和氮?dú)庖约皻怏w中夾帶的有機(jī)物（甲醇等），該尾氣氣量大，為揮發(fā)性有機(jī)物重點(diǎn)排放源，一般治理工藝均不適用該污染源治理。

由于該氣體不能采用焚燒方法削減VOCs排放，故該重點(diǎn)排放源優(yōu)先考慮源頭治理方案，即在源頭降低揮發(fā)性有機(jī)物夾帶量，之后采取洗滌+膜分離等治理工藝。

2.5 其他控制技術(shù)與思路

強(qiáng)化基礎(chǔ)管理、精細(xì)管理，杜絕人為因素造成的VOCs排放，定期對(duì)全廠范圍內(nèi)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)組織處理。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，煤化工行業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物治理剛剛起步，治理工藝繁雜，治理單位水平參差不齊。揮發(fā)性有機(jī)物治理不僅需要考慮工藝的可行性、經(jīng)濟(jì)性，而且要考慮治理方案和工藝的安全性。為此，煤化工行業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物治理需統(tǒng)籌綜合考慮后實(shí)施。

參考文獻(xiàn)：

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