煤制甲醇生產(chǎn)過程中的揮發(fā)性有機(jī)廢氣VOCS治理工藝解析

張超 李建生

摘 要：煤制甲醇行業(yè)的揮發(fā)性有機(jī)廢氣VOCS主要為儲罐呼吸和裝車產(chǎn)生的含甲醇廢氣，主要成分為甲醇、非甲烷總烴（二甲醚以及其他烷烴類）。國內(nèi)外比較常見的處理含甲醇廢氣的單一工藝技術(shù)和組合工藝技術(shù)。

關(guān)鍵詞：煤制甲醇;揮發(fā)性有機(jī)廢氣;冷凝;吸附

根據(jù)國務(wù)院印發(fā)的《打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)三年行動計劃》，揮發(fā)性有機(jī)廢氣VOCS治理屬于大氣污染治理的重點項目，其中煤制甲醇行業(yè)的揮發(fā)性有機(jī)廢氣（VOCS）更是治理的重中之重?，F(xiàn)就甲醇廢氣VOCs治理工藝進(jìn)行介紹分析，以供參考。

1 含甲醇廢氣VOCS治理工藝

煤制甲醇生產(chǎn)過程中的揮發(fā)性有機(jī)廢氣VOCS主要為儲罐呼吸和裝車產(chǎn)生的含甲醇廢氣，主要成分為甲醇、非甲烷總烴（二甲醚以及其他烷烴類）。目前國內(nèi)外比較常見的處理含甲醇廢氣的工藝技術(shù)主要有以下幾種：

1.1 物理吸附或物理過濾

最常見的方法為碳床吸附過濾，即采用活性炭作為吸附過濾的載體，將廢氣中的甲醇分子吸附，從而起到凈化的作用。另外，采用物理吸附的方式將消耗活性炭，產(chǎn)生危險廢物。活性炭再生、更換及廢活性炭處置會產(chǎn)生額外的費用。

1.2 溶劑吸收

根據(jù)甲醇特性，甲醇和水屬于互溶體，即常溫常壓下，甲醇在水溶液中可以以任意比例互溶。由于甲醇和水的“相似相溶”特性，而空氣在水中的溶解度極低，理論上可利用水作為溶劑吸收空氣中的甲醇。根據(jù)甲醇水溶液的氣液平衡原理，理論上水溶液中甲醇濃度低至一定程度后，其氣相空間的甲醇含量大大降低，但實際運行很難達(dá)到國家要求的排放限值。

1.3 冷凝回收

由于揮發(fā)性有機(jī)物都有其特定的沸點和凝點，理論上只要將溫度降低至一定程度，即可將低于空氣沸點的有機(jī)物先冷凝下來從而達(dá)到分離的效果。

在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，甲醇的沸點為64.7℃，凝固點為-97℃，遠(yuǎn)低于空氣的沸點。根據(jù)簡單估算，將本項目中收集的廢氣冷至-65～-70℃可使廢氣中的甲醇含量達(dá)到接近規(guī)定的限值。因此，采用冷凝的方案可以滿足要求，同時可以回收甲醇，創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益。

1.4 氧化焚燒

焚燒也是目前作為VOC廢氣的主要處理措施之一。幾乎所有的揮發(fā)性有機(jī)物均可以被氧化和燃燒，所以該方法可以滿足處理要求。無法回收甲醇，還會導(dǎo)致CO2排放量的增加。目前焚燒常見的方式主要有：燃燒爐直接燃燒法;熱氧化爐氧化燃燒法;催化氧化法;光化學(xué)氧化法;等離子氧化法等。

考慮到煤制甲醇行業(yè)裝置區(qū)為防爆區(qū)域，而氧化焚燒法工藝中均含有明火設(shè)備，根據(jù)《石油化工企業(yè)設(shè)計防火規(guī)范》中對安全距離（不小于40m）要求，治理設(shè)施的布置需充分考慮安全因素。

2 組合治理工藝

目前，國內(nèi)VOCS廢氣治理行業(yè)存在技術(shù)不成熟、治理效果差，治理不達(dá)標(biāo)等問題，多地政府環(huán)境主管部門已出臺文件，不允許采用吸附、水洗、UV光解等單一治理技術(shù)進(jìn)行VOSS治理，因此在選擇治理煤制甲醇行業(yè)有機(jī)廢氣時，應(yīng)優(yōu)先選擇組合治理工藝。

2.1 VOCs廢氣前處理工藝

目前，國內(nèi)煤制甲醇行業(yè)應(yīng)用較為廣泛的VOCs前處理工藝主要為冷凝及水洗吸收。冷凝法處理VOCS時，可在不影響生產(chǎn)裝置安全生產(chǎn)的前提下，可充分利用自有冷源，以達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

2.2 VOCs廢氣后處理工藝

目前，國內(nèi)石化行業(yè)應(yīng)用較為廣泛的VOCs后處理工藝分別為活性炭吸附及水洗吸收。

3 甲醇廢氣處理工藝比較

煤制甲醇行業(yè)甲醇廢氣VOCs成分較復(fù)雜，僅通過單一的技術(shù)路線很難實現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放的要求。需選擇兩種或多種工藝組合進(jìn)行處理，實現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。幾種常見組合工藝路線的主要優(yōu)缺點詳見下表：

現(xiàn)代煤化工行業(yè)具有規(guī)模大、設(shè)備多、生產(chǎn)線長、產(chǎn)品路線多樣等特點，煤制甲醇作為現(xiàn)代煤化工的產(chǎn)業(yè)鏈上游，含甲醇廢氣的VOCS治理具有非常重要的意義。企業(yè)可根據(jù)自身實際情況選擇高效經(jīng)濟(jì)的治理工藝，實現(xiàn)穩(wěn)定發(fā)展，達(dá)標(biāo)排放。