石化企業(yè)VOCs廢氣治理技術研究

錢心怡 方瑩 朱峰

摘 要：石化企業(yè)VOCs廢氣排放源頭多和治理技術欠佳是目前的現(xiàn)狀，本文對石化企業(yè)VOCs廢氣治理技術和發(fā)展趨勢進行了分析，以期為石化企業(yè)廢氣治理技術提供理論指導。

關鍵詞：石化企業(yè);VOCs廢氣;治理技術;展望

1 VOCs廢氣治理技術

1.1 吸附法

吸附法是利用良好吸附性能的材料與VOCs廢氣中烴分子的親和作用對VOCs廢氣中的烴類進行吸附，當吸附劑達到飽和時，使用抽真空再生法或者惰性氣熱再生法對所吸附污染物進行解吸，處理后的吸附劑被再次利用。VOCs廢氣吸附材料主要有活性炭、分子篩和硅膠等，活性炭應用最為普遍，吸附法適用于處理氣流平穩(wěn)、成分單純和濃度較低的VOCs廢氣，去除率可達90%～90%，吸附法具有能耗小、工藝簡單、處理率高的優(yōu)點，是一種應用廣泛和容易推廣的VOCs廢氣處理技術，難點在于吸附劑飽和后的再生處理增加了運行成本和二次污染的風險，因此，新型吸附劑的研發(fā)制備和更加節(jié)能環(huán)保高效的脫附技術研發(fā)是吸附法研究的方向。[1]

1.2 吸收法

吸收法是利用低揮發(fā)溶劑和不揮發(fā)溶劑與VOCs廢氣中有機烴的親和性將有機烴從廢氣中吸收，再根據(jù)有機烴分子和吸收劑不同的物理性質將二者進行分離的技術，該技術在石油化工生產(chǎn)及貯運過程中普遍應用，適用于高壓力、高濃度、大氣量、低溫度等條件下的石化VOCs廢氣的處理并且處理率可以高達95%～98%，吸收法的處理效率主要由吸收劑性能和吸收處理設備水平?jīng)Q定，目前，應用比較普遍的吸收劑有煤油和柴油等。吸收法在應用的過程中需要頻繁更換吸收劑，導致操作過程比較復雜且成本較高，因此，新型吸收劑的研發(fā)和制備，吸收處理設備的優(yōu)化設計和制造是該技術研究的方向。

1.3 冷凝法

冷凝法的過程是將VOCs廢氣進行冷卻和加壓，使有機物達到過飽和狀態(tài)后發(fā)生冷凝并分離出來，該方法利用有機物質在不同溫度和壓力條件下的飽和度不同對VOCs廢氣中各組分進行分離，該方法在高沸點和高濃度VOCs廢氣的處理中比較適用，并且操作性強、過程容易控制，對VOCs廢氣的處理率可以達到50%～90%，目前主要用于化工行業(yè)油氣回收等，該方法需要設備提供高壓和低溫條件，在設備運行中需要定期對設備進行除霜，設備運行和維護的要求較高，由于加壓制冷設備特殊且能耗大，建設和運行成本較高，在實際VOCs廢氣處理中常與吸附法和吸收法聯(lián)合應用，以降低處理成本，冷凝法的研究方向包括冷凝法與其他處理方法的聯(lián)合應用和對處理系統(tǒng)的工藝穩(wěn)定優(yōu)化設計。[2]

1.4 膜分離法

膜分離法是利用VOCs廢氣中不同氣體組分在壓力下透過膜的能力不同使得VOCs廢氣中不同組分的氣體在膜的兩側富集，最終實現(xiàn)對VOCs廢氣進行分離的方法，該方法在天然氣的分離和提純方面非常適用，目前常用的分離膜材料是硅橡膠，常用的膜分離技術有蒸汽滲透、氣體膜分離和膜接觸器等。膜分離技術具有諸多優(yōu)點，尤其適用于高濃度、小流量的VOCs廢氣分離回收，膜分離技術設備成本高，膜元件造價較高且膜維護工作復雜，新型膜材料和分離系統(tǒng)的研發(fā)是該技術研究的熱點和難點。

2 VOCs降解技術

2.1 直接燃燒法

直接燃燒法是以VOCs廢氣作為燃料或助燃劑在高溫下進行燃燒的方法，直接燃燒法適用于VOCs廢氣中有機物質濃度高于爆炸上限的廢氣處理，該方法設備和操作都比較簡單，燃燒后處理率高達99%，尤其適用于無回收價值和高濃度的VOCs廢氣，主要用于煉油廠、油氣田放空氣體火炬以及石油化工廠瓦斯火炬等。

2.2 熱力燃燒法

熱力燃燒法是使用輔助燃料對VOCs廢氣進行燃燒凈化的處理方法，適用于當VOCs廢氣中的有機物含量低，無法依靠自身燃燒熱值持續(xù)燃燒的情況，焚燒爐是常用的熱力燃燒設備，焚燒爐結構簡單、設備成本低，廢氣處理率高，缺點是能耗高和容易產(chǎn)生二次污染，煉油廠氧化瀝青尾氣焚燒爐就屬于熱力燃燒處理裝置，在實際應用該技術時需要對VOCs廢氣的濃度及流量進行預處理，并且配備有完善的安全處理措施。

2.3 催化燃燒法

催化燃燒法又稱催化氧化法或無焰燃燒法，反應溫度為200～450℃，該方法是利用固體催化劑和氧氣的催化氧化活性將VOCs廢氣中的有機物轉化成H2O和CO2，實現(xiàn)凈化VOCs 廢氣的目的，催化燃燒法反應溫度遠低于直接燃燒法反應溫度，處理過程安全、無二次污染產(chǎn)生且能耗小，有機物的去除率高達99%以上。該方法適用于處理無回收價值和中濃度的VOCs廢氣，催化燃燒法的催化劑主要以貴金屬和稀土元素氧化物為主，其中貴金屬催化劑以其優(yōu)異的性能在應用中占主導地位，但是當有機物濃度超出一定范圍時會導致催化劑中毒。

2.4 蓄熱氧化法

蓄熱氧化法簡稱RTO，蓄熱氧化反應裝置由燃燒器、氣體切換閥門、燃燒室、蓄熱室、和控制系統(tǒng)等構成，蓄熱體裝于蓄熱室內(nèi)主要采用陶瓷材料，燃燒器安裝于燃燒室中，燃料可以使用油和天然氣等，燃燒室溫度通常為800℃～900℃，該方法能夠將VOCs廢氣中的有機物氧化成H2O和CO2，反應器在運行時，通過不斷變化VOCs廢氣通過蓄熱室的方向，蓄熱體對VOCs廢氣進行加熱并將燃燒熱量傳遞給蓄熱體。蓄熱法是VOCs廢氣降解技術中應用廣泛的一種處理方法，基本能夠處理各類VOCs廢氣，具有適用濃度低和處理量大的特點，也能處理含有少量固體顆粒和灰塵的廢氣，該方法在常壓下進行操作，因此占地面積大、處理系統(tǒng)需要配備大量閥組和氣流分布器。

3 展望

在石化企業(yè)VOCs廢氣治理中，應首從工業(yè)生產(chǎn)源頭進行減排，鼓勵對VOCs廢氣再利用，對高濃度VOCs廢氣應先利用吸收法和冷凝法回收利用，對中等濃度的VOCs廢氣應采用分離膜法和吸附法等回收利用，對低濃度有回收價值的VOCs廢氣可進行回收利用，對無回收價值的VOCs廢氣可采用破壞法進行徹底處理，然后達標排放。

參考文獻：

[1]王晶，王炳華，劉忠生，王海波.石化企業(yè)VOCs廢氣治理技術概述[J].當代化工，2017，11（46）：2338-2341+2345.

[2]方向晨.石油石化企業(yè)環(huán)境保護技術[M].北京：中國石化出版社，2016.