石油煉化企業(yè)VOCs廢氣治理技術(shù)研究

肖靜 趙守環(huán) 劉文磊

摘 要：VOCs，volatile organic compounds的英文縮寫，中文名稱為揮發(fā)性有機物。VOCs通常指常溫狀態(tài)下沸點在50～260℃范圍內(nèi)的可揮發(fā)有機物，其中包括非甲烷碳氫化合物、鹵代烴和含氮、硫、氧有機物數(shù)個種類。VOCs一般具有以下特點：異味，有毒、有害、有刺激性、有致癌作用，是光化學煙霧的重要組成。本文從石油煉化過程中VOCs廢氣的產(chǎn)生環(huán)節(jié)入手，分析并探討石油煉化過程中VOCs廢氣的治理技術(shù)及應(yīng)用，希望可以為降低石油煉化企業(yè)VOCs廢氣排放量、改善大氣污染現(xiàn)狀提供一些思路。

關(guān)鍵詞：石油煉化;VOCs;治理技術(shù)

1 石油煉化加工過程中VOCs廢氣排放源頭

在石油煉化加工生產(chǎn)過程中，VOCs廢氣幾乎是全程排放，且大部分排放源頭并非有組織的排放，而是如生產(chǎn)裝置泄露、裝卸車泄露、設(shè)備管閥不嚴密、停工維修放空、油污池散逸等無組織排放。從石油煉化企業(yè)的整體VOCs廢氣排放量來看，無組織VOCs廢氣排放量并不小，且不容易及時有效的進行處理。

1.1 VOCs廢氣的有組織排放源

在石油煉化加工生產(chǎn)過程中，有組織的排放源基本是鍋爐、生產(chǎn)裝置加熱爐等，這些排放源產(chǎn)生的煙氣有一定的氣體污染物組成和排放量波動區(qū)間，便于企業(yè)大氣污染物治理團隊為其安裝氣體收集、處理設(shè)備，進行統(tǒng)一的煙氣處理后達標排放。在我國正規(guī)的石油煉化企業(yè)加工線上，有組織排放源的VOCs廢氣治理已經(jīng)基本成熟，對大氣環(huán)境的污染影響已經(jīng)被大幅度降低。

1.2 VOCs廢氣的無組織排放源

在石油煉化加工生產(chǎn)過程中，除去鍋爐、加熱爐等有組織排放源外，還有很多無組織排放源，這些排放源的VOCs廢氣沒有固定的氣體污染物組成，排放量波動區(qū)間過大，難以進行有效地收集和處理，是導致石油煉化企業(yè)VOCs廢氣污染影響居高不下的重要原因。石油煉化企業(yè)的無組織排放源也是“十三五”期間VOCs廢氣治理的主要對象。

1.2.1 焦化過程VOCs廢氣排放

焦化過程是石油煉化加工生產(chǎn)的重要過程之一，而VOCs廢氣是焦化裝置在切焦、冷焦、除焦過程中的常見產(chǎn)物，這些生產(chǎn)過程的VOCs廢氣無序排放是石油煉化企業(yè)VOCs廢氣污染的重要來源之一。在焦炭塔的放水冷焦、吹掃放空、水力除焦等過程中，焦化過程產(chǎn)生的含油、含硫化合物等成分復(fù)雜的廢氣會直接排放進大氣環(huán)境，沉淀池、污油池等環(huán)節(jié)逸散出的廢氣中含有較多的硫醇等污染物，都屬于VOCs廢氣范疇。

1.2.2 設(shè)備密封處泄露導致VOCs廢氣排放

在石油煉化企業(yè)的加工生產(chǎn)過程中，有很多設(shè)備中都設(shè)置有密封處，其目的在于防止石油等原材料、產(chǎn)品泄露，避免造成原材料的浪費和污染物的泄露。但在實際生產(chǎn)加工過程中，設(shè)備的密封處并不能實現(xiàn)全過程無泄漏，由于各種原因?qū)е碌呐?、冒、滴、漏現(xiàn)象時有發(fā)生，這部分無組織排放源的排放量不容小覷。比如：儲油罐的油蒸汽逸散，通常情況下儲油罐中儲存的液態(tài)油品，在白天受太陽炙烤時，儲油罐內(nèi)油溫隨著太陽輻射量的增加而升高，導致罐內(nèi)上層油品蒸發(fā)現(xiàn)象加劇，罐內(nèi)氣壓不斷升高，當罐內(nèi)壓強超過呼吸閥闕值時，為了保證儲油罐的安全，呼吸閥會自動開啟進行排氣，這時候就出現(xiàn)了油蒸汽的逸散排放。

1.2.3 有機液體裝卸、使用逸散

石油煉化企業(yè)在生產(chǎn)加工過程中，必然伴隨著原材料、產(chǎn)品的收發(fā)作業(yè)，在此過程中有部分油氣會逸散到大氣當中，形成無組織排放效果。比如：當儲油罐中進油時，隨著罐內(nèi)油量的增加，罐內(nèi)氣體所占據(jù)的空間快速減少，單位體積內(nèi)的氣體密度大幅度增加，當儲油罐內(nèi)的氣壓超過呼吸閥的闕值時，為了保證儲油罐本身的安全，呼吸閥會自動開啟進行排氣，這一過程必然伴隨著油蒸汽的逸散，對大氣環(huán)境造成一定量的污染。與此類似的是，當工人將油品從儲油罐向槽車內(nèi)灌裝時，也會有油蒸汽從槽車的減壓裝置、密封不嚴處逸散。

1.2.4 煉油污水、冷卻水中VOCs廢氣散逸

在石油煉化加工生產(chǎn)過程中，煉油污水需要集中處理后達標排放。在煉油污水的集中、處理過程中，各個污水處理池基本處于露天狀態(tài)，比如格柵、調(diào)節(jié)池、中和池、曝氣池等，這就使得污水中含有的可揮發(fā)、含硫、酚類有機物能夠全程進行揮發(fā)逸散。在石油煉化過程中，冷卻是不可或缺的輔助環(huán)節(jié)。正常情況下，冷卻水與石油煉化的原材料、產(chǎn)物是不直接接觸的，但當設(shè)備存在泄漏問題時，冷卻水就有可能帶走一部分原材料或產(chǎn)物，使得它們隨著冷卻水進入汽提等環(huán)節(jié)，進而逸散進入大氣環(huán)境，形成無組織排放效果。

2 石油煉化企業(yè)生產(chǎn)過程中VOCs廢氣的治理技術(shù)及應(yīng)用

VOCs作為具有揮發(fā)性的有機物，目前大氣污染治理領(lǐng)域中的主要治理技術(shù)可分為兩類，分別是回收法和破壞法，其中吸收、冷凝、吸附、膜分離等屬于回收法，高溫催化氧化、燃燒等屬于破壞法。以上兩類治理技術(shù)都能夠有效降低VOCs廢氣的排放量和污染程度，但前提是能夠正確應(yīng)用在石油煉化生產(chǎn)加工過程中，能夠有效收集到無組織排放的VOCs廢氣。

2.1 儲油罐VOCs逸散治理技術(shù)

在石油煉化企業(yè)中，儲油罐是十分重要的原材料存儲裝置，油蒸汽通過呼吸閥出現(xiàn)的逸散現(xiàn)象不僅對大氣環(huán)境造成了污染，還或多或少浪費了企業(yè)的生產(chǎn)原材料，造成企業(yè)的生產(chǎn)成本提高，因此，石油煉化企業(yè)要重視對儲油罐呼吸閥部分的治理工作，采用回收技術(shù)盡可能減少油蒸汽直接進入大氣環(huán)境。目前，比較有效的儲油罐呼吸閥油蒸汽逸散治理方式包括：呼吸閥聯(lián)通集氣裝置、更換為高效密封呼吸閥、采用高效雙密封形式呼吸閥、采用浮盤形式呼吸閥等。首先，儲油罐呼吸閥聯(lián)通集氣裝置，對儲油罐頂部呼吸閥口設(shè)置收集管道，將收集到的油蒸汽進行冷凝回收、活性炭吸附、膜分離等處理，使收集到的油品能夠重新參與進石油煉化生產(chǎn)加工過程，減少企業(yè)的原材料浪費量，減少VOCs氣體對大氣環(huán)境的污染和影響。其次，變更儲油罐呼吸閥形式，無論是采用高效密封呼吸閥，還是采用雙密封、浮盤式呼吸閥，目的都是減小油蒸汽通過密封處逸散的可能性，從源頭上減少VOCs廢氣的產(chǎn)生量。

2.2 裝卸環(huán)節(jié)VOCs逸散治理技術(shù)

從儲油罐到運油車的裝卸過程中，油蒸汽的產(chǎn)生、氣壓的變化導致的呼吸閥排氣現(xiàn)象幾乎不可避免，當前比較成熟的治理技術(shù)是裝載油氣回收裝置，通過冷凝回收、活性炭吸附、膜分離等技術(shù)來將逸散的油蒸汽重新轉(zhuǎn)為油品，減少裝卸過程中的原材料損失，降低VOCs逸散的總量。以膜分離技術(shù)為例，油蒸汽中的輕烴成分能夠較空氣更快的通過有機膜，從而實現(xiàn)輕烴成分與空氣的分離，對輕烴成分進行有效回收。除此外，柴油吸收是比較有效的治理油蒸汽逸散的技術(shù)。柴油能夠吸收大部分逸散出的油蒸汽，從而形成內(nèi)涵回收油氣、噴淋液體汽油的富集油品，這部分油品可以在壓力的輔助下重新返回儲油罐或運油車，重新參與石油煉化加工生產(chǎn)過程。

2.3 污水處理場、冷卻水VOCs廢氣治理技術(shù)

煉油污水成為VOCs廢氣無組織排放源頭之一的原因是敞開式污水池建設(shè)方式，因此，石油煉化企業(yè)可以考慮將煉油污水的處理池進行密閉處理，并加載氣體收集處理裝置，將污水散發(fā)出的VOCs廢氣進行集中處理。冷卻水中攜帶的可揮發(fā)性有機物量波動區(qū)間較大，建議在汽提環(huán)節(jié)的排氣口處添加氣體收集處理裝置，降低冷卻水成為VOCs廢氣逸散源頭的可能性。與油蒸汽逸散部分的治理技術(shù)相似，冷凝回收、活性炭吸附等回收技術(shù)和燃燒、高溫催化氧化等破壞性技術(shù)都可以參考使用，其中回收技術(shù)在面對高濃度VOCs廢氣時效果更佳。

3 結(jié)束語

在石油煉化加工生產(chǎn)過程中，會出現(xiàn)VOCs廢氣的環(huán)節(jié)有很多，會逸散出VOCs廢氣的材料遍布原材料、中間產(chǎn)物和最終產(chǎn)物，連煉油廢水、冷卻水中都有可能存在可揮發(fā)性有機物，成為產(chǎn)生VOCs廢氣的源頭。因此，石油煉化企業(yè)應(yīng)當積極改進傳統(tǒng)的VOCs廢氣治理方式，從有組織排放源頭控制轉(zhuǎn)向有組織、無組織源頭協(xié)同控制，最大程度上降低VOCs廢氣的排放量和污染程度，節(jié)約企業(yè)生產(chǎn)原材料，提高企業(yè)的經(jīng)濟效益、環(huán)保效益和社會效益。

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