企業(yè)VOCs廢氣治理技術(shù)分析

張遠(yuǎn)軍

（惠州大亞灣經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)環(huán)保咨詢中心 516081）

0 前言

VOCs是指在正常溫度條件下，可揮發(fā)的固體和液體，并且相關(guān)物質(zhì)能夠參與光化學(xué)反應(yīng)，排放出大量廢氣，產(chǎn)生化學(xué)污染。對揮發(fā)性有機(jī)物VOCs廢氣進(jìn)行處理，利用先進(jìn)技術(shù)對相關(guān)問題進(jìn)行調(diào)整，是目前石油企業(yè)工作重點(diǎn)，也是踐行節(jié)能減排理念的必然選擇。技術(shù)應(yīng)用過程中，應(yīng)分析目前廢氣控制技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀，發(fā)現(xiàn)其中存在的主要問題，并且對廢氣處理技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用，提高關(guān)注力度，注重利用綜合治理措施，提升石油化工企業(yè)廢氣處理能力。

1 VOCs概述

1.1 VOCs簡介

VOCs主要指揮發(fā)性有機(jī)化合物，能夠在正常環(huán)境下出現(xiàn)揮發(fā)效應(yīng)，釋放出廢氣，加重空氣污染?；て髽I(yè)生產(chǎn)中，相關(guān)存儲設(shè)備和工業(yè)生產(chǎn)設(shè)施的應(yīng)用，會釋放出較多含量的有機(jī)化合物。工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，使得產(chǎn)品的精細(xì)化加工成為可能。企業(yè)生產(chǎn)過程更加注重對自然環(huán)境進(jìn)行保護(hù)，關(guān)注工業(yè)生產(chǎn)中廢氣的零排放，實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)的目標(biāo)[1]。

石油化工領(lǐng)域，VOCs的污染問題受到人們廣泛關(guān)注，相關(guān)污染引發(fā)霧霾天氣、使得局部空氣質(zhì)量下降，對人們的身體健康造成威脅，為有效治理相關(guān)污染問題，我國頒布了《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》，對VOCs的排放標(biāo)準(zhǔn)和治理問題進(jìn)行了規(guī)范，為環(huán)境保護(hù)作出貢獻(xiàn)。一直以來，治理揮發(fā)性有機(jī)化合物VOCs納入國家大氣管控的工作重點(diǎn)，政府相關(guān)部門已對此作出了詳細(xì)的規(guī)劃。

為降低石油化工行業(yè)揮發(fā)性有機(jī)化合物VOCs的排放量，應(yīng)注重加強(qiáng)廢氣控制，對廢氣治理中存在的主要問題進(jìn)行說明。目前，VOCs已經(jīng)成為空氣污染物的重要來源，需要對治理措施的應(yīng)用效果進(jìn)行分析，通過對不同廢氣處理技術(shù)的對比和分類，制定合理的治理方案，以期提升綜合治理能力。

1.2 VOCs治理問題

現(xiàn)階段，VOCs治理中存在的突出問題主要有以下幾點(diǎn)：

第一，監(jiān)管難度比較大。結(jié)合石油化工行業(yè)的實(shí)際情況來看，生產(chǎn)污染的來源比較復(fù)雜，可有工藝廢氣、燃燒煙氣、工業(yè)污水、灌裝泄漏、裝卸泄漏等十余種類型。同時，各類污染源背景下VOCs的排放量也存在很大差異，且均處在較高水平。這樣一來，相關(guān)部門及人員在開展VOCs監(jiān)管工作時，需要進(jìn)行大范圍、多角度的排查檢測，存在很大的任務(wù)壓力與工作難度[2]；第二，計(jì)量缺乏精準(zhǔn)性?，F(xiàn)階段，我國VOCs的相關(guān)計(jì)量規(guī)范并未達(dá)成統(tǒng)一，實(shí)踐中可用的檢測運(yùn)算方法有平均排放系數(shù)法、實(shí)際測量法等多種類型。對于同種污染源下的VOCs量級，不同運(yùn)算方法往往會得到不同的結(jié)果，且差異可能高達(dá)十倍乃至數(shù)十倍。在此背景下，相關(guān)計(jì)量活動勢必難以保證精準(zhǔn)穩(wěn)定，為VOCs的治理工作造成了很大阻礙；第三，處理效果不理想。在目前，我國相關(guān)學(xué)界、行業(yè)在VOCs的治理方式、評價標(biāo)準(zhǔn)上并未達(dá)成共識統(tǒng)一，使得不同企業(yè)在治理實(shí)踐上會采取出明顯差異的治理方案，其取得的最終效果自然也參差不齊。除此之外，缺乏性價比較高的VOCs治理方案，也是導(dǎo)致石化企業(yè)形成實(shí)踐差異的主要原因。

2 石化企業(yè)VOCs廢氣控制和減排途徑

2.1 實(shí)現(xiàn)源頭預(yù)防減排

在任何一個行業(yè)當(dāng)中，“追根溯源”都是安全管理、風(fēng)險治理的必要原則。因此，石化企業(yè)在VOCs廢氣治理的實(shí)踐工作中，也應(yīng)堅(jiān)持從源頭入手，施行有效的減排舉措。例如，閥門密封結(jié)構(gòu)的質(zhì)量不佳，是導(dǎo)致VOCs氣體泄漏的主要“元兇”之一。據(jù)相關(guān)調(diào)查顯示，我國石化企業(yè)的設(shè)備泄漏率在0.9%左右，而西方發(fā)達(dá)國家的設(shè)備泄漏率僅為0.2%3]。究其原因，主要是設(shè)備先進(jìn)水平的差異造成的。所以，石化企業(yè)應(yīng)及時做好設(shè)備的更新?lián)Q代，盡量選擇高質(zhì)量、高標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)口設(shè)備作為生產(chǎn)基礎(chǔ)，以此保證泵、閥門等結(jié)構(gòu)的密封質(zhì)量，將VOCs廢氣牢牢封鎖在工業(yè)容器當(dāng)中。

2.2 完成儲罐減排

通常情況下，儲罐的溫度應(yīng)控制在40℃左右。一旦儲罐溫度達(dá)到較高水平，其內(nèi)容物料將處在異常的溫度環(huán)境當(dāng)中，進(jìn)而產(chǎn)生蒸汽不平衡的現(xiàn)象，并引發(fā)VOCs油氣的大量排放。對此，可在儲罐結(jié)構(gòu)中增設(shè)出自動補(bǔ)氣系統(tǒng)、蒸汽平衡系統(tǒng)以及油氣回收裝置，以此實(shí)現(xiàn)儲罐溫度、油氣排放量的穩(wěn)定控制。據(jù)相關(guān)研究顯示，優(yōu)化后儲罐的減排能力可提高80%以上[4]。

2.3 過程控制減排

做好石化企業(yè)生產(chǎn)過程中的精細(xì)化管理，也能達(dá)到VOCs減排治理的效果。例如，可對儲料罐的配風(fēng)量、提料溫度進(jìn)行科學(xué)控制，進(jìn)而降低VOCs氣體的反應(yīng)產(chǎn)生量級。再如，可對切水質(zhì)量實(shí)施嚴(yán)格把關(guān)，杜絕水油混入的情況發(fā)生，也可達(dá)到VOCs減排的過程優(yōu)化效果。

2.4 基于吸附及吸收原理的處理技術(shù)

2.4.1 吸附再生技術(shù)

應(yīng)用吸附再生技術(shù)處理廢氣的過程中，應(yīng)重點(diǎn)對吸附材料進(jìn)行合理選擇，確保其與廢氣中的相應(yīng)物質(zhì)相互親和，從而將其吸附，實(shí)現(xiàn)對氣體的凈化。吸附劑并非能夠長期發(fā)揮作用，當(dāng)其飽和時，可采用抽真空的方式進(jìn)行處理，使內(nèi)部污染物被降解，為吸附劑作用的進(jìn)一步發(fā)揮奠定基礎(chǔ)。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)顯示，可用于吸附VOCs廢氣的材料，以活性炭、硅膠、分子篩最為常見，而三者之中，前者應(yīng)用最為廣泛。采用活性炭吸附VOCs廢氣，凈化有效率可達(dá)到90%左右。吸附再生技術(shù)處理VOCs廢氣，具有工藝簡單、使用便利、處理效果好的優(yōu)勢，因此具有一定的推廣價值，但由吸附材料飽和所導(dǎo)致的二次污染問題，仍需有關(guān)領(lǐng)域加以重視。

2.4.2 吸收法

吸收法同樣可用于處理石化企業(yè)VOCs廢氣，與吸附法不同，這一方法強(qiáng)調(diào)利用低揮發(fā)溶劑的作用，與有機(jī)烴分子相互親和，將其自廢氣中吸收，最終對其進(jìn)行分離，從而完成整個廢氣處理的過程。在石化企業(yè)的廢氣處理工作中，吸收法同樣較為常用，但往往應(yīng)用于化工生產(chǎn)以及產(chǎn)品貯運(yùn)的過程。石化企業(yè)中，部分VOCs廢氣具有濃度高、壓力大，且溫度低的特點(diǎn)，采用這一技術(shù)處理，有效率最高可達(dá)到98%。但需要注意的是，吸收法的應(yīng)用效果，受吸收劑性能以及所使用的設(shè)備影響較大。企業(yè)需頻繁對吸收劑進(jìn)行更換，方可取得良好的處理效果。受該特點(diǎn)的影響，如采取這一技術(shù)處理廢氣，成本通常較高。

2.5 基于壓力原理的處理技術(shù)

2.5.1 膜分離技術(shù)

膜分離技術(shù)，屬于石化企業(yè)處理VOCs廢氣常用的降解減排技術(shù)。在VOCs廢氣中，不同成分在壓力的作用下，透過膜的程度存在差異。而膜分離技術(shù)則可利用上述特點(diǎn)，對廢氣中的部分組分進(jìn)行分離，從而使其得到凈化以及提純。膜分離技術(shù)的使用效果，對膜材料的依賴性大，常用的硅橡膠材料，應(yīng)用效果已經(jīng)得到了認(rèn)可。這一技術(shù)的優(yōu)勢，主要在于分離率高，但其使用成本同樣較高。未來，研發(fā)新型的膜材料，是對技術(shù)進(jìn)行普及的關(guān)鍵。

2.5.2 冷凝回收技術(shù)

冷凝回收技術(shù)用于VOCs廢氣處理，強(qiáng)調(diào)對氣體進(jìn)行冷卻與加壓，通過該過程，使廢氣中的有機(jī)物逐漸達(dá)到過飽和的狀態(tài)，從而逐漸分離。利用此技術(shù)處理廢氣，需充分考慮到氣體的沸點(diǎn)、濃度等問題，如VOCs廢氣兩項(xiàng)指標(biāo)均較高，這一技術(shù)則較為實(shí)適用。冷凝回收技術(shù)的優(yōu)勢，主要在于操作性強(qiáng)，冷凝過程具有可控制性，但其廢氣處理有效率不盡人意，最低可達(dá)到50%。此外，該技術(shù)下，為達(dá)到制冷效果所需輔助的設(shè)備成本同樣較高，因此不建議使用。

2.6 基于燃燒原理的處理技術(shù)

2.6.1 蓄熱氧化工藝

蓄熱氧化工藝，又稱RTO，要求借助蓄熱氧化反應(yīng)裝置，對VOCs廢氣進(jìn)行處理。常見的蓄熱氧化反應(yīng)裝置，由燃燒器、燃燒室、蓄熱室、閥門等部分構(gòu)成，不同部分功能存在一定的差異。燃燒器一般存在于燃燒室中，功能在于為燃料的燃燒提供空間，室內(nèi)溫度一般為800℃～900℃。經(jīng)過燃燒處理后的VOCs廢氣，有機(jī)物可氧化，成為H2O與CO2。采用這一工藝處理廢氣，優(yōu)勢在于處理量大，效率高，且可同時將廢氣中的粉塵排除。但由于設(shè)備占地面積大，且維護(hù)復(fù)雜，因此石化企業(yè)仍需根據(jù)自身情況使用。

2.6.2 催化氧化技術(shù)

催化氧化技術(shù)，又稱催化燃燒技術(shù)，以及無焰燃燒技術(shù)。與蓄熱氧化工藝類似，此技術(shù)同樣強(qiáng)調(diào)利用高溫對廢氣進(jìn)行處理，但相對而言處理溫度較低，一般為200℃～450℃。經(jīng)過催化氧化技術(shù)處理的VOCs廢氣，同樣能夠形成H2O與CO2，從而得到凈化。這一技術(shù)的優(yōu)勢，主要體現(xiàn)在無污染方面，且對能源的需求量與消耗量均較低。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)顯示，利用此技術(shù)處理VOCs廢氣，有效率可達(dá)到99%乃至以上的水平。催化氧化過程，需借助催化劑而進(jìn)行，常用的催化劑多為貴金屬以及稀土元素。兩者之中，前者性能更佳。但使用時，無有機(jī)物濃度過高，則容易發(fā)生催化劑中毒的風(fēng)險。

2.6.3 熱力燃燒和直接燃燒工藝

熱力燃燒工藝，指的是將輔助材料應(yīng)用到廢氣處理過程中，通過燃燒的方式，對其進(jìn)行凈化的一項(xiàng)工藝。當(dāng)石化企業(yè)所排出的VOCs廢氣有機(jī)物含量低，且自身無法燃燒時，采用這一工藝處理，能夠取得較好的效果。熱力燃燒常用的設(shè)備，以焚燒爐為主，這一設(shè)備結(jié)構(gòu)相對簡單，且造價低，因此廢氣處理成本低廉，但在應(yīng)用技術(shù)時，應(yīng)做好安全措施，避免發(fā)生風(fēng)險。直接燃燒工藝，要求將助燃劑應(yīng)用到廢氣處理中，使廢氣燃燒，這一工藝處理VOCs廢氣的有效率可達(dá)到99%，應(yīng)用價值值得肯定。

2.7 生物處理技術(shù)

生物處理技術(shù)的原理在于利用微生物的降解功能，對VOCs廢氣進(jìn)行處理。微生物可作用于廢氣中的有機(jī)物，使其降解為小分子化合物，從而使氣體得到凈化。應(yīng)用這一技術(shù)時，如廢氣濃度過高，效果往往不盡人意。但處理濃度低的VOCs廢氣時，其能源消耗量較少，且具有穩(wěn)定性強(qiáng)、安全性高、無二次污染的優(yōu)勢，故可予以使用。但這一處理技術(shù)，同樣具有一定的缺陷，主要體現(xiàn)在處理不完全方面。因此需要注意，如氣體采用生物處理技術(shù)處理后，仍無法滿足國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，則需進(jìn)一步采用蓄熱氧化技術(shù)給予處理。

3 結(jié)論

綜上所述，本文對石化企業(yè)VOCs廢氣治理技術(shù)的分析，為相關(guān)領(lǐng)域提供了參考，有助于進(jìn)一步提高廢氣處理質(zhì)量，改善處理效果，使石化企業(yè)朝著綠色化方向發(fā)展。未來，企業(yè)需要在充分掌握不同VOCs廢氣治理技術(shù)原理的基礎(chǔ)上，根據(jù)自身情況，對各項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，為自身的長遠(yuǎn)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。