化工有機廢氣處理方法研究

朱 文，王雪雪

（1.陜西思益建設工程有限責任公司，陜西西安 710000；2.陜西思盟節(jié)能工程科技有限責任公司，陜西西安 710018）

現(xiàn)階段，我國的化工行業(yè)得到了飛速的發(fā)展，但在化工生產(chǎn)過程中，有機廢氣的大量排放對自然環(huán)境與人身安全造成了極大的影響，面對這一問題，在減少有機廢氣排放量的基礎上，通過采用合適技術對有機廢氣進行凈化，成為當前化工行業(yè)VOCs廢氣處理關鍵性問題。

1 化工有機廢氣的主要來源

近年來，我國的化工行業(yè)得到了有效的發(fā)展，盡管給人們的生產(chǎn)生活帶來了極大的便利，但由于化工生產(chǎn)往往會涉及大量的較為復雜的化學反應，這就使得諸多具備毒、不易溶解、易燃易爆等特點的化學廢氣產(chǎn)生。

1.1 石油裂解

現(xiàn)階段，化工生產(chǎn)過程中應用的諸如醇、烴、醛、酸等物質(zhì)，所用的原料大多是通過石油裂解所得到的，在石油裂解過程中往往會產(chǎn)生大量的廢氣，比方說，原油在裂解爐、催化重整爐等設備內(nèi)進行反應時，熱解、裂化過程中會產(chǎn)生一定的有機廢氣，同時，在原料及產(chǎn)品儲存、運輸過程中，由于有機物閃點低，可揮發(fā)性強，如果未采取相應的處理措施，必然會導致空氣污染問題的出現(xiàn)。

1.2 化工生產(chǎn)

在進行化工生產(chǎn)的過程中，除石油裂解外，化工生產(chǎn)同樣會產(chǎn)生諸多的化工廢氣。比方說，在生產(chǎn)過程中，各類反應器、分離器、凈化設備、儲槽等設備的運行中都會產(chǎn)生大量的有機廢氣，同時，在進行化工生產(chǎn)過程中，若原材料為烴、醇、醛、醚、酯類有機物質(zhì)，那么在一些特殊設備中，這些原料同樣會產(chǎn)生諸如烴、醇、醛、醚、酯等有機廢氣[1]。

2 化工有機廢氣的處理方法

在化工生產(chǎn)過程中，將會產(chǎn)生大量的廢氣，其中往往包含著有機化合物、無機化合物、大分子顆粒物等物質(zhì)，其中不可溶的有機化合物廢氣處理難度最大。有機廢氣的主要成分包括苯乙烯、乙酸乙酯、甲醛、油霧、樹脂、苯、甲苯、二甲苯等物質(zhì)，這些物質(zhì)會在多方面威脅人們的身體健康，比方說，苯類有機物就會對人們的中樞神經(jīng)造成危害、苯酸類有機物將會導致人體細胞蛋白質(zhì)發(fā)生凝固變形，進而出現(xiàn)全身中毒的癥狀。現(xiàn)階段，應用吸收法、吸附法、熱破壞法等方式，對化工有機廢氣進行有效處理已經(jīng)成為一項極為重要的工作。

2.1 吸收法

吸收法是當前處理化工行業(yè)有機廢氣過程中最為常用的一種方法，在實際應用過程中，吸收法的工作原理是有機廢氣中的某些物質(zhì)極性與吸收液中某些液體的極性相似，使得有機廢氣在通過吸收液時，極性相似的物質(zhì)將會被吸收液溶解吸收，這一技術方法具備操作簡單、成本偏低等優(yōu)點。需要注意的是，在選擇吸收液的過程中，相關工作人員需要明確有機廢氣中的組成物質(zhì)屬于極性氣體還是非極性氣體，以便為有機廢氣選擇合適的吸收液，若所需要吸收的有機廢氣極性極強，為節(jié)約廢氣吸收成本，可以選擇水或者其他具有極性的液體作為回收液，同時，由于當前大部分化工廢氣為混合物，現(xiàn)階段，為提高有毒有害物質(zhì)的吸收率，可以在考慮到廢氣組成成分的基礎上，選擇一些不會發(fā)生反應的物質(zhì)組成混合液，吸收廢氣中的不同物質(zhì)，從而達到提高廢氣吸收效率的目的。比方說，當前大部分化工企業(yè)在采用吸收法吸收化工廢氣的過程中，其吸收液主要是由水、表面活性劑，或者采用幾種高沸點有機溶劑等組成的混合液，這種混合液在實際應用過程中，能夠有效吸廢氣中的有機物質(zhì)[2]。

2.2 吸附法

吸附法是處理化工廢氣的一種有效物理方法，其主要作用機理是利用活性炭、氧化鋁、分子篩沸石、大孔樹脂等具有吸附性的物質(zhì)吸附有機廢氣中的固體微粒，從而達到降低空氣中懸浮顆粒物總量的目的，由于這種方式不需要其他物質(zhì)與有機廢氣中的物質(zhì)進行化學反應，所以不會產(chǎn)生其他廢氣。在實際應用過程中，吸附劑的性能預期表面積和表面孔徑的大小之間存在著直接的聯(lián)系，一般情況下，吸附劑的表面積越大，其吸附效果越好，但在實際吸附工作開展的過程中，為節(jié)約吸附成本，在選擇吸附劑表面積的過程中，需要在明確有機廢氣主要成分以及各成分含量的基礎上，選擇合適尺寸的吸附劑，同時，由于不同吸附劑表面孔徑能夠吸附的微粒尺寸有所不同，因此，現(xiàn)階段，在選擇吸附劑孔徑的過程中，相關工作人員需要明確有機廢氣中有機分子質(zhì)量大小，并為分子量較大的廢氣選擇微粒尺寸相對較大的吸附劑，以便進一步提升吸附工作的效率。

2.3 熱破壞法

熱破壞法是一種通過在高溫或者加熱條件下，令毒性較大的有機廢氣，分解成毒性較低或者無毒物質(zhì)，降低其排放危害的技術方法，常見的熱破壞法包括直接燃燒法、RTO、RCO、換熱式催化燃燒等方法。在當前的應用過程中，由于熱破壞法具備操作相對簡單、僅需對廢氣進行加熱處理、處理成本偏低等優(yōu)點，使得這種技術方法在當前化工有機廢氣處理過程中也是一種較為常見的處理方法。但需要注意的是，在進行有機廢氣處理的過程中，若化工廢氣中氮氧化合物的含量較高，那么要盡量避免用熱破壞法對其進行處理，同時，在部分廢氣處理過程中，為提升廢氣處理的速率，往往需要一些金屬作為反應催化劑，為提升催化劑的使用效果，避免催化速率過慢或過快導致有毒廢氣逸散到反應場所周邊，影響工作人員的身體健康，應用這一技術方法的相關工作人員需要具備較高的技術水平?，F(xiàn)階段，為在兼顧廢氣處理質(zhì)量的同時，保證處理工作的經(jīng)濟性，RTO蓄熱式氧化爐成為開展熱破壞法的主要工作設備。

2.4 生物處理法

近年來，隨著科學技術的不斷發(fā)展，生物處理法作為一種利用菌群對有機物進行分解，降低化工廢氣對環(huán)境不利影響的有機廢氣處理技術受到了人們的廣泛關注。在實際應用過程中，化工企業(yè)可以選擇脫硫菌、脫氮菌等特定的菌群對廢氣中某些有機物進行分解，由于處理化工廢氣的菌群主要使用有機廢棄物為養(yǎng)料進行繁殖，所以在應用過程中，這種廢氣處理方法不僅有效節(jié)約了廢氣處理工作的成本，還具備較為突出的環(huán)保優(yōu)勢。但需要注意的是，在應用生物處理法凈化化工廢氣中有機物的過程中，由于其主要操作設備包括生物濾池、生物滴濾塔等，使得這一技術的應用前期投入較大，但由于這一技術在后續(xù)應用過程中，具備綠色環(huán)保的優(yōu)勢，因此在后續(xù)我國微生物研究得到進一步提升后，這一技術將會能夠更好地發(fā)揮自身優(yōu)勢。

2.5 膜隔離技術

膜隔離技術是一種利用膜將不同粒徑的有機分子進行分離的技術，在實際應用過程中，不僅能夠降低化工廢氣中污染物的濃度，還能通過將某些有機分子進行收集再利用，近年來，由于我國膜滲透技術的有效發(fā)展，這一技術已經(jīng)被部分化工企業(yè)應用到了化工生產(chǎn)過程中?，F(xiàn)階段，膜隔離技術中應用的隔膜類似于一種半透膜，經(jīng)過膜過濾后的廢氣物質(zhì)具備較高的純凈度，具備較高的再利用價值；但需要注意的是由于各類有機分子經(jīng)過隔膜的過程中，受膜孔徑與廢氣有機分子粒徑之間存在一定差別的影響，膜堵塞問題出現(xiàn)的概率極大，同時由于這類膜的制造成本相對較高，在膜堵塞率較高的情況下需要及時更換隔膜，這就極大提升了化工廢氣的處理成本，因此，在實際應用過程中，需要在明確化工廢氣主要成分以及各成分具體粒徑的基礎上，選擇合適的隔膜，為廢氣處理工作質(zhì)量的提升提供助力[3]。

2.6 放電等離子體技術

放電等離子體技術的應用原理是在高壓放電情況下，化工廢氣中將會產(chǎn)生高能電子以及N、O、OH等活性離子，同時，化工廢氣中諸如C—C、C—H等化學鍵將會斷裂，斷裂的化學鍵將會與有機廢氣中的H、F、Cl等原子進行置換，產(chǎn)生諸如水、二氧化碳等無毒無害的物質(zhì)，進而達到保護自然環(huán)境的目的。在實際應用過程中，這一技術具備廢氣處理所需時間較短、操作難度較低等優(yōu)點，因此，在當前的社會發(fā)展過程中，這一技術的推廣價值相對較高。

2.7 光催化氧化法

光催化氧化法的應用原理是，在正常光照條件下，氧化鋅、二氧化鈦、硫化鎘等半導體物質(zhì)將會產(chǎn)生自由基活性物質(zhì)，具備較強的氧化性。在常溫常壓條件下，這些半導體物質(zhì)與化工廢氣進行接觸，可以將類似含氯化合物、苯以及同系物等具有較高毒性的物質(zhì)轉(zhuǎn)化為無毒或低毒的無機物，在實際應用過程中，光催化氧化法具備廢氣處理效率高、處理生成產(chǎn)物回收難度低等優(yōu)點。

2.8 綜合處理法

綜合處理法是一種對上述處理技術進行綜合應用的化工廢氣處理方法，在實際應用過程中具備能夠最大限度處理掉化工廢氣中各類會對環(huán)境造成污染的物質(zhì)，保護自然環(huán)境與人身安全的優(yōu)點。現(xiàn)階段，在實際應用這一技術的過程中，相關工作人員需要在考慮到有機廢氣的主要成分、化工企業(yè)處理廢氣的預計成本等方面因素的基礎上，對任意處理方法進行組合，以便提升廢氣處理質(zhì)量，降低廢氣處理成本。舉例來說，江蘇某橡膠制品工廠在處理其化工廢氣的過程中，在考慮到自身廢氣中物質(zhì)種類后，選擇的廢氣處理方法就是綜合應用吸收、吸附以及放電等離子技術，從而達到保證廢氣在排放到空氣時，污染物含量不僅能夠滿足GB 27632—2011《橡膠制品工業(yè)污染排放標準》的要求，還能滿足DB 32/3151—2016《江蘇省化學工業(yè)揮發(fā)性有機物排放標準》的要求。

3 結束語

在當前的生產(chǎn)生活過程中，化工廢氣的存在不僅會對自然環(huán)境與人體健康造成危害，還會影響社會經(jīng)濟的穩(wěn)定發(fā)展，因此，提高對化工廢氣的關注度，及時應用合理的方式對其進行處理成了一項極為必要的工作。