精細(xì)化工行業(yè)有機(jī)廢氣的治理措施

劉玥垠(南京源恒環(huán)境研究所有限公司，江蘇 南京 210000)

0 引言

環(huán)境保護(hù)工作中，處理有機(jī)廢氣是重要的工作項(xiàng)目之一。環(huán)保部門加強(qiáng)對(duì)廢氣處理技術(shù)的了解，提高廢氣處理的質(zhì)量，進(jìn)而達(dá)到環(huán)境保護(hù)的目的，為人們的生活創(chuàng)造更好的環(huán)境。本文對(duì)環(huán)境工程中有機(jī)廢氣處理技術(shù)運(yùn)用進(jìn)行分析，希望能夠?yàn)橛嘘P(guān)單位提供參考。

1 有機(jī)廢氣的概念與影響

有機(jī)廢氣的成份一般有非甲烷總烴、含氧化合物、鹵代烴、含氮化合物、含硫化合物。中國(guó)在制造領(lǐng)域非常強(qiáng)大，但同時(shí)國(guó)內(nèi)每年的有機(jī)廢氣排放量高達(dá)兩千萬(wàn)噸，這個(gè)數(shù)值超過(guò)了二氧化硫、氮氧化物和粉塵的每年排放，而有機(jī)廢氣的不當(dāng)釋放對(duì)整個(gè)生態(tài)環(huán)境造成了很負(fù)面的影響。經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展的同時(shí)，人們對(duì)生活條件的原則不斷加強(qiáng)。在這方面，中國(guó)已經(jīng)在“十三五”規(guī)劃中將相關(guān)(例如有機(jī)廢氣處理)的法律規(guī)定引入有關(guān)行業(yè)，制定了各種處理方案，這些成為了相關(guān)制造業(yè)必須重視環(huán)境保護(hù)工作的理由，同時(shí)也是產(chǎn)業(yè)提高自身經(jīng)濟(jì)效益的必要條件[1]。

2 精細(xì)化工生產(chǎn)過(guò)程中有機(jī)廢氣排放源頭

在精細(xì)化工生產(chǎn)過(guò)程中，有機(jī)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，如：生產(chǎn)裝置泄漏、裝卸車泄漏、設(shè)備管閥不嚴(yán)密、停工維修放空、油污池散逸等無(wú)組織排放。從精細(xì)化工生產(chǎn)企業(yè)的整體有機(jī)廢氣排放量來(lái)看，存在無(wú)組織有機(jī)廢氣的排放，且不容易及時(shí)有效處理。

2.1 有機(jī)廢氣的有組織排放源

在精細(xì)化工生產(chǎn)過(guò)程中，有組織的排放源基本是生產(chǎn)裝置等，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(dòng)區(qū)間，便于企業(yè)大氣污染物治理團(tuán)隊(duì)為其安裝氣體收集、處理設(shè)備，進(jìn)行統(tǒng)一處理后達(dá)標(biāo)排放。在我國(guó)正規(guī)的精細(xì)化工生產(chǎn)企業(yè)加工線上，有組織排放源的有機(jī)廢氣治理已經(jīng)基本成熟，對(duì)大氣環(huán)境的污染影響已經(jīng)被大幅度降低。

2.2 有機(jī)廢氣的無(wú)組織排放源

在精細(xì)化工生產(chǎn)過(guò)程中，除去生產(chǎn)裝置等有組織排放源外，還有很多無(wú)組織排放源，這些排放源的有機(jī)廢氣沒(méi)有固定的氣體污染物組成，排放量波動(dòng)區(qū)間過(guò)大，難以進(jìn)行有效地收集和處理，是導(dǎo)致精細(xì)化工生產(chǎn)企業(yè)有機(jī)廢氣污染影響存在的重要原因。精細(xì)化工生產(chǎn)企業(yè)的無(wú)組織排放源也是“十三五”期間有機(jī)廢氣治理的主要對(duì)象。

2.2.1 設(shè)備密封處泄漏導(dǎo)致有機(jī)廢氣排放

在精細(xì)化工生產(chǎn)企業(yè)的加工生產(chǎn)過(guò)程中，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)品泄漏，避免造成原材料的浪費(fèi)和污染物的泄漏。但在實(shí)際生產(chǎn)加工過(guò)程中，設(shè)備的密封處并不能實(shí)現(xiàn)全過(guò)程無(wú)泄漏，由于各種原因?qū)е碌呐?、冒、滴、漏現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，這部分無(wú)組織排放源的排放量不容小覷。

2.2.2 污水、冷卻水中有機(jī)廢氣散逸

在精細(xì)化工生產(chǎn)過(guò)程中，污水需要集中處理后達(dá)標(biāo)排放。在污水的集中、處理過(guò)程中，各個(gè)污水處理池基本處于露天狀態(tài)，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(jī)物能夠全程進(jìn)行揮發(fā)逸散。在精細(xì)化工生產(chǎn)過(guò)程中，冷卻是不可或缺的輔助環(huán)節(jié)。正常情況下，冷卻水與原材料、產(chǎn)物是不直接接觸的。但當(dāng)設(shè)備存在泄漏問(wèn)題時(shí)，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(jìn)入汽提等環(huán)節(jié)，進(jìn)而逸散進(jìn)入大氣環(huán)境，形成無(wú)組織排放效果。

3 有機(jī)廢氣的處理措施

在精細(xì)化工行業(yè)中，在有機(jī)合成反應(yīng)和離心提純等工作環(huán)境下會(huì)制造出揮發(fā)性有機(jī)廢物，同時(shí)伴有有機(jī)物儲(chǔ)罐的無(wú)組織揮發(fā)。

3.1 固有的精細(xì)化工有機(jī)廢氣處理手段

有機(jī)廢氣在具有不同的產(chǎn)生根源的同時(shí)，每種有機(jī)廢氣的構(gòu)造非常繁復(fù)。碳?xì)浠衔铩⒋碱惢衔锖兔杨惢衔锒际墙?jīng)常出現(xiàn)的有機(jī)廢氣的主要組成成分。因此不可能只采取一個(gè)辦法來(lái)處理全部精細(xì)化工有機(jī)廢氣，因?yàn)橥环N物質(zhì)，也會(huì)在其空氣流通量和濃度相異的情況下發(fā)生各種變化，所以需要采取相應(yīng)的手段。當(dāng)前環(huán)境下，有機(jī)廢氣的凈化手段主要有通常包括有價(jià)溶劑的回收技術(shù)和有機(jī)廢氣分子的分解技術(shù)。例如結(jié)合使用濃縮和燃燒技術(shù)，處理大量低濃度的有機(jī)廢棄來(lái)降低有關(guān)投資成本。

3.2 現(xiàn)代的精細(xì)化工有機(jī)廢氣處理手段

結(jié)合使用RCO(催化式燃燒)、RTO(蓄熱式燃燒)手段，基于精細(xì)化工有機(jī)廢氣的物理和化學(xué)特性，對(duì)它進(jìn)行完整處理。例如利用精細(xì)化工有機(jī)廢氣本身的溶解度和沸點(diǎn)，就能以更少的能耗采取正確的方法完成處理工作。如果采用變溫、變壓吸附法回收溶劑，則主要根據(jù)公司的生產(chǎn)情況選擇相應(yīng)的吸附方法，以下主要介紹其中的兩種：(1)活性炭吸附是精細(xì)化工有機(jī)廢氣回收的通常手段。在現(xiàn)階段，它一般使用諸如：環(huán)境溫度、環(huán)境壓力、選擇性吸附劑以及選擇性滲透膜之類的手段對(duì)有機(jī)廢氣進(jìn)行吸附處理。(2)精細(xì)化工有機(jī)廢氣的去除方法包括蓄熱式熱氧化等相關(guān)技術(shù)手段。有害有機(jī)物轉(zhuǎn)化為無(wú)害的二氧化碳和水的主要原因是處理過(guò)程中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)或生化反應(yīng)，例如處理過(guò)程受到了熱、催化劑或微生物的影響。

4 精細(xì)化工有機(jī)廢氣的主要處理方法

4.1 廢氣吸附法

廢氣吸附根據(jù)物理和化學(xué)的一系列變化過(guò)程，經(jīng)吸附劑對(duì)污染物進(jìn)行處理來(lái)實(shí)現(xiàn)有機(jī)廢氣的純化。當(dāng)有機(jī)廢氣處于的濃度低的狀態(tài)時(shí)，使用吸附法成效更強(qiáng)，同時(shí)吸附的手段不適合直接被直接使用來(lái)處理高濃度的有機(jī)廢氣。此時(shí)應(yīng)該通過(guò)冷凝等方法處理后，再利用這種技術(shù)凈化廢氣[2]。當(dāng)前化工廠進(jìn)行廢氣凈化處理時(shí)，在精細(xì)化工有機(jī)廢氣純化時(shí)，經(jīng)常使用無(wú)機(jī)或有機(jī)吸附劑，表面積大、再生性高、熱穩(wěn)定性及化學(xué)穩(wěn)定性好的吸附量大的吸附劑最受歡迎。當(dāng)今廢物凈化時(shí)所能采用的吸附劑有很多種，例如活性炭就是其中一種凈化材料。

采用吸附方法可以更全面地處理有機(jī)廢氣。吸附的過(guò)程無(wú)需利用深冷高壓裝置即能實(shí)現(xiàn)回收可再次利用成分的目標(biāo)。而且，該方法在設(shè)備和操作上都要求簡(jiǎn)單，并且具有高度自動(dòng)化，因此不會(huì)發(fā)生二次污染。

利用活性炭進(jìn)行吸附，可以凈化各個(gè)種類的濃度不高的有機(jī)廢氣。顯示進(jìn)行吸附的過(guò)程，活性炭和氣體接觸的瞬間就開(kāi)始起作用。然而使用活性炭吸附廢氣中的污染物有一些不足之處，例如活性炭的吸附容量不大，吸附易飽和，它的消耗較大，但吸附力卻沒(méi)有相應(yīng)的強(qiáng)大，因此需要一定時(shí)間增加廢氣的吸附量，且時(shí)間過(guò)長(zhǎng)的情況下單位活性炭將降低吸附的質(zhì)量。同時(shí)，吸附的目標(biāo)物專一性也是在吸附過(guò)程中需要特別注意的關(guān)鍵點(diǎn)。在吸附混合廢氣的情況下，活性炭的吸附力就不太好。由于要處理的廢氣的物質(zhì)分子大小和所使用的活性炭孔洞尺寸不相適應(yīng)，從而引發(fā)解吸的發(fā)生，這種情況也是有的。

4.2 廢氣吸收法

吸收法以使有機(jī)廢氣與有機(jī)溶劑完全接觸，并使吸收劑完全吸收有機(jī)廢氣的污染成分為原則。吸收劑一般通過(guò)物理或化學(xué)的變化反應(yīng)達(dá)到有機(jī)廢氣的純化處理。污染成分被完全吸收后，可以經(jīng)由解吸的方法去除吸收劑內(nèi)的冗余污染物，再對(duì)整體做專門的清潔和回收。酸性溶液和純水等吸收劑較為常見(jiàn)。利用吸收劑進(jìn)行吸收的整個(gè)過(guò)程優(yōu)點(diǎn)是它創(chuàng)造了一個(gè)閉環(huán)的系統(tǒng)，這種吸附工作系統(tǒng)采用先進(jìn)的運(yùn)行理論來(lái)減少人員在設(shè)備平穩(wěn)運(yùn)行過(guò)程中的手動(dòng)操作。

4.3 廢氣洗滌法

這種方法是指通過(guò)霧化噴淋系統(tǒng)將有機(jī)廢氣輸送到清洗塔，氣體通過(guò)填料床后，與洗滌液整體均勻接觸。結(jié)合排放物的污染成分的物理、化學(xué)特性，使用吸附或化學(xué)手段去除污染物質(zhì)并純化有機(jī)廢氣。此外，洗滌塔還具有冷卻、清潔、祛油等功能。

4.4 化工原材料儲(chǔ)罐有機(jī)逸散治理技術(shù)

在精細(xì)化工生產(chǎn)企業(yè)中，化工原材料儲(chǔ)罐是十分重要的原材料存儲(chǔ)裝置，化工原料蒸汽通過(guò)呼吸閥出現(xiàn)的逸散現(xiàn)象不僅對(duì)大氣環(huán)境造成了污染，還或多或少浪費(fèi)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，精細(xì)化工生產(chǎn)企業(yè)要重視對(duì)儲(chǔ)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(jìn)入大氣環(huán)境。目前，比較有效的儲(chǔ)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。

4.5 裝卸環(huán)節(jié)有機(jī)逸散治理技術(shù)

化工原材料和產(chǎn)品裝卸過(guò)程中，液體原材料蒸汽的產(chǎn)生、氣壓的變化導(dǎo)致的呼吸閥排氣現(xiàn)象幾乎不可避免。比如以石油煉化企業(yè)為例進(jìn)行分析，原料蒸汽中的輕烴成分能夠較空氣更快的通過(guò)有機(jī)膜，從而實(shí)現(xiàn)輕烴成分與空氣的分離，對(duì)輕烴成分進(jìn)行有效回收[3]。

4.6 污水處理場(chǎng)、冷卻水有機(jī)廢氣治理技術(shù)

污水成為有機(jī)廢氣無(wú)組織排放源頭之一的原因是敞開(kāi)式污水池建設(shè)方式，因此，精細(xì)化工生產(chǎn)企業(yè)可以考慮將污水的處理池進(jìn)行密閉處理，并加載氣體收集處理裝置，將污水散發(fā)出的有機(jī)廢氣進(jìn)行集中處理。冷卻水中攜帶的可有機(jī)廢氣量波動(dòng)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，降低冷卻水成為有機(jī)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(duì)高濃度有機(jī)廢氣時(shí)效果更佳。

5 結(jié)語(yǔ)

結(jié)合前文所述，精細(xì)化工廠產(chǎn)生的有機(jī)廢氣應(yīng)得到全面有效地控制處理，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的處理技術(shù)。如果最后產(chǎn)生的廢氣中污染物濃度較低，或者是廢氣本身可回收再利用，則要使用有機(jī)溶劑通過(guò)吸附方式進(jìn)行回收并在處理后排放。接觸燃燒和蓄熱式燃燒也能夠純化有機(jī)廢氣，并且進(jìn)行凈化時(shí)被放出的熱量能夠被再次使用。