瀝青儲運過程廢氣治理技術(shù)研究

何中秋

摘 要：瀝青從生產(chǎn)、儲存到運輸?shù)恼麄€過程都會排放大量有毒有害廢氣，但傳統(tǒng)的瀝青治理只注重生產(chǎn)階段，在儲運過程中沒有加強廢氣治理。基于此，文章將從瀝青儲運過程中廢氣的影響出發(fā)，研究瀝青儲運過程廢氣治理和抑制技術(shù)，以期為瀝青儲運過程廢氣的有效治理提供參考。

關(guān)鍵詞：瀝青廢氣;儲運過程;治理技術(shù)

中圖分類號：TU57 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-1064（2021）12--03

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.12.038

在我國環(huán)境保護、節(jié)能降耗的政策方針下，環(huán)境治理達到了前所未有的新高度，因此，要從多方面、全方位地考慮并實踐治理措施，而瀝青從加工生產(chǎn)到儲運的過程中都會產(chǎn)生廢氣，加強儲運過程的廢氣治理已經(jīng)刻不容緩。

1 瀝青儲運過程廢氣的影響

瀝青廢氣治理主要分為兩個階段。前一個階段是從廢氣產(chǎn)生的源頭治理，也就是在生產(chǎn)環(huán)節(jié)通過先進的技術(shù)工藝、材料設(shè)備、科學(xué)管理，增強對瀝青廢氣排放的治理控制。后一個階段則是在存儲和運輸過程中控制，盡可能消除瀝青廢氣。前期階段雖然是治理廢氣的最佳方式，但受限于人員、技術(shù)、設(shè)備等條件，很難完全消除廢氣，仍然有20%～40%的廢氣排放存在，這就要求在瀝青儲運過程中進行有效治理。

瀝青的特性決定了其在儲運過程中多以高溫恒溫儲罐為主，而在加熱高溫條件下，瀝青分子會與氧氣發(fā)生平行順序反應(yīng)，即裂解和縮合反應(yīng)。裂解反應(yīng)是瀝青產(chǎn)生煙氣的主要原因，這些煙氣排放后會與大氣中的成分發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，增加污染氣體和地表臭氧濃度，造成環(huán)境污染。瀝青煙氣本身也會刺激人體，使人產(chǎn)生頭痛、心悸、視力模糊等癥狀，威脅人體健康，因此，加強瀝青儲運過程的廢氣治理勢在必行。

2 瀝青儲運過程廢氣治理技術(shù)

瀝青廢氣主要以粒徑在0.1 μm～1.0 μm的霧粒、VOCs為主，在生產(chǎn)制造中以成熟的VOC治理技術(shù)為主，在儲運過程中要結(jié)合儲運的特點采取相應(yīng)的治理技術(shù)?，F(xiàn)階段，瀝青儲運過程廢氣治理技術(shù)包括低溫柴油吸收法、三級冷凝法、堿液脫硫法、活性炭吸附法等技術(shù)。

2.1 低溫柴油吸收法

低溫柴油吸收法采用低溫柴油吸收、脫硫與烴濃度均化、蓄熱氧化技術(shù)的聯(lián)合配置，通過專門的設(shè)備裝置治理廢氣。整個廢氣治理裝置包括壓縮機、低溫柴油吸收塔、制冷集成系統(tǒng)、脫硫反應(yīng)器、蓄熱氧化反應(yīng)器等，如圖1所示。

瀝青儲運過程中，利用低溫柴油吸收的廢氣治理工藝流程從廢氣提壓開始，進入低溫柴油吸收和脫硫設(shè)備中處理，經(jīng)過冷卻降溫吸收，在壓縮機和富油泵的驅(qū)動下進行柴油儲罐。低溫柴油可以吸收大量油氣并脫除部分硫化物和氫化物，廢氣在脫硫處理后進入氫濃度均化罐中進行濃度均勻化處理，這時廢氣總烴濃度可降至4 000 mg/m3以下，再進入三床蓄熱氧化反應(yīng)器進行高溫氧化處理，在800 ℃左右的氧化室內(nèi)使廢氣中的污染物氧化為二氧化碳和水，最后經(jīng)由排氣筒排放至大氣中，實現(xiàn)有效治理。此裝置的優(yōu)勢在于其溫度可以滿足反應(yīng)要求，在正常運行過程中無需補充熱量，只有開車階段才會加熱[1]。

此裝置在處理中可配有壓力、溫度、流量、VOCs濃度等監(jiān)控儀表系統(tǒng)，在質(zhì)量安全方面可設(shè)置VOCs濃度超高停車保護系統(tǒng)，而在運行中也需考慮儲運的穩(wěn)定性和便捷性，可以通過信息化系統(tǒng)控制。從實踐經(jīng)驗看，此方法可以控制瀝青濃度，油氣回收率達到70%，苯、甲苯、二甲苯去除率接近100%，基本實現(xiàn)了VOCs的極限排放，凈化氣各項指標(biāo)遠低于相關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)。不過，此裝置閥門切換頻次較高，對密封和耐腐蝕性要求嚴格，需要密封性能好、耐高溫、耐腐蝕的閥門作為支撐。

2.2 三級冷凝法

瀝青儲運過程中廢氣治理的原理，是利用相關(guān)裝置將廢氣中的VOCs等有毒有害物質(zhì)分離出來，使氣體排放符合規(guī)定，并在此基礎(chǔ)上將回收的油氣再次利用。相比低溫柴油吸收法，三級冷凝法更為簡單。

在整個裝置中，所有設(shè)備皆處在同一區(qū)域，先將瀝青中的苯和水通過一級冷卻至8 ℃左右，凝集進入收集罐當(dāng)中，然后在二級冷卻處理中將水和油的混合物冷卻至﹣30 ℃，5 ℃時苯就會凝固，在﹣30 ℃狀態(tài)下，可以回收99%的苯，將水汽和苯冷凍晶體回收至收集罐，而油氣在﹣30 ℃狀態(tài)下會呈現(xiàn)液化態(tài)，90%的油氣也可以收集。其余油氣和苯則進入三級冷凝器，將溫度降至﹣80 ℃，油氣包含的烴基本液化，也可收集。經(jīng)過三級冷凝之后的氣體等待回溫或加熱至10 ℃左右便可排放，之前收集的氣液可以用于壓縮機加熱作用，可以提高治理效率并降低能耗。

三級冷凝法的優(yōu)勢在于其能耗較為理想，苯和油氣混合的處理較好。三級冷凝法的關(guān)鍵是制冷劑的選用，一般來說，一二級制冷多使用丙烯作為制冷劑，三級則使用乙烯作為制冷劑。在運行過程中，要對相關(guān)設(shè)備進行除霜處理，通過增加系統(tǒng)壓降或降低盤管傳熱，減少凝結(jié)。不過，三級冷凝法實際運用效果并不理想，以VOCs為例，其回收率為83%～85%，出口位置非甲烷總烴濃度為32 g/m3，不符合國家排放標(biāo)準(zhǔn)。這是因為當(dāng)前國內(nèi)排放指標(biāo)要求極為嚴格，三級冷凝法在瀝青儲運過程中的廢氣治理上存在設(shè)備、技術(shù)問題，出現(xiàn)故障時，維修改造較為困難，很多設(shè)備都是帶病運行，難以滿足排放要求，因此，需要與其他技術(shù)方法配合，或是在瀝青生產(chǎn)階段進一步加強相關(guān)污染物的治理[2]。

2.3 堿液脫硫法

堿液脫硫法利用瀝青廢氣中能夠溶于堿液的硫化物性質(zhì)處理污染物質(zhì)，實現(xiàn)對相關(guān)硫化物的回收利用。一般來說，堿液脫硫法的裝置系統(tǒng)會增加堿液與廢氣的接觸面積，提高吸收效率。其運作流程較為簡單，在廢氣經(jīng)過壓縮機排入堿液裝置中，兩者相互接觸發(fā)生反應(yīng)，從而實現(xiàn)脫硫。不過，堿液脫硫法受限于瀝青的高溫儲存條件，為保證安全，通常會增加運行成本，與其他處理技術(shù)一同使用。

2.4 活性炭吸附法

活性炭吸附法多用于工業(yè)廢水處理，在瀝青廢氣上也有一定治理效果，通過小顆?；蚨嗫孜镔|(zhì)對瀝青廢氣中的微粒進行濃縮富集，達到廢氣治理的效果?；钚蕴课窖b置較為簡單，以吸附塔和吸收塔為主，配以吸收劑供給、真空泵等，如圖2所示。瀝青廢氣進入吸附塔后與其中的活性炭接觸，之后便會通過吸附塔排放，中間無需其他過程[3]。

活性炭吸附的關(guān)鍵在于吸附劑的選用，要具有較強的吸附能力，還需滿足瀝青儲運過程中的高溫環(huán)境，在經(jīng)濟成本上也應(yīng)考慮重復(fù)利用的次數(shù)，目前活性炭、煅后焦、氧化鋁等吸附劑都可運用在瀝青廢氣治理中，具有良好的吸附效果。但是，活性炭吸附法在瀝青儲運過程中存在一個問題，尤其是在運輸階段，由于活性炭吸附需要良好的接觸面積和吸附時間，如果儲運時間較短，活性炭吸附的效果不理想，廢氣與吸附劑的富集接觸不到位，吸附能力無法充分發(fā)揮。

2.5 燃燒處理技術(shù)

燃燒處理的基本原理就是通過利用揮發(fā)性有機物的可燃性使其充分燃燒殆盡，將瀝青廢氣收集或送入專門的燃燒室內(nèi)，并設(shè)定適宜的溫度以及過量空氣，使其發(fā)生燃燒，從而將揮發(fā)性有機物分解為水和二氧化碳。燃燒處理常與吸附催化一同進行，能夠針對低濃度、大風(fēng)量的低溫低揮發(fā)性有機物，雖然極大地減少廢氣處理的時間，但是對于輔助燃料方面有著一定要求，能耗投入并未顯著降低。

2.6 生物降解處理技術(shù)

生物降解處理瀝青廢氣沒有任何副產(chǎn)品或新的污染源產(chǎn)生，其原理是在水、微生物和氧氣的作用下通過微生物代謝分解氧化污染物，實現(xiàn)凈化氣體的目的，此種方式在發(fā)達國家的瀝青廢氣治理中已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。

生物降解包括濾池法、滴濾池法和洗滌法。濾池法屬于生物膜處理方式，主要針對異戊烷、丙烷、乙醇等特定烷烴類化合物;滴濾池也屬于生物膜處理，在反應(yīng)裝置中發(fā)生吸收和講解，與濾池法相比相關(guān)條件更容易控制，對各類廢氣都有著顯著的處理效果;洗滌法屬于活性淤泥處理方式，瀝青廢氣從生物洗滌設(shè)備底部進入，與填料液體接觸后排出，污染物便會被液體吸收。此方法可以通過控制調(diào)節(jié)噴射方式提供專門的液體，處理多種污染物都有著良好的適用性。

生物降解處理的優(yōu)勢在于化學(xué)過程簡單、無二次污染、吸收后還可以循環(huán)利用，技術(shù)和設(shè)施也較為簡單，在投入和維護上比較方便。缺點在于面對復(fù)雜混合類的廢氣污染物時生物處理難以徹底，生物降解效率直線下降，只有針對瀝青廢氣的特點設(shè)計才能有效處理，這使得生物降解難以大規(guī)模應(yīng)用，只是在面對特殊瀝青廢氣時才有高質(zhì)量的表現(xiàn)[4]。

3 瀝青儲運過程廢氣抑制技術(shù)

3.1 改性技術(shù)

廢氣抑制技術(shù)是在瀝青廢氣治理前處理廢氣，可以運用在瀝青儲運過程中，對于鋪路施工中產(chǎn)生的瀝青煙氣也有一定的抑制效果。改性技術(shù)就是通過向瀝青煙氣中加入添加劑抑制瀝青，實現(xiàn)較好的凈味抑煙效果。這些添加劑與瀝青廢氣中的部分微粒、硫化物發(fā)生反應(yīng)，生成不易揮發(fā)的物質(zhì)，達到抑制瀝青廢氣的效果。

例如，Bitufresh瀝青凈味劑、SBS改性劑等就是將小分子物質(zhì)固定，實現(xiàn)抑煙效果。一般來說，在瀝青廢氣治理中會使用多種添加劑，以避免單一添加劑對瀝青的影響[5]。

3.2 溫拌技術(shù)

瀝青廢氣治理的關(guān)鍵在于其中的有毒有害物質(zhì)，高溫加熱是使這些物質(zhì)揮發(fā)的重要原因，瀝青本身無法消除這些物質(zhì)，可以通過降低溫度抑制煙氣揮發(fā)。通過溫拌瀝青混合料的拌和，可以使瀝青廢氣減少30%以上。現(xiàn)階段，我國公路建設(shè)中的瀝青路面逐步使用溫拌瀝青混合料進行施工。不過，在瀝青儲運過程中的拌和及抑制溫度仍然存在技術(shù)難點，需要進一步研究。

3.3 乳化技術(shù)

乳化抑制與堿液脫硫法類似，是將瀝青中微小的顆粒溶于帶有乳化劑的水溶液中，通常與溫拌技術(shù)一同使用，在降低溫度的同時抑制煙氣排放，但是其在路面瀝青使用上并不理想。

3.4 物理凈化

通過改良瀝青儲罐結(jié)構(gòu)增設(shè)煙氣收集或處理裝置是一種簡單且便捷的方式。常與冷凝過濾處理方法一同使用。在瀝青儲罐口處布置羅茨風(fēng)機，并將瀝青儲罐通氣孔與瀝青煙氣收集通道相互連接，在冷凝過濾吸附處理以及羅茨風(fēng)機的負壓作用下，瀝青煙氣便會得到收集，從管道進入冷凝吸附凈化處理裝置，經(jīng)處理過后的瀝青煙氣會被再次排入到瀝青攪拌缸內(nèi)，調(diào)整儲罐結(jié)構(gòu)能夠便于廢氣處理技術(shù)的應(yīng)用，通過組合的方式高效處理瀝青廢氣，可以降低瀝青廢氣的排放。也可以在攪拌缸放料口安裝收塵罩，將攪拌缸放料口半封閉處理，并在收塵罩內(nèi)設(shè)置管道，將管道與瀝青攪拌設(shè)備的除塵系統(tǒng)相連，在工作時，攪拌缸內(nèi)的瀝青煙氣及粉塵便會隨著氣體流動通過煙道排入除塵設(shè)備當(dāng)中[6]。

4 結(jié)語

在瀝青加熱升溫、使用及儲存的過程中，會在瀝青攪拌設(shè)備、瀝青儲存罐口等處散發(fā)大量瀝青廢氣。如果瀝青廢氣得不到有效處理，會造成環(huán)境污染，嚴重影響了工人的身體健康。嚴格控制瀝青廢氣，對瀝青廢氣進行凈化治理，使其排放滿足環(huán)保要求和健康要求具有重要意義。

因此，要借鑒先進科學(xué)技術(shù)，加強對瀝青廢氣處理方法的研究，瀝青在儲存運輸階段生成的廢氣依然要結(jié)合生產(chǎn)階段瀝青廢氣治理的方式優(yōu)化和改良，分析現(xiàn)階段儲運過程瀝青廢氣治理和抑制方法，可以深入了解各類治理技術(shù)的優(yōu)缺點，通過多種治理技術(shù)結(jié)合與進一步研究改良，充分發(fā)揮廢氣治理效果。

參考文獻

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