某煤制乙二醇VOCs排放現(xiàn)狀及治理技術(shù)分析

＊張偉輝

（山西華陽新材料科技集團有限公司 山西 045000）

1.揮發(fā)性有機物（VOCs）污染控制現(xiàn)狀

(1)揮發(fā)性有機物(VOCs)定義及特性

揮發(fā)性有機物（VOCs）主要指參與大氣光化學(xué)反應(yīng)的有機化合物的總稱。根據(jù)有機化合物化學(xué)結(jié)構(gòu)的不同分為8類：烷烴類、芳香烴類、烯烴類、鹵代烴類、酯類、醛類、酮類和其他化合物。VOCs最典型的共有特性是具有揮發(fā)性，更多危害是易于發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的特性：VOCs在空氣中可發(fā)生很多種化學(xué)反應(yīng)。

(2)揮發(fā)性有機物(VOCs)在環(huán)境中的危害

VOCs的環(huán)境影響根據(jù)作用對象分為對自然環(huán)境的影響和對生物體的影響。VOCs能和大氣中的氧化劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，在一定條件下生成以高濃度臭氧為主要特征的光化學(xué)煙霧；其氧化產(chǎn)物中二次有機氣溶膠是PM2.5的重要組成成分[1]，在不利氣象條件下易引發(fā)霧霾；氟氯烴類化合物會造成臭氧層空洞，導(dǎo)致進入地球的紫外線增加。

(3)揮發(fā)性有廢氣(VOCs)常用處理技術(shù)

目前，根據(jù)國內(nèi)外最新研究及實際應(yīng)用情況，揮發(fā)性有機廢氣常用處理方法總體而言分兩類：一類是回收法，另一類是消除法。

回收法主要包括：冷凝法、膜分離技術(shù)、碳吸附及吸收法等；消除法主要包括：催化燃燒、直接燃燒、等離子體法等[2]。

(4)我國VOCs污染控制政策要求及現(xiàn)狀

我國VOCs污染控制的政策體系已初步形成，相關(guān)工作正在開展。隨著《關(guān)于推進大氣污染聯(lián)防聯(lián)控工作改善區(qū)域空氣質(zhì)量的指導(dǎo)意見》《重點行業(yè)揮發(fā)性有機物削減行動計劃》等一些列文件制度的出臺，逐步規(guī)范了我國對工業(yè)企業(yè)VOCs綜合治理制度要求。

目前，我國VOCs排放形勢依舊嚴(yán)峻，治理工作依然薄弱，無組織排放問題突出、治污設(shè)施簡易低效等問題。

(5)山西省關(guān)于化工企業(yè)VOCs治理的相關(guān)要求

2017年至今，我國生態(tài)環(huán)境保護形勢日益嚴(yán)峻，揮發(fā)性有機物（VOCs）列入《大氣污染防治法》監(jiān)督管理范圍，各級生態(tài)環(huán)境保護主管部門提出對揮發(fā)性有機物（VOCs）限期進行整改治理的目標(biāo)要求。山西省人民政府印發(fā)《山西省大氣污染防治2017年行動計劃》要求：推進重點行業(yè)揮發(fā)性有機物（VOCs）綜合治理，嚴(yán)格按照《山西省重點行業(yè)揮發(fā)性有機物綜合治理方案》時間要求，順利完成揮發(fā)性有機物（VOCs）綜合治理工作目標(biāo)。同時，晉中市環(huán)保局下發(fā)了《晉中市2018年市城區(qū)揮發(fā)性有機物（VOCs）專項治理方案》。因此，公司決定對本企業(yè)乙二醇原料儲罐、裝車區(qū)及污水處理系統(tǒng)排放的VOCs和臭氣進行綜合治理，不僅可以回收大量的產(chǎn)品，增加收入，而且可以很好的改善空氣質(zhì)量，積極響應(yīng)國家政策。

《石油化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 31571-2015）將揮發(fā)性有機液體廣義定義為：任何能向大氣釋放揮發(fā)性有機物符合以下條件的有機液體：①溫度20℃時，蒸氣壓大于0.3kPa的揮發(fā)性有機液體；②混合液體中，溫度20℃時，蒸氣壓大于0.3kPa的純有機化合物的總濃度等于或者高于20%（重量比）。

根據(jù)《工業(yè)企業(yè)揮發(fā)性有機物排放控制標(biāo)準(zhǔn)》（DB13/2322-2016），非甲烷總烴最高允許排放濃度為80mg/m3，最低去除效率90%。排放尾氣應(yīng)同時達到《工業(yè)企業(yè)揮發(fā)性有機物排放控制標(biāo)準(zhǔn)》（DB13/2322-2016）及《石油化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 31571-2015）排放標(biāo)準(zhǔn)。因此，排放尾氣中非甲烷總烴排放濃度≤80mg/m3、乙二醇排放濃度≤50mg/m3、甲醇排放濃度≤50mg/m3，非甲烷總烴去除率≥97%。按照《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 14554-93）要求，硫化氫排放標(biāo)準(zhǔn)值排放量為0.33kg/h（排氣筒高度15m），氨氣排放標(biāo)準(zhǔn)值排放量為4.9kg/h（排氣筒高度15m），臭氣濃度（無量綱），標(biāo)準(zhǔn)值為2000（排氣筒高度15m）。

2.某煤制乙二醇生產(chǎn)工藝VOCs治理項目實例

(1)某煤制乙二醇VOCs排放現(xiàn)狀

某煤化工企業(yè)，主要產(chǎn)品包括乙二醇、粗DMC、DMO重組份、輕餾份、雜醇油、硫磺、硫酸銨等，是建設(shè)現(xiàn)代新型煤化工產(chǎn)業(yè)的主導(dǎo)企業(yè)之一。VOCs污染物主要為甲醇、乙醇、乙二醇、混合醇等，主要監(jiān)測指標(biāo)為甲醇、乙二醇、非甲烷總烴含量；臭氣污染物主要為含氮化合物、鹵素及衍生物等，主要監(jiān)測指標(biāo)為硫化氫、氨含量。

該公司主要生產(chǎn)乙二醇等化工產(chǎn)品，涉及VOCs排放的污染源和種類較多：乙二醇罐區(qū)VOCs排放源為有機液體進料與存儲揮發(fā)損失，裝車區(qū)VOCs排放源為有機液體裝卸揮發(fā)損失，罐區(qū)及裝車區(qū)排放量0.33噸/年；污水VOCs及臭氣排放源為廢水集輸、儲存、處理處置過程逸散，排放量1.09噸/年。

(2)VOCs治理項目具體方案

本項目涉及核心工藝主要為油氣回收系統(tǒng)“冷凝+吸收”工藝和污水處理系統(tǒng)“堿洗+生物濾池”工藝。

(3)油氣回收系統(tǒng)VOCs處理工藝

油氣回收系統(tǒng)VOCs主要集中于乙二醇罐區(qū)及裝車區(qū)排放廢氣，采用“冷凝+吸收”組合工藝進行處理。

對罐區(qū)進行油氣回收儲罐頂透光孔進行改造，作為氣相引出口；對裝車區(qū)進行油氣回收的裝車鶴管進行密閉改造，增加氣相引出管路并接入油氣回收裝置。裝車區(qū)和罐區(qū)的揮發(fā)性有機氣體經(jīng)回氣支管匯集至一根氣相總管，每支回氣支管均設(shè)置有阻火器、切斷閥、止回閥等安全措施，止回閥最小開啟壓力≤單呼閥，約1kPa。油氣通過總管吸入油氣回收裝置冷卻壓縮變成液態(tài)，液態(tài)油品經(jīng)油泵管道輸送至儲油罐。經(jīng)冷凝后的油氣90%以上的組分變?yōu)橐后w，剩余尾氣和空氣的混合氣進入吸收塔進行尾氣吸收，吸收液通過進水泵進入裝置，對剩余尾氣進行吸收。主要工藝流程如下：

油氣→油氣回收裝置→預(yù)冷凝→中冷凝→深冷凝→水洗吸收→尾氣排放。

(4)污水處理系統(tǒng)VOCs處理工藝

污水處理系統(tǒng)主要涉及VOCs和臭氣，采用“堿洗+生物濾池”為核心的除臭凈化工藝進行治理。

污水處理過程中，各構(gòu)筑物單體間產(chǎn)生的臭氣經(jīng)密封收集，首先廢氣通過逆流式霧化堿噴淋塔，進行初步的水洗預(yù)處理去除水溶性氣體、去除硫化氫和氨氣，實現(xiàn)初步加濕和pH調(diào)節(jié)。初步處理后的惡臭氣體然后進入生物濾池，在微生物的吸附、降解下，可去除臭氣中的氨、硫化氫、甲硫醇和非甲烷總烴等污染物質(zhì)，實現(xiàn)廢氣有效深度處理，最終達到除臭凈化的目的。凈化后達標(biāo)的氣體通過15m煙囪排入大氣。具體工藝如下：

廢（臭）氣收集→堿洗→生物濾床→吸收→凈化排出。

圖2 污水處理系統(tǒng)VOCs治理工藝流程圖

(5)揮發(fā)性有機物(VOCs)治理控制措施

本項目堅持“源頭控制、過程控制、末端治理、綜合回收利用”的揮發(fā)性有機物治理控制原則，對項目產(chǎn)生的揮發(fā)性有機物、非甲烷總烴進行綜合治理。

油氣回收裝置和污水處理的排放VOCs及臭氣，均使用低揮發(fā)性、抗腐蝕型、防爆型材料，積極推進清潔生產(chǎn)，從源頭上對VOCs排放進行管控[3]，減少過程無組織排放。

(6)治理效果分析

①VOCs治理預(yù)期效果分析

針對乙二醇罐區(qū)和裝車區(qū)的排放氣體，通過“冷凝+吸收”組合工藝處理后，尾氣經(jīng)15m煙囪排放，其中非甲烷總烴排放濃度≤80mg/m3、乙二醇排放濃度≤50mg/m3、甲醇排放濃度≤50mg/m3，符合《工業(yè)企業(yè)揮發(fā)性有機物排放控制標(biāo)準(zhǔn)》（DB13/2322-2016）和《石油化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 31571-2015）要求。

污水排放VOCs及臭氣處理工藝采用以“逆流式霧化堿噴淋塔+光催化氧化”為核心的凈化技術(shù)，可去除臭氣中的氨、硫化氫和非甲烷總烴等污染物質(zhì)，達到除臭凈化的目的，廢氣處理后硫化氫排放量≤0.33kg/h（排氣筒高度15m），氨氣排放量≤4.9kg/h（排氣筒高度15m），臭氣濃度（無量綱）≤2000（排氣筒高度15m），且排放尾氣中非甲烷總烴排放濃度≤80mg/m3，甲醇排放濃度≤50mg/m3、乙二醇排放濃度≤50mg/m3，達到《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB14554-93）《石油化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 31571-2015）和《工業(yè)企業(yè)揮發(fā)性有機物排放控制標(biāo)準(zhǔn)》（DB13/2322-2016）排放要求。

②VOCs治理回收有機液體

通過對該煤制乙二醇生產(chǎn)工藝罐區(qū)、裝車線和污水處理VOCs治理項目改造工程，確保各類VOCs廢氣達標(biāo)排放，還可回收制得部分有機液體，有效減少了VOCs產(chǎn)生環(huán)節(jié)污染物排放（詳見附表）。

表1 VOCs治理前后污染物排放分析匯總表

3.結(jié)論與建議

本項目結(jié)合源頭與過程控制、末端與綜合利用方式，逐步強化環(huán)保設(shè)施運行管理，從操作規(guī)程、人員培訓(xùn)、科學(xué)調(diào)控、精細(xì)管控、精準(zhǔn)維護等方面開展落實，確保VOCs治理設(shè)施長期穩(wěn)定運行，有效降低VOCs污染物排放。

根據(jù)《晉中市2018年市城區(qū)揮發(fā)性有機物（VOCs）專項治理方案》要求：“在2017年省定任務(wù)全面完成和嚴(yán)格監(jiān)管基礎(chǔ)上，進一步加強VOCs排放行業(yè)企業(yè)工藝過程無組織排放控制和廢氣治理，提升企業(yè)工藝裝備水平和VOCs污染防治水平。”達到了山西省及晉中市對揮發(fā)性有機物治理工作要求。

為進一步助推本化工企業(yè)綠色生態(tài)可持續(xù)發(fā)展，嚴(yán)格按照省、市生態(tài)環(huán)境保護主管部門要求，盡快申報污染物排放設(shè)施、治理設(shè)施以及污染物排放種類、數(shù)量、濃度，并將防治大氣污染方面的有關(guān)技術(shù)資料進行備案管理。

本項目投入生產(chǎn)運行后，須符合上述標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，加強環(huán)保設(shè)施運行監(jiān)管，采取切實可行的措施，為環(huán)保設(shè)施的長期穩(wěn)定達標(biāo)運行保駕護航，確保污染物穩(wěn)定達標(biāo)排放。生態(tài)環(huán)境保護部門在對本企業(yè)進行監(jiān)督性檢查時，嚴(yán)格按照國家和本市環(huán)境保護管理相關(guān)規(guī)定履行相應(yīng)工作職責(zé)，全力配合各級生態(tài)環(huán)境保護部門做好各項督察檢查工作。

同時，建議進一步加大環(huán)保設(shè)施日常監(jiān)管力度，加強設(shè)施運行管理，不斷增加環(huán)保設(shè)施資金投入，確保各類揮發(fā)性有機物穩(wěn)定達標(biāo)排放的同時，全面提升企業(yè)工藝裝備水平和VOCs污染防治水平，有效增加環(huán)境和社會效益，切實履行企業(yè)環(huán)保主體責(zé)任，全力推進企業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展，以實際行動踐行環(huán)境保護初心和使命。