韓昊東
摘要:近年來,環(huán)境污染日益嚴重,霧霾天氣頻繁出現(xiàn),2016年底開始,國家通過環(huán)保督查加大了環(huán)保執(zhí)法力度,大氣環(huán)境的治理工作在全國全面展開,石化行業(yè)有機廢氣治理成為大氣環(huán)境整治的重點。目前,石化企業(yè)生產(chǎn)裝置排放的廢氣多采用燃燒法、吸收法、吸附法、冷凝法、催化氧化、蓄熱式氧化以及膜分離等技術(shù)進行治理。
關(guān)鍵詞:膜法分離;廢氣治理;達標(biāo)排放
引言
在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)過程中,石化、化工、工業(yè)涂裝和包裝印刷等行業(yè)生產(chǎn)過程中均會產(chǎn)生揮發(fā)性有機廢氣。揮發(fā)性有機廢氣組分復(fù)雜,治理技術(shù)多樣,適用性差異大,對于有機廢氣治理技術(shù)的選擇和系統(tǒng)匹配性要求高?,F(xiàn)階段,各類企業(yè)針對揮發(fā)性有機廢氣采用的末端治理技術(shù)主要有:吸附法、冷凝法、燃燒法、膜分離法、生物處理法等。利用這些方法可以對有機廢氣進行有效地分離、吸附、清除。
1、VOCs規(guī)范處理的重要性
隨著環(huán)保政策的出臺和技術(shù)的飛速發(fā)展,我國揮發(fā)性有機化合物管理技術(shù)得到了極大的發(fā)展。VOCs是揮發(fā)性有機化合物,大多數(shù)VOCs對身體造成危險。工業(yè)生產(chǎn)對空氣質(zhì)量產(chǎn)生強烈、持續(xù)和深遠的影響。VOCs排放清單顯示,排放量最高的城市主要是由人為工業(yè)排放造成的,不同來源的VOCs成分、濃度和毒性性質(zhì)也有所不同。揮發(fā)性有機化合物,特別是無組織的排放,與公司主要使用的生物熔膠溶劑和成分密切相關(guān)。當(dāng)前的VOCs排放研究著眼于將公司作為整體的排放控制和一般分析,而較少研究著重于VOCs的生物以及細污染物的變化和形成。
2、VOCs廢氣來源、危險以及地方排放標(biāo)準分析
通常來說,VOCs廢氣來源廣,牽涉的領(lǐng)域較多,在國內(nèi)諸多工業(yè)中均會產(chǎn)生VOCs廢氣,并且對VOCs而言,該氣體類型多樣,并非只有一種。在實際生活與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)之中均會出現(xiàn)VOCs廢氣。在國內(nèi),以石油、天然氣、煤為原料的工業(yè)均為導(dǎo)致VOCs廢氣的來源,部分其他工業(yè)同樣會產(chǎn)生VOCs氣體。國內(nèi)VOCs廢氣排放量是很大的,在幾年前就已經(jīng)達到了2500多萬噸,工業(yè)中占據(jù)比例能夠達到總量的43%,而石化工涂裝噴漆為VOCs廢氣排放比較大的行業(yè)。VOCs廢氣達到某種程度時,會威脅到人體健康,嚴重的會導(dǎo)致死亡,這是因為在VOCs廢氣里面的芳香胺與多環(huán)芳烴均有致癌性,與此同時人類細胞里面的蛋白質(zhì)會和VOCs廢氣里面的苯酸類產(chǎn)生反應(yīng),在一定程度上會導(dǎo)致蛋白質(zhì)凝固。而VOCs廢氣的地方排放標(biāo)準為:天津工業(yè)化企業(yè)全部有機廢氣排氣筒最高VOCs排放濃度就是:焚燒處理小于等于每立方米20毫克、15米排氣筒VOCs允許排放速率為每小時2.8千克、非焚燒處理為每立方米80毫克;罐頂VOCs檢測濃度小于2000ppmv。
3、VOCs廢氣治理技術(shù)
3.1冷凝處理技術(shù)
冷凝法主要基于物理特性的方式對VOCs廢氣進行處理,是目前應(yīng)用較為普遍、操作較為簡單的處理技術(shù)之一。一般情況下,不同的VOCs廢氣有著不同的蒸氣壓。那么針對此項特征,基于溫度以及壓力的雙方面管控可以起到較好凝結(jié)VOCs廢氣的作用。要想實現(xiàn)VOCs廢氣的高效冷凝回收,就需要有效地降低溫度并施以較高氣壓。但這種方法運行成本較高,所以一般情況下,工業(yè)技術(shù)流程中會將冷凝法會和吸附法以及吸收法等一起使用。采用上述耦合處理工藝,既能達到較好的經(jīng)濟效益,同時也有非常好的回收效果。相較于其他VOCs廢氣處理方法,多法結(jié)合的冷凝法的總體成本投入不高。但該法適用范圍較窄,一般僅對高濃度廢氣有較好效果,且使用時也存在一定局限性。
3.2吸附處理技術(shù)
在揮發(fā)性有機廢氣的治理過程中,吸附處理技術(shù)是比較常用的幾種處理技術(shù)之一。這種技術(shù)主要是利用多孔固體吸附劑來對流體混合物展開處理,進而使得流體混合物中的一種或者數(shù)種特定的揮發(fā)性廢氣可以在固體吸附劑上被吸收出來,進而實現(xiàn)最初將揮發(fā)性廢氣進行分離的目標(biāo)。再接著使用適合的技術(shù)手段對完成了分離的廢氣進行凈化。這種方法的使用,通常是對于大流量低濃度的揮發(fā)性有機廢氣進行處理,其優(yōu)勢在于擁有較高的去污效率,處理過程較為簡便操作比較容易,同時一次操作不會造成二次污染;但是這種方法同樣存在其自身的局限性,即因為固體吸附劑的吸附能力存在一定的上限,同時固體吸附劑在作業(yè)的過程中,如果受到污染物中部分雜質(zhì)地污染,非常容易導(dǎo)致自身的吸附能力受到損壞甚至完全喪失吸附能力。因此,在這些技術(shù)選擇和使用的過程中,適合的固體吸附劑的選取非常重要,在以往的實踐經(jīng)驗中已然可以發(fā)現(xiàn),使用臭氧或者氧化鐵等物質(zhì)處理完成的活性炭,在吸附能力上相比較其他的吸附劑擁有更好地吸附效果。
3.3燃燒法
對于中小風(fēng)量中高濃度VOCs廢氣的(達10-3數(shù)量級),當(dāng)無回收價值時,一般采用催化燃燒(CO/RCO)和高溫燃燒(TO/TNV/RTO)技術(shù)進行治理。在該濃度范圍內(nèi),催化燃燒和高溫燃燒技術(shù)的安全性和經(jīng)濟性是較為合理的,因此是目前應(yīng)用最為廣泛的治理技術(shù)。蓄熱式催化燃燒(RCO)和蓄熱式高溫燃燒技術(shù)(RTO)近年來得到了廣泛的應(yīng)用,提高了催化燃燒和高溫燃燒技術(shù)的經(jīng)濟性,使得催化燃燒和高溫燃燒技術(shù)可以在更低的濃度下使用。燃燒法中當(dāng)氣體溫度比較高,接近或達到催化劑的起燃溫度時,由于不再需要對廢氣進行加熱,即使有機物濃度較低,采用催化燃燒技術(shù)是最為經(jīng)濟的(當(dāng)廢氣溫度達到或超過催化劑的起燃溫度時,可以采用直接催化燃燒技術(shù)進行治理,如漆包線生產(chǎn)尾氣的治理等),處理過程安全,不產(chǎn)生二次污染,能耗低,有機物去除率高達99%。
3.4微波催化氧化技術(shù)
微波催化氧化是更為經(jīng)濟實用的一種處理技術(shù),該種技術(shù)可以極大地縮短廢氣處理的時間,減少對資源的消耗,從而實現(xiàn)節(jié)約資源的目的。微波催化氧化技術(shù)可以應(yīng)用吸附劑數(shù)十次以上,且依然存在極強的吸附性。目前學(xué)術(shù)界應(yīng)當(dāng)加深對微波催化氧化技術(shù)的研究程度,探究如何將該種技術(shù)充分的應(yīng)用在實踐之中,使部分企業(yè)在追求經(jīng)濟效益的同時完成保護環(huán)境的任務(wù),減少中國政府在環(huán)境治理方面的成本支出。
3.5膜分離
膜分離法是利用VOCs廢氣中的各種氣體成分在壓力下通過滲透膜,使膜兩側(cè)的VOCs廢氣中的各種成分的氣體富集,最終實現(xiàn)VOCs廢氣的分離的方法。這個過程非常適合于天然氣的分離和提純。目前,常用的隔膜材料是硅橡膠。常用的膜分離技術(shù)包括蒸汽滲透,氣膜分離和膜接觸器。膜分離技術(shù)具有許多優(yōu)勢,尤其是在低流速下分離和回收高濃度VOCs廢氣的過程中。膜分離技術(shù)具有高設(shè)備成本,高膜元件和復(fù)雜的膜維護。新型膜材料和分離系統(tǒng)的開發(fā)是技術(shù)研究的熱點和難點。
3.6活性炭纖維應(yīng)用技術(shù)
活性炭纖維技術(shù)對選材的要求較高,需要應(yīng)用到各種的環(huán)保材料,對企業(yè)存在一定的專業(yè)性考驗。活性炭纖維的作用原理在于表面吸附能力,此種材料表面積大,延展性好,可以起到良好的空氣凈化作用,實踐推廣價值較高。目前活性炭纖維技術(shù)研究的重難點在于污染物的處理,當(dāng)活性碳纖維遇到揮發(fā)性有機廢氣時,其表面毛孔會長大,在吸收廢氣的同時釋放凈化空氣的碳原子,研究者應(yīng)當(dāng)保證物理反應(yīng)過程的高效、標(biāo)準,全面利用活性碳纖維自帶的環(huán)保性能,起到良好的治理作用。
結(jié)束語
總而言之,此次對企業(yè)VOCs廢氣治理技術(shù)的有效分析,可以給有關(guān)領(lǐng)域提供參考,利于提升廢氣治理水平和質(zhì)量,有效改善治理成效,讓石化工領(lǐng)域向著綠色化方向發(fā)展。將來,企業(yè)要在全面掌握好多種VOCs廢氣治理技術(shù)原理的同時,結(jié)合自身情況,合理使用各種技術(shù),為企業(yè)可持續(xù)發(fā)展打基礎(chǔ)。
參考文獻
[1]王晶,王炳華,劉忠生,等.石化企業(yè)VOCs廢氣治理技術(shù)概述[J].當(dāng)代化工,2019,11(46):2338-2341,2345.
[2]方向晨.石油石化企業(yè)環(huán)境保護技術(shù)[M].北京:中國石化出版社,2019.