石油化工廢氣處理技術(shù)應(yīng)用研究

代恒超

（蘇州中材非金屬礦工業(yè)設(shè)計研究院有限公司，江蘇 蘇州 215031）

中國石油化學(xué)產(chǎn)業(yè)既是我國經(jīng)濟(jì)來源的主要部門之一，也是其他領(lǐng)域所需原料的生產(chǎn)渠道。通常，石油化工產(chǎn)業(yè)所需原料會含有烴基基團(tuán)的化學(xué)物質(zhì)，是用于生產(chǎn)國家所需的其他資源，如石油、汽油等。但在石油化工企業(yè)的生產(chǎn)過程中，產(chǎn)生的廢氣嚴(yán)重影響了生態(tài)環(huán)境，也對人們身體健康造成了一定影響。而我國目前的處理技術(shù)還不夠完善，因此，要加大對廢氣處理的研究力度。

1 石油化工廢氣中污染物的來源

1.1 石油煉油過程中產(chǎn)生的廢氣污染物

在石油煉油的生產(chǎn)過程中，所產(chǎn)生的廢氣主要包括六種類型。其一是化瀝青裝置產(chǎn)生的有毒尾氣，這種尾氣是由氮氣、氧氣、水蒸氣、可凝油分以及不凝性有機(jī)氣體所組成。這種氣體除惡臭難聞使人惡心外，還含有世界上公認(rèn)的強(qiáng)致癌物－苯并（a）芘；其二是在一系列實驗中催生的一氧化硫、二氧化碳等有害氣體；其三是在催化再生廢氣過程中出現(xiàn)的粉塵煙氣。這種廢氣更多地來自于供應(yīng)能源的鍋爐等裝置；其四是含酚、硫等元素的惡臭氣體。這些氣體是在脫硫、污水治理等環(huán)節(jié)中產(chǎn)生的；其五是含硫氣體。該廢氣往往是在回收硫的過程中形成的；其六是非甲烷總烴（烷烴、烯烴、炔烴、芳香烴），這是在石油煉油的工業(yè)環(huán)節(jié)中出現(xiàn)量最多、最為常見的一種廢氣，其來源也是極為廣泛，且在整個提煉的多個流程中都會產(chǎn)生非甲烷總烴，這種廢氣對生態(tài)環(huán)境和人們身體健康造成的危害不可小覷[1]。

1.2 化工生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢氣污染物

在日常的化工生產(chǎn)過程中，往往會出現(xiàn)大量的、各種各樣的污染氣體，其中，最常見、最受關(guān)注的是燃燒煙氣石油，其主要構(gòu)成成分是二氧化硫、一氧化碳等基本的污染物要素，與之相對應(yīng)的是產(chǎn)生的各種粉塵，該類污染氣體往往來自于鍋爐、加熱爐等加熱設(shè)備。除此之外，還有工藝廢氣，這種廢氣是化工生產(chǎn)環(huán)節(jié)產(chǎn)出最多的廢氣類型，所攜帶的污染物質(zhì)也最繁雜，主要包括了大量的烴類物質(zhì)、鹵化物、醇類，以及氰化物等無機(jī)物，這些有害物質(zhì)給環(huán)境造成的破壞極為嚴(yán)重[2]。

1.3 石油化工裝置產(chǎn)生的有機(jī)廢氣

VOCs是可揮發(fā)性有機(jī)物的統(tǒng)稱，主要包括非甲烷總烴（烷烴、烯烴、炔烴、芳香烴）、含氧有機(jī)化合物（醛、酮、醇、醚等）、鹵代烴、含氮化合物、含硫化合物等。由于VOCs可揮發(fā)，且性質(zhì)活潑，還能夠參加大氣光化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生有害物質(zhì)，這對環(huán)境和人類造成了極大危害[3]。VOCs的來源有兩種，分別是天然源和人為源，一半以上的來源還是工業(yè)排放。

2 石油化工廢氣的現(xiàn)狀

截至目前，我國對于石油化工廢氣處理的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到其產(chǎn)生的速度，導(dǎo)致越來越多的有害氣體被釋放到大氣中。比如，廢氣中的二氧化碳，該氣體無法對人體產(chǎn)生直接的損害，但大量的二氧化碳釋放到空氣中就會破壞空氣平衡，導(dǎo)致云層對紫外線的長波輻射發(fā)生飽和現(xiàn)象，從而引發(fā)嚴(yán)重的溫室效應(yīng)。在石油化工廢氣中，存在著大量的一氧化碳、一氧化硫等有害氣體，這表明了石油化學(xué)工業(yè)中原料的利用率較低，所以，需要投入大量的人力資源和經(jīng)濟(jì)去除這些有害氣體，要有效防止氣體逸散以及危害工廠附近居民的身體健康，也要防止有害氣體進(jìn)入大氣層，破壞大氣層的氣體平衡。石油化學(xué)工業(yè)產(chǎn)生的氣體除了有毒害作用，還會因廢氣中散發(fā)出的刺激性氣味。所以，在中國石油化學(xué)工業(yè)中，需要進(jìn)一步提高原料的利用率，要采取正確的措施消除工業(yè)廢氣中的有害物質(zhì)和刺激性氣味，這才能保證化學(xué)工業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展擴(kuò)大。從近觀上講，能提高可利用的資源總量，從遠(yuǎn)觀上講，可有效解決石油化工廢氣，從而保護(hù)人類生存的生態(tài)環(huán)境。

3 石油化工廢氣的污染特征

3.1 產(chǎn)量巨大

目前，石油是不可或缺的化學(xué)能源。石油化工作為石油的主要提供者，為保證社會生產(chǎn)和生活的正常運轉(zhuǎn)，就必須保證石油源源不斷的供給，以滿足各行各業(yè)的需求。然而，石油開采和加工不僅會破壞地質(zhì)環(huán)境，還會產(chǎn)生巨大的廢氣污染。除此之外，在生產(chǎn)高分子合成材料、有機(jī)化學(xué)材料、農(nóng)業(yè)機(jī)械染料和其他工業(yè)原料的過程中，大量石油化工廢氣不斷地產(chǎn)生。所以，石油化工產(chǎn)業(yè)規(guī)模的擴(kuò)大，其廢氣產(chǎn)量也會增加，這給自然環(huán)境帶來了巨大壓力。

3.2 成分混雜

石油化工產(chǎn)品種類繁多，其廢氣種類和成分也較為復(fù)雜，其中，無機(jī)廢氣和有機(jī)廢氣都會對自然環(huán)境和人體健康產(chǎn)生不同程度的影響。例如，含硫廢氣主要由二氧化硫和硫化氫組成，如果二者排入空氣后被人體吸入，就會影響人們身體健康，同時，二氧化硫還會導(dǎo)致酸雨的形成，若處理不當(dāng)或不完全，都會對人們構(gòu)成嚴(yán)重傷害。正是因為這些復(fù)雜的成分，石油化工廢氣治理才變得更加繁瑣，治理難度也更大[4]。

4 石油化工廢氣的宏觀處理方法

4.1 石油化工廢氣的物理處理法

石油化工廢氣的物理處理法主要包括吸附法和過濾法。其中，吸附法主要是用于吸附一些具有強(qiáng)烈刺激性的有機(jī)化合物，一般情況下是使用活性炭作為載體，因為活性炭具有表面積大、吸附能力強(qiáng)以及再生能力優(yōu)的獨特特點，而且，活性炭還可以對石油化工產(chǎn)生的臭氣進(jìn)行脫離處理[5]。而過濾法的處理介質(zhì)一般都是玻璃纖維，通常過濾法都是對那些粒徑比較小的油煙物質(zhì)進(jìn)行處理。也正是因為油煙物質(zhì)粒徑小的特點，所以，在遇到冷氣的時候會產(chǎn)生快速凝結(jié)的現(xiàn)象，這時就可以利用過濾法對石油化工廢氣進(jìn)行處理，這更有利于對有害物質(zhì)進(jìn)行有效濾除，因為玻璃纖維本身就具有濾除有害物質(zhì)的有利條件。

4.2 石油化工廢氣的化學(xué)處理法

石油化工廢氣的化學(xué)處理方式主要是催化法，該方法也分為很多種類型，比如催化氧化法、接觸催化法、光催化法等。而在使用催化法的過程中，必然要使用催化劑。催化劑又分為三大類：重金屬、非重金屬還有非金屬，且活性炭也可以作為催化劑對石油化工廢氣進(jìn)行處理。此外，石油化工廢氣的化學(xué)處理法除了催化法，還有放電分解法。放電分解法對于石油化工廢氣的處理也是一種比較普遍的處理方式，該方法最主要的作用就是使用高電壓放電的方式分解非熱平衡等物質(zhì)離子的過程，然后再經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)把有害化合物轉(zhuǎn)化為無害化合物，最終使石油化工廢氣合格排出[6]。

4.3 石油化工廢氣的生物處理方法

石油化工廢氣的生物處理方法主要是充分利用微生物，然后再對石油化工廢氣進(jìn)行適當(dāng)處理。微生物對于石油化工廢氣的處理首先是以普通的廢水處理方式為基礎(chǔ)，然后才發(fā)展起來的，而對于那些很容易將有害氣體與水進(jìn)行溶解的物質(zhì)化學(xué)變化，就可以使用生物處理法對石油化工廢氣的細(xì)菌進(jìn)行降解，相反的情況，就可以利用真空對細(xì)菌進(jìn)行降解。

4.4 石油化工廢氣的洗滌塔處理方法

石油化工廢氣的洗滌塔處理方法主要是將氣體通入含噴淋系統(tǒng)的洗滌塔中，然后氣體經(jīng)過填料床的均勻分布，與洗滌液充分接觸，并利用氣體中污染物的溶解性或化學(xué)性質(zhì)，將氣體中的污染物吸收或通過化學(xué)反應(yīng)去除，從而達(dá)到氣體凈化的目的。除此之外，洗滌塔還具有降溫、除塵、除油的作用。其主要特點是反應(yīng)速度快，適用性強(qiáng)，節(jié)省空間以及操作簡單，且建設(shè)成本低[6]。在實際應(yīng)用中中，洗滌法應(yīng)用于石化行業(yè)的具體表現(xiàn)形式為油洗塔。油洗塔是乙烯裝置熱回收區(qū)的關(guān)鍵核心設(shè)備，其作用是將來自裂解氣中的重油和輕油組分冷凝，并最大程度地實現(xiàn)熱量回收。

5 石油化工廢氣的微觀處理技術(shù)

5.1 燃燒產(chǎn)物的處理技術(shù)

煤和石油的主要燃燒產(chǎn)物是二氧化硫，而二氧化硫有著比較明顯的特點：一是具有強(qiáng)烈的刺激性氣味；二是污染性極強(qiáng)，影響廣泛；三是在工業(yè)廢氣污染比重中占比最多；四是對人體具有傷害性，主要體現(xiàn)在呼吸道系統(tǒng)的損害上。如當(dāng)二氧化硫被過量吸入人體時，會嚴(yán)重影響呼吸系統(tǒng)的正常工作，嚴(yán)重時還會造成中樞神經(jīng)和免疫系統(tǒng)方面的問題。如果不能及時處理，后果非常不堪設(shè)想。目前，我國在燃燒產(chǎn)物二氧化硫的處理技術(shù)中主要采用脫硫法。該方法主要是采用超聲波、催化劑、離子液等脫硫手段，這些手段都是比較廣泛應(yīng)用的脫硫處理方案。而最普遍的辦法就是催化脫硫，優(yōu)點明顯，脫硫效果好，投入較低，重點是避免了二次污染，所以，是化工企業(yè)中最認(rèn)可的脫硫技術(shù)[7]。

5.2 VOC廢氣處理技術(shù)

VOC廢氣屬于有機(jī)化合物的一種，且具有較強(qiáng)的揮發(fā)性特點。該類廢氣的形成原因有許多方面，比如汽車排放的尾氣和鋼鐵冶煉過程中排出的大量氣體，都是造成VOC廢氣形成的主要原因。因此，VOC廢氣的排放對大氣污染帶來了巨大壓力?，F(xiàn)階段，VOC廢氣處理技術(shù)已有了初步成效，最常用的處理方法就是以下幾種。第一，熱破壞處理方法。該方法主要的載體是催化劑，是通過化學(xué)反應(yīng)降低污染濃度。第二，吸附式處理方法。吸附式處理技術(shù)主要采用的吸附劑是活性炭。第三，生物處理技術(shù)。該技術(shù)主要是利用微生物實現(xiàn)生物處理的過程，并將VOC廢氣中的有害物質(zhì)集中轉(zhuǎn)化成為簡單的有機(jī)物質(zhì)，進(jìn)而達(dá)到無害化的處理目標(biāo)。第四，等離子體處理技術(shù)，這種技術(shù)在企業(yè)中并不常用，主要是因為投資數(shù)額巨大，限制較多。所以，要想實現(xiàn)大范圍的高端處理技術(shù)，還需要投入大量的精力進(jìn)行VOC廢氣處理技術(shù)的研究[8]。

6 石油化工廢氣處理技術(shù)的應(yīng)用

隨著市場經(jīng)濟(jì)的繁榮，人們對生活品質(zhì)的要求越來越高，同時，對環(huán)境保護(hù)概念有了全面的認(rèn)知。在此背景下，石油化工廢氣處理技術(shù)的廣泛應(yīng)用能有效改善空氣水平和環(huán)境質(zhì)量。但由于石油化工廢氣造成的污染成分復(fù)雜多樣，這就要求技術(shù)人員應(yīng)按照不同成分的特征，實施安全有效地處理技術(shù)。近年來，脫硫脫氮技術(shù)的出現(xiàn)，有效削弱了氮氧化物和硫化物的排放量，也有效控制了石油化工廢氣的污染指數(shù)。目前，人們已經(jīng)開發(fā)出WSH-5型催化燃燒催化劑，該催化劑可有效降低VOC的廢氣含量，處理后，非甲烷總烴等其他污染物均在國家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)。另外，使用生物降解技術(shù)也可以有效減少二次污染，節(jié)約成本，且該技術(shù)簡單方便?；谝陨蠌U氣治理技術(shù)，我國石油化工廢氣處理已取得了很好的效果。目前，在各行各業(yè)排放的廢氣中，石油化工廢氣的濃度處于較低水平，所以，廢氣污染治理效果明顯，這也促進(jìn)了石油工業(yè)具有較好的發(fā)展前景。

7 石化廢氣處理技術(shù)的發(fā)展方向

7.1 處理重心前移

石油廢氣處理技術(shù)的重心，已逐漸從處理廢氣向提高原油利用率轉(zhuǎn)移。在石油廢氣當(dāng)中，二氧化硫、二氧化碳、以及一氧化碳等多種化學(xué)物質(zhì)構(gòu)成了FCC再生煙氣。而通過硫轉(zhuǎn)移催化劑的應(yīng)用，使FCC再生煙氣可以直接達(dá)到二氧化硫的排放標(biāo)準(zhǔn)，不需要進(jìn)行脫硫技術(shù)的處理。且在燃料中采用低硫、后經(jīng)低烯烴的清潔作用，可有效處理汽車尾氣的排放污染。由此可見，未來的發(fā)展趨勢是要將處理技術(shù)的重心轉(zhuǎn)移到原料利用率上來。同時，這也是今后科研人員一個非常值得研究的思路與方 向[9]。

7.2 增加組合流程

由于廢氣構(gòu)成具有一定的復(fù)雜性，因此，在對其進(jìn)行處理時，必須要先關(guān)注廢氣成分的分離和去除問題。這說明在選擇某種特定的處理方法時，應(yīng)該對單元過程的組合加以分析，進(jìn)而形成一個更具有可行性的組合流程。

7.3 重視處理與回收

近年來，經(jīng)過實施的各項控制措施以及廢氣處理方案，使環(huán)境污染的程度有所減輕，空氣質(zhì)量也有了明顯提高。但要加大環(huán)境污染治理的指標(biāo)，還是要將處理技術(shù)與廢氣的回收利用同時重視起來，所以，要從優(yōu)化資源的利用率著手，以實現(xiàn)石油廢氣處理的最佳效果。

8 結(jié)語

在當(dāng)前的背景下，為了實現(xiàn)綠色家園的目標(biāo)，減少石油化工廢氣的污染勢在必行。而為了應(yīng)對污染類型的多變，一定要找準(zhǔn)污染源頭，并針對廢氣污染成分的特性，對其進(jìn)行分類后再展開治理。在此基礎(chǔ)上，相關(guān)石油化工企業(yè)也要將現(xiàn)有的廢氣處理技術(shù)進(jìn)行不斷創(chuàng)新，并優(yōu)化管理體系，以此為今后的石油化工發(fā)展提供一定保障。同時，在保證石油化工企業(yè)持續(xù)發(fā)展的前提下，一定要保護(hù)好環(huán)境，提升空氣質(zhì)量，努力為人們創(chuàng)造出一個綠色無污染的大氣環(huán)境。