VOC廢氣處理技術作為石化行業之中的一個行業 迫切需要全面加強治理 

 

近年來，我***在節能減排方面取得了巨***成就。二氧化硫、氮氧化物、煙塵等主要***氣污染物排放量***幅減少。但在改善環境空氣質量方面，減排效果尚未得到充分體現，石化行業VOC排放仍在增加。為進一步改善環境空氣質量，迫切需要全面加強對VOC污染的防治。化工行業是VOC廢氣處理的重點行業之一。要從工業生產各方面全面防治VOC廢氣污染，有針對性地應用先進處理技術，減少VOC廢氣排放，從源頭之上減少霧霾前兆，有效改善空氣質量，提高人民生活幸福水平。光綠編制了石化行業VOC廢氣處理技術。讓我們一起學習。

 

高濃度廢氣處理工藝

1）洗滌方法

◆原理：

 

將氣體引入含有噴淋系統的洗滌塔。氣體通過填料床均勻分布，與洗滌液充分接觸。利用氣體之中污染物的溶解度或化學性質，通過化學反應吸收或去除氣體之中的污染物，達到凈化氣體的目的。此外，洗滌塔還具有冷卻、除塵、除油等功能。通常的方法是逆流洗滌。常用洗滌劑有清水、蔬菜溶液、硫酸溶液、氫氧化鈉溶液、次氯酸鈉溶液等。其中，水洗和植物洗滌利用污染物的溶解性，一些植物洗滌組也參與化學反應；硫酸洗滌，氫氧化鈉洗滌和次氯酸鈉洗滌使用污染物的化學性質。

 

◆***點：

（1）反應快，洗滌劑與氣體接觸時間一般不超過12秒；

（2）適用性強，常與其他處理工藝相結合，是一種有效的預處理設施；

（3）垂直結構通用，節省占地面積；

（4）操作簡單，除定期更換洗滌劑之外，基本上是無人操作（洗滌劑更換還可以／通過增加添加支持PLC的自動控制系統來實現無人操作）；（5）工藝靈活，如果氣體性質發生變化，則可繼續更換洗滌劑使用；（6）施工成本低。

 

◆使用條件：

適用性強，可起到除塵、除油、降溫、除臭等作用，常作為其他工藝的預處理設施。

 

◆在石化行業的應用：

清洗方法在石化行業的具體應用形式是洗油塔。洗油塔是乙烯裝置熱回收區的關鍵設備。其功能是將裂解爐之內的裂解氣之中的重油和輕油組分濃縮，實現***的熱回收。其原理是將來自裂解爐的裂解氣和淬火油水逆流冷卻，使裂解氣之中的重油和輕油組分冷凝。冷凝熱介質與制冷劑可以直接或間接接觸進行熱交換。

 

2） 催化燃燒法

VOC廢氣處理技術在石化行業

廢氣經引風機送至凈化單元換熱器換熱，再送至加熱室。通過加熱裝置 位置將氣體加熱至催化反應溫度，然后通過催化床之中的催化劑將有機氣體分解為二氧化碳和熱能。

 

（1） 當濃度較高時，能耗僅為風機功率，當濃度較低時，間歇補償加熱是自動的。

 

（2） 催化點火溫度為300～500℃。

 

（1） 之中高濃度有機廢氣，***濃度為2500-3000mgM；

（2）主要用于烴類、苯、酮類、醚類、酯類、醇類和酚類。

 

催化燃燒法適用于高濃度有機廢氣的處理，其技術本身已經發展得相當成熟。但這種方法一次性投入和維護運行的成本相對較高，應用于處理***量廢氣會給企業帶來較***的經濟負擔。另外，如果催化劑床層溫度控制不***，也會有爆炸的危險。因此，在選用該技術的同時，應采取防爆安全措施。

 3）石化工業之中直接燃燒法

VOC廢氣處理技術 輔助燃料燃燒產生的熱量用于將可燃和有害氣體的溫度升高至反應溫度，從而產生氧化分解。

／能通過熱燃燒法氧化和分解廢氣之中的污染物，在適當的溫度之下提供足夠的燃燒氧和一定的停留時間，有效地除臭并具有高的凈化率。同時，設備主機工作穩定，無堵塞。

 

之中高濃度有機廢氣。如溶劑廢氣：苯、酮等

直接燃燒法對廢氣要求較高，應根據具體問題進行分析。

 4）再生催化凈化（RCO）

FUM原理

有機廢氣凈化技術結合低溫催化氧化和蓄熱技術。

 

◆***點

1）采用交替預熱和蓄熱技術，換熱效率高，效率90%超過，節能效果顯著；2）具有催化燃燒法的相同***點。

 

◆適用條件

 

適用于涂裝線、干燥室等有機廢氣處理、化工、化學合成工藝（ABS合成）、石油煉制工藝等產生有機廢氣的場所，當氣體之中含有硫、鹵素等組分時，催化劑可以停用，這是不適用的。

 5）蓄熱式熱氧化（RTO）

 

左上：負載貴金屬催化劑；左下：陶瓷再生器俯視圖；左之上：蜂窩活性炭；左下：蜂窩陶瓷。

（一）結合高溫氧化和蓄熱技術的有機廢氣處理技術。

 

廢氣處理后應對燃燒室和蓄熱床進行預熱，預熱之后將廢氣源接入設備。在支撐風機的作用之下，有機廢氣***先被預熱之后的蓄熱陶瓷體1換熱，然后廢氣經升溫之后進入加熱區。加熱區的廢氣再次升溫。此時，廢氣溫度達到約800℃，直接燃燒生成二氧化碳和水以釋放和釋放熱能。處理之后的清潔氣體通過蓄熱陶瓷體2風扇排放口進行儲存。當溫度通過排風機入口的測溫桿達到設定溫度時，閥門由蓄熱陶瓷體2切換至排氣，再由蓄熱陶瓷體1排出，依此類推。

 

（1） 采用交替預熱和蓄熱技術，換熱效率高，換熱效率90%超過，節能效果顯著；

（2）采用燃燒機加熱，可實現***、小功率運行的比例調節功能，具有預清洗、熄火保護、超溫報警、燃油自動切斷等功能；運行安全可靠、高效耐用

（3）采用微機自動控制、多點溫度控制，實現多重保護動作，操作信息檢索和監控信息反饋，使系統安全、穩定、可靠地運行；

（4）閥門采用氣動傳動機構，比電動傳動機構靈敏、快捷；

（1）適用于之中、高濃度有機廢氣

（2）適用于生產線、印刷、化工合成（ABS合成）、煉油等有機廢氣產生場所的涂裝。

 

之中低濃度廢氣處理工藝

1）光降解法

根據是否需要電極來激發臭氧的產生，將光降解法分為極紫外和非極紫外。***先介紹了極端紫外光降解的方法：

在波長范圍為170nm-184.9nm（704kjmol-647kjmol）的高能紫外光作用之下，一方面空氣之中的氧氣被裂解，然后結合產生臭氧；另一方面臭氣的化學鍵被破壞同時，生成自由的原子或基團，同時產生的臭氧參與反應過程，使臭氣***終破裂并氧化生成簡單穩定的化合物，如CO2、H2O、SO2、NO2等 （1）裂化反應時間非常短（<0.01s），氧化反應時間需要2～3s；（2）能破壞氣味物質的某些化學鍵，從而改變其性質，達到除臭的目的。將所有有機物轉化為無機物不需要***量的能量，節約能源；

（3）紫外光解凈化長期穩定高效。燈具使用壽命12000-15000小時，箱體一般采用不銹鋼材質，美觀***方，使用壽命15年超過；

（4）當條件具備時，紫外線光解凈化效率可達99.9%超過；

（5）占地面積小，操作靈活，可實現無人值守自動操作。

 

（1） 反應溫度低于70℃，粉塵體積小于100mgm3，相對濕度小于99%；

（2）適用于中低濃度有機廢氣的處理，***別是在除臭方面，得到了廣泛的***評。 

 

光降解法在處理烴類污染物（三苯基、非甲烷總烴等）之中具有較高的去除率，***別適用于處理之中低濃度石化工業廢氣，在石化工業之中有著廣泛的應用。另外，紫外光解凈化技術在處理***定環境和***殊工藝過程之中，能夠產生******的處理效果，并且能夠凈化******多數類型的廢氣，是其他技術不可替代的。

 

◆單極紫外：

單極紫外光解法采用與極性法不同的發光原理：利用微波發生器產生的高頻電磁波激發內充氣體產生紫外光。與普通紫外光相比，微波無極紫外光源由于電極氧化、損耗和密封等問題不會產生發黑，具有制作簡單、價格低廉、能耗低、反射簡單等***點。

 

然而，利用電能轉換為微波時，無極紫外燈的***轉換率只有70%。這些微波不能全部作用于燈的激發。其中一些用于加熱，使反應系統過熱。嚴重時，無極燈不穩定，甚至暫時熄滅。冷卻裝置也帶來一定的能量，導致微波無極燈的能量利用率不高。

 

2） 活性炭法活性炭是***常用的吸附劑之一，具有孔隙率高的***點。其孔徑分布為：***

孔徑>20000nm，過渡孔徑150~20000nm，微孔半徑<150nm。孔徑越小，孔數越多，比表面積越***。比表面積***，表面吸附能強。表面吸附能在微孔之中吸附固定小分子（分子直徑量級通常為10-10米）污染物，通過的氣體為清潔氣體。

 

此外，將活性炭顆粒***塊放置，可以形成堆積效應，擴***比表面積，提高表面活性能。有時，一些粒徑較***的液體或固體物質常混在氣體之中，即霧或煙。這些物質的直徑***于活性炭的孔徑，所以當氣體通過活性炭層時，會被活性炭堵塞。這是活性炭的過濾效果。

 

（1） 適用性強，幾乎所有污染物都能通過活性炭吸附去除；

（2）設備簡單，吸附過程不消耗其他能源，建設成本低；

（3）活性炭再生之后可重復利用。

 

（1） 空氣干燥。活性炭具有很強的吸濕性。如果空氣潮濕，活性炭很快就會失去作用。

 

（2） 顆粒濃度低。活性炭對顆粒或油有阻隔作用。當擋塊增***一定量時，整個系統的風壓會***別***，對電力設備的使用壽命影響很***。

 

（3） 污染物濃度低。如果污染物濃度高，活性炭就會飽和，失去吸附。頻繁更換活性炭會產生較***的運行成本，而活性炭的再生又會消耗***量的能量，這也是運行成本不可分割的一部分。

 

在石化工業之中，有***量的廢氣。在這種情況之下，活性炭法不適合于這種廢氣的凈化。因為碳置換成本相對較高，會給企業或業主造成經濟負擔。此外，在某些情況之下，石化廢氣的溫度高于80℃，不適合應用活性炭吸附。因此，是否采用該方法處理石化行業的廢氣，應根據廢氣的具體性質進行分析和選擇。

 

另外，活性炭對其它直鏈烷烴的吸附效果較差。對于低濃度、***氣量的廢氣，通常采用活性炭吸附和催化燃燒相結合的方法。***先利用活性炭進行吸附濃縮，然后在再生過程之中利用有機物濃度較高的分解器進行催化燃燒，避免了***量的活性炭二次污染。

 

 

 

 

 

3） 活性炭吸附-蒸汽脫附-催化燃燒（voc-xc）

石油化工行業voc廢氣處理技術

根據吸附（高效）和催化燃燒（節能）兩個基本原理設計，即吸附濃縮-催化燃燒法。

 

（1） 整個系統采用吸附濃縮和催化燃燒相結合的工藝，實現了凈化和解吸過程的閉路循環。與回收式有機廢氣凈化裝置相比，無需準備壓縮空氣、蒸汽等附加能源。操作過程不產生二次污染，設備運行成本低，但一次性投資高。

 

（2） 在設計之中，解吸在活性炭達到94%飽和以前開始。閥門可以自動手動切換。活性炭的更換周期為3-5年。

 

（3） 爐之內正常溫度為400℃，500℃報警，補充冷卻風降溫。當溫度達到600℃時，關閉機器，并設計減壓閥以確保安全。

 

適用于常溫、***風量、低濃度、易揮發的有機廢氣，主要包括苯、酮、醛、醚、烷烴等有機溶劑及其混合物。濃度小于1000mgm3。

 

4） 凈化回收方法

VOC石油化工廢氣處理技術

吸附工藝：廢氣經空氣過濾器除去微小懸浮顆粒之后進入儲罐，然后通過罐內填充的顆粒活性炭（或活性炭纖維）進入罐內進行吸附過濾，然后由之后風機排空（如果氣體濃度較高，可采用多段吸附裝置，確保氣體達到排放標準）。

 

解吸過程：活性炭使用一段時間之后處于飽和狀態。此時，活性炭需要再生。解吸再生采用加熱分析法。從塔底噴入0.5MPa高溫蒸汽，將活性炭之中的有機物剝離。汽提氣經配套冷凝器冷卻之后進入分離桶，分離回收有機溶劑。剩余液體進入曝氣池，曝氣之后排放（如需回收高精度溶劑，可在分離罐后設置一套蒸餾設備）。

 

（1） 有機溶劑回收不需要處理解吸氣體，降低了建設成本和運行成本；

（2）有機溶劑回收，消除了資源浪費，回收了產品價值，抵消了部分運行成本；

（3）在線解吸，使活性炭得到回用降低了活性炭的替代成本。

 

（1） 適用于中低溫有機氣體；適用于需要回收揮發性有機溶劑的行業。

 

由于石油化工行業的***風量、中高濃度有機廢氣等***點，其回收方法被廣泛應用于石油化工的各個***域。但如果回收方法不與活性炭吸附裝置串聯使用，處理效率不理想；如果與活性炭串聯使用，將增加部分運行成本和碳置換成本。

 

5） 在生物過程之中采用了液體吸收和生物處理相結合的方法。廢氣***先被液體（吸收劑）選擇性吸收形成混合污水，然后被微生物降解。具體步驟如下：***先，將人工選擇的***殊微生物類群固定在填料之上。當污染氣體在初始階段通過填料表面時，能夠從污染氣體之中獲得營養源的微生物群在適當的溫度、濕度、pH值等條件之下迅速生長繁殖，在填料表面形成生物膜。當臭氣通過時，會產生有機物，膜表面的水層被微生物吸收降解，凈化再生水回用。

 

污染物去除的實質是廢氣被微生物作為營養物質吸收、代謝和利用。這一過程是微生物相互協調的過程，相對復雜。它由物理、化學、物理化學和生物化學反應組成。

 

生物凈化方法可表示為：

污染物+O2→細胞代謝物+CO2+H2O

具體過程分為三步：

（1）廢氣與水接觸并溶解；（2） 水溶液之中的污染物組分被微生物吸收和吸收，并從水中轉移到微生物體內；（3）作為營養物進入微生物細胞的污染物組分是微生物，通過分解利用可以去除污染物。

 

（1） 無二次污染物產生，***終產品是***性的；

（2）全自動控制，全天候工作，只需巡視，運行穩定可靠，適應不同的運行條件；

（3）處理效率高，去除效果明顯；

（4）運行成本低，微生物馴化末期需要添加一些營養物質，無需添加微生物膜和任何物質。

 

適用于溶解性***、污染物濃度低、生物降解性***的氣體。廣泛應用于污水處理廠、垃圾填埋場、污泥處理廠等場合，效果得到認可。

 

采用專門培養馴化的微生物菌株處理含三苯基石油化工有機廢氣是可行的。微生物菌株對除“三苯基”之外的其它烴類也有一定的去除效果。此外，在生物膜填料塔停止運行前夕，應保持生物膜填料處于濕潤狀態，以保持微生物菌株的活性。當循環液流量過低或無流量時，應停止廢氣進入填料塔，防止生物膜干燥失效。