石化企业VOCs废气治理技术研究

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　　摘 要：石化企业VOCs废气排放源头多和治理技术欠佳是目前的现状，本文对石化企业VOCs废气治理技术和发展趋势进行了分析，以期为石化企业废气治理技术提供理论指导。
　　关键词：石化企业;VOCs废气;治理技术;展望
　　1 VOCs废气治理技术
　　1.1 吸附法
　　吸附法是利用良好吸附性能的材料与VOCs废气中烃分子的亲和作用对VOCs废气中的烃类进行吸附，当吸附剂达到饱和时，使用抽真空再生法或者惰性气热再生法对所吸附污染物进行解吸，处理后的吸附剂被再次利用。VOCs废气吸附材料主要有活性炭、分子筛和硅胶等，活性炭应用最為普遍，吸附法适用于处理气流平稳、成分单纯和浓度较低的VOCs废气，去除率可达90%～90%，吸附法具有能耗小、工艺简单、处理率高的优点，是一种应用广泛和容易推广的VOCs废气处理技术，难点在于吸附剂饱和后的再生处理增加了运行成本和二次污染的风险，因此，新型吸附剂的研发制备和更加节能环保高效的脱附技术研发是吸附法研究的方向。[1]
　　1.2 吸收法
　　吸收法是利用低挥发溶剂和不挥发溶剂与VOCs废气中有机烃的亲和性将有机烃从废气中吸收，再根据有机烃分子和吸收剂不同的物理性质将二者进行分离的技术，该技术在石油化工生产及贮运过程中普遍应用，适用于高压力、高浓度、大气量、低温度等条件下的石化VOCs废气的处理并且处理率可以高达95%～98%，吸收法的处理效率主要由吸收剂性能和吸收处理设备水平决定，目前，应用比较普遍的吸收剂有煤油和柴油等。吸收法在应用的过程中需要频繁更换吸收剂，导致操作过程比较复杂且成本较高，因此，新型吸收剂的研发和制备，吸收处理设备的优化设计和制造是该技术研究的方向。
　　1.3 冷凝法
　　冷凝法的过程是将VOCs废气进行冷却和加压，使有机物达到过饱和状态后发生冷凝并分离出来，该方法利用有机物质在不同温度和压力条件下的饱和度不同对VOCs废气中各组分进行分离，该方法在高沸点和高浓度VOCs废气的处理中比较适用，并且操作性强、过程容易控制，对VOCs废气的处理率可以达到50%～90%，目前主要用于化工行业油气回收等，该方法需要设备提供高压和低温条件，在设备运行中需要定期对设备进行除霜，设备运行和维护的要求较高，由于加压制冷设备特殊且能耗大，建设和运行成本较高，在实际VOCs废气处理中常与吸附法和吸收法联合应用，以降低处理成本，冷凝法的研究方向包括冷凝法与其他处理方法的联合应用和对处理系统的工艺稳定优化设计。[2]
　　1.4 膜分离法
　　膜分离法是利用VOCs废气中不同气体组分在压力下透过膜的能力不同使得VOCs废气中不同组分的气体在膜的两侧富集，最终实现对VOCs废气进行分离的方法，该方法在天然气的分离和提纯方面非常适用，目前常用的分离膜材料是硅橡胶，常用的膜分离技术有蒸汽渗透、气体膜分离和膜接触器等。膜分离技术具有诸多优点，尤其适用于高浓度、小流量的VOCs废气分离回收，膜分离技术设备成本高，膜元件造价较高且膜维护工作复杂，新型膜材料和分离系统的研发是该技术研究的热点和难点。
　　2 VOCs降解技术
　　2.1 直接燃烧法
　　直接燃烧法是以VOCs废气作为燃料或助燃剂在高温下进行燃烧的方法，直接燃烧法适用于VOCs废气中有机物质浓度高于爆炸上限的废气处理，该方法设备和操作都比较简单，燃烧后处理率高达99%，尤其适用于无回收价值和高浓度的VOCs废气，主要用于炼油厂、油气田放空气体火炬以及石油化工厂瓦斯火炬等。
　　2.2 热力燃烧法
　　热力燃烧法是使用辅助燃料对VOCs废气进行燃烧净化的处理方法，适用于当VOCs废气中的有机物含量低，无法依靠自身燃烧热值持续燃烧的情况，焚烧炉是常用的热力燃烧设备，焚烧炉结构简单、设备成本低，废气处理率高，缺点是能耗高和容易产生二次污染，炼油厂氧化沥青尾气焚烧炉就属于热力燃烧处理装置，在实际应用该技术时需要对VOCs废气的浓度及流量进行预处理，并且配备有完善的安全处理措施。
　　2.3 催化燃烧法
　　催化燃烧法又称催化氧化法或无焰燃烧法，反应温度为200～450℃，该方法是利用固体催化剂和氧气的催化氧化活性将VOCs废气中的有机物转化成H2O和CO2，实现净化VOCs 废气的目的，催化燃烧法反应温度远低于直接燃烧法反应温度，处理过程安全、无二次污染产生且能耗小，有机物的去除率高达99%以上。该方法适用于处理无回收价值和中浓度的VOCs废气，催化燃烧法的催化剂主要以贵金属和稀土元素氧化物为主，其中贵金属催化剂以其优异的性能在应用中占主导地位，但是当有机物浓度超出一定范围时会导致催化剂中毒。
　　2.4 蓄热氧化法
　　蓄热氧化法简称RTO，蓄热氧化反应装置由燃烧器、气体切换阀门、燃烧室、蓄热室、和控制系统等构成，蓄热体装于蓄热室内主要采用陶瓷材料，燃烧器安装于燃烧室中，燃料可以使用油和天然气等，燃烧室温度通常为800℃～900℃，该方法能够将VOCs废气中的有机物氧化成H2O和CO2，反应器在运行时，通过不断变化VOCs废气通过蓄热室的方向，蓄热体对VOCs废气进行加热并将燃烧热量传递给蓄热体。蓄热法是VOCs废气降解技术中应用广泛的一种处理方法，基本能够处理各类VOCs废气，具有适用浓度低和处理量大的特点，也能处理含有少量固体颗粒和灰尘的废气，该方法在常压下进行操作，因此占地面积大、处理系统需要配备大量阀组和气流分布器。
　　3 展望
　　在石化企业VOCs废气治理中，应首从工业生产源头进行减排，鼓励对VOCs废气再利用，对高浓度VOCs废气应先利用吸收法和冷凝法回收利用，对中等浓度的VOCs废气应采用分离膜法和吸附法等回收利用，对低浓度有回收价值的VOCs废气可进行回收利用，对无回收价值的VOCs废气可采用破坏法进行彻底处理，然后达标排放。
　　参考文献：
　　[1]王晶，王炳华，刘忠生，王海波.石化企业VOCs废气治理技术概述[J].当代化工，2017，11（46）：2338-2341+2345.
　　[2]方向晨.石油石化企业环境保护技术[M].北京：中国石化出版社，2016.
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