化工行业VOCs治理技术及适用范围

导语：化工行业VOCs治理技术及适用范围一文来源于网友上传，不代表本站观点，若需要原创文章可咨询客服老师，欢迎参考。

[摘要]VOCs是造成雾霾天气频发的主要原因之一，而化工行业排放的vocs是造成污染的主要来源，因此，如何减少化工行业VOCs排放至关重要且备受关注。本文总结归纳了几种常用的VOCs治理技术，介绍其优缺点及适用范围，根据废气实际产生状况和特点、工程所在地特点，合理地选择处理技术或组合使用。

[关键词]化工行业；VOCs；治理技术

1引言

挥发性有机物(VOCs)是指能参与大气光化学反应的有机化合物，根据行业特征以及相关要求，能够以总挥发性有机物(TVOC)、非甲烷总烃(NMHC)为污染物控制项目来表征其总体排放情况[1]。化工行业排放的VOCs多数为有害、易燃易爆气体，当产生的废气VOCs含量过高时不仅会对环境和人类生命健康产生不利影响，而且在遇到静电或者火花的时候，极易引发火灾爆炸，近年来该类事故屡屡发生[2-3]。因此，为了提高大气环境质量、解决化工行业VOCs治理存在的一些问题，管理部门高度重视化工行业VOCs治理技术的发展，同时制定了大量相关政策及标准，目的是通过科学技术和手段来减少VOCs的排放，减少其对环境所带来的污染。

2化工行业VOCs的来源

根据化工企业的具体生产过程，VOCs排放主要来自于设备动静密封点泄漏、有机液体储存与调和挥发损失、有机液体装卸挥发损失、废水集输、储存、处理处置过程逸散、燃烧烟气排放、工艺有组织排放、工艺无组织排放、采样过程排放、火炬排放、循环冷却水系统释放、非正常工况(含开停工及维修)排放、事故排放[4]。

3化工行业VOCs治理技术

VOCs治理技术多种多样，应根据应收尽收、应收则收的原则，从“源头消减、过程控制、末端治理”三个方面对废气进行分类收集、分质处理。其中末端治理技术可以分为两大类：回收技术和销毁技术。回收技术主要是通过改变温度、压力或采用选择性吸附剂和选择性渗透膜等物理方法来分离去除有机污染物，主要包括吸收技术、吸附技术、冷凝技术以及膜分离技术等；销毁技术则是利用热、光、催化剂等，通过一系列化学或生化反应，将有机化合物转变为二氧化碳和水等的方法，主要包括高温焚烧、催化燃烧、生物氧化、低温等离子体破坏和多相(光)催化氧化技术等[5]。3.1吸收技术。在化工行业VOCs治理中，吸收技术是常用的一种技术，其主要是利用相似相溶的原理，通过一些气液相反应装置(如：喷淋塔、填料塔、板式塔等)，结合能够与VOCs相溶或者反应的吸收剂，对VOCs废气进行分离、吸收、处理，该过程是一个循环的过程。吸收技术工艺简单，投资运行成本低，适用于中、高浓度、中小风量废气治理，能够使废气中一些可溶性成分及部分颗粒物去除，一般将其做为废气处理的前端预处理，可以保证后端处理运行稳定、处理效果佳。3.2吸附技术。吸附技术主要是针对烃类废气来说的，利用内部孔隙结构发达、比表面积大的吸附材料来吸附VOCs，当吸附剂达到饱和时，采用蒸汽或者氮气对其进行解吸，通常情况下，吸附剂是可以循环使用的。吸附技术在化工行业VOCs治理中至关重要，常用的吸附剂主要有颗粒活性炭、活性炭纤维、树脂、硅藻土等，其中活性炭吸附是应用广泛的一种治理技术。吸附技术工艺能耗低、操作简单、前期建设费用较低，但后期运行维护相对麻烦且费用较高，同时还存在一定的安全隐患，吸附剂自身易成为危险废物，因此单一的吸附技术已不被管理部门及排污企业认可。因此，可以将其作为废气处理的前期处理工艺，并与催化燃烧技术、冷凝技术等相结合，协同处理VOCs废气。3.3冷凝技术。冷凝技术去除VOCs主要是根据各物质在不同温度下其饱和蒸汽压的不同，通过降温或是升压，使废气中各有机组分的分压等于该温度下的饱和蒸汽压，则有机组分冷凝成液体而从气相中分离出来。冷凝技术适用于处理高浓度有机废气，净化效率可达50%~90%，在化工行业VOCs治理过程中，一般可将其与其他技术相结合，如冷凝-吸附、冷凝-催化燃烧等，冷凝技术作为预处理工艺可以减轻后续处理工艺的负担，提高废气处理效率。3.4膜分离技术。膜分离技术是近年来出现的一种新型的VOCs处理技术，由于VOCs各组分的渗透性不同，通过调整系统压差，所选择的特定的膜能够对其进行分离，从而实现对VOCs废气进行治理。虽然该技术成本较高、运维工作复杂，但其具有工艺流程简单、能耗低且不会产生二次污染等优点，同时有较高的VOCs回收率，化工行业高浓度有机废气回收的时候通常采用该技术。3.5热氧化技术。热氧化技术是利用高温将有毒有害的VOCs氧化成无毒无害的CO2和H2O的技术。根据工艺的不同，可将其分为直接燃烧法、蓄热式氧化法等[6]。3.5.1直接燃烧法。直接燃烧法在化工行业VOCs废气治理过程中应用广泛，以VOCs为燃料或助辅燃料进行燃烧处理。以此方法处理VOCs时，需确保废气中VOCs浓度非常高；浓度低时若想采用此方法，需添加助辅燃料或着浓缩之后再进行处理。直接燃烧法工艺技术成熟，但热量回收效率却只有40%~65%，而且燃烧室内须保持较高的温度，因此运转费用高。当废气中含有氯、溴代有机物和芳烃类物质时易产生NOx、二恶英和卤素氧化物等污染物，并且对管道及焚烧炉炉体有一定的腐蚀性，因此在设计和操作过程要严格遵守相关标准规范。3.5.2蓄热氧化法。与直燃法相比，蓄热氧化法增加了陶瓷蓄热材料，蓄留由燃烧室出来的高温气体的热量，并对进入蓄热床的VOCs废气进行预热。它可以分为蓄热热力学氧化(RTO)、蓄热热力学催化氧化(RCO)，二者都含有蓄热室，后者较前者增加了催化剂(能够降低反应温度)，从而降低运行成本。影响蓄热氧化法处理效率的主要因素为：废气停留时间、炉内温度和湍流(简称“3T”)。蓄热氧化法的热回收效率较高，一般能够达到90%以上，当废气中VOCs浓度足够高时，一般只需要补充少量的辅助燃料或者不需要燃料系统就可以维持自燃。3.6低温等离子体技术。低温等离子技术是指通过介质放电产生的高能粒子，经过一系列复杂反应(高能电子解离、电荷转移和活性物质攻击等)，将有毒有害的VOCs废气分解成无毒无害的物质的技术，是一种应用于处理有毒有害物及难降解有机废气的新技术。该技术适用于处理低浓度有机废气，运行成本低，但其技术不成熟、一次性投资大。

4结语

化工行业排放的VOCs成分复杂，且不同企业VOCs组成成分、浓度和流量均不相同，使用单一的处理技术在各方面均有一定的局限性，难以确保废气达标排放。因此，需要根据企业废气实际产生状况和特点、工程所在地特点合理选择处理技术或使用组合处理技术。VOCs废气治理技术需具备以下特点：(1)处理工艺适应性强，能够适应多种污染物及废气浓度的变化。(2)尽量回收有用物质，减少污染物排放。(3)易于操作管理，安全系数高。(4)投资、运行费用低。

参考文献

[1]赵琪．工业源VOCs气体污染控制技术应用研究[J]．化工管理，2020(23)：64-65．

[2]解光春．催化燃烧法在VOCs治理应用中的安全问题及防范措施[J]．安徽科技，2019(07)：53-54．

[3]陈传斌，郑达，豆闶．化工企业VOCs治理技术研究进展[J]．环境与发展，2019，31(11)：68-69．

[4]江苏省重点行业挥发性有机物排放量计算暂行办法．

[5]赫洁．大气污染区域联防联控中VOCs的控制研究[D]．河北工业大学，2012．

[6]田洁，刘宝友．VOCs治理技术分析及研究进展[J]．现代化工，2020，40(04)：30-35

作者:李瑞雪* 史风华 王文文 单位:江苏南大华兴环保科技股份公司