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          ? 煉化行業VOCs末端排放控制策略一覽

          發布時間:2020-01-13 12:54      點擊:

          煉化行業生產過程中的VOC廢氣污染在國內外均屬于最嚴重的空氣污染物質之一,大量的VOC廢氣使得人們的生命安全受到嚴重影響,煉化行業必須加強VOC廢氣處理技術的研究與應用,提高該類廢氣處理效率。
          VOC廢氣當前的處理技術主要分為兩種,一個是回收,一個是銷毀,不同的處理技術能夠達到不一樣的處理效果,且對VOC廢氣的組成成分要求也存在差異,實際處理工作中,還應該根據處理標準與VOC廢氣的成分來合理的選擇,保證VOC廢氣處理的科學性,提高其凈化質量。
          近年來,隨著人們對大氣污染重視程度和政府部門大力的治理,周邊環境有了明顯好轉和改善。在對環境治理的同時,日常提到最多是PM2.5、VOC,其中VOC即易揮發的有機化合物(VolatileOrganicCompounds),具體是指在標準大氣壓101.3kPa下初沸點小于或等于250℃且能對視覺感官產生刺激危害的有機化合物。
          首先VOC會對健康產生不良影響,由于VOC一般以氣態存在,所以對有毒害性VOC氣體的處理與不易揮發的混合物相比更加困難。人體可能通過接觸或食用攝入固態或液態有VOC成分的物質,或者吸入的氣體接觸到VOC等。
          1煉化行業中的VOC廢氣概述
          VOCs廢氣治理
          1.1 VOC廢氣的含義
          VOC廢氣也被叫做揮發性有機污染氣體,這是由于其中含有大量的易揮發性有機物而得名,其暴露在空氣中后會與大氣發生光化學反應而形成有機化合物,主要的化學物質為含氧、氮、氯、硫、甲烷烴等類有機物,是導致臭氧污染以及形成PM2.5污染物的重要物質。
          1.2 VOC廢氣的主要形成環節
          煉化行業的生產過程中,形成VOC廢氣的環節較多,多數分散在各個生產環節中,其中的主要形成環節有以下幾點:
          ①化工廠中的有機液體儲罐區域內,這是由于“大呼吸”與“小呼吸”的影響而形成揮發性氣體;
          ②容易散發出VOC廢氣的生產環節中,例如化工合成、過濾、蒸餾、離心等生產工序中,都極易出現VOC廢氣;
          ③生產車間中進行物料轉移的過程,在將物料從第一個儲存器轉移到第二個儲存器中時,也會存在吸入氣體與放出氣體的過程,從而形成VOC廢氣;
          ④生產環節中發生泄露情況,生產設備的長時間使用而出現的腐蝕以及磨損,沒有及時采取養護辦法等,進而導致物料泄露的情況發生;
          ⑤生產管理機制缺失,由于生產過程中的管理機制不完善,操作人員存在錯誤操作的情況,導致有機物質發生泄露或非正常的排放等等。
          1.3 VOC廢氣帶來的主要危害
          首先,VOC廢氣暴露在空氣中會嚴重影響空氣質量,當人體吸入受到污染的空氣時,就會給其肺部功能產生影響,長期且大量的吸入VOC廢氣,還可能導致人體細胞發生癌變,最終導致癌癥疾病。另外,VOC廢氣在空氣中產生光化學反應后,會形成霧霾,使得人們的視野范圍遭到遮擋,給人們的正常工作和出行帶來嚴重影響。
          2VOC 末端處理技術
          VOC末端處理技術可分為回收處理及氧化處理兩大類和它們的結合應用。
          2.1回收處理技術
          回收處理VOC技術包括冷凝、膜分離、吸附、吸收等。為了獲得具有足夠純度的有機物,在利用吸附、吸收和接觸式冷凝等方法使氣相VOC轉移至固相或液相之后,還需要借助熱解析、氣提、精蒸餾等手段分離有機組分。
          2.1.1冷凝法
          冷凝回收法是利用有機物在不同溫度下,其飽和蒸氣壓不同,通過冷凝器降溫或升壓,使有機物冷凝成液體,從氣相中分離出來。冷凝提取后,有機廢氣便可得到比較高的凈化。最通用的冷凝方法有表面冷凝和接觸冷凝。
          冷凝法主要應用于高濃度VOC氣體處理,盡管在理論上可達到很高的凈化程度,但是其操作難度大,難于在常溫下用冷卻水來完成,需要給冷凝水降溫,當濃度低至每升數百毫升時,處理成本會大大提高。所以冷凝法常作為吸附、膜分離或者其他VOC深度凈化方法的前處理措施,以回收有機物,并降低后續處理的負荷。
          2.1.2膜分離法
          不同氣體分子通過具有選擇性的膜時,其擴散滲透率不同,在膜兩側施加推動力時,有機選擇滲透膜將氣體分成2種物流,不能通過膜的氣體為脫除了VOC的潔凈空氣被排放,通過膜的有機氣體繼續被循環冷凝。
          膜分離法回收VOC就是借助真空泵,在納米級的氣體分離膜兩側形成壓力差,使得VOC氣體透過膜,而空氣透過膜的速率小得多,通常高分子膜對VOC的速率比空氣高10~100倍。膜分離法主要應用于濃度在1000mg/m3以上的VOC氣體回收處理,回收率能夠達致90%~99.9%。
          膜分離法最大的優點運化效果好,無二次污染物,回收的VOC無須后續處理。但是,膜處理技術投資運行費用高,且污染的膜被丟棄后會造成污染。分離的效率可能會受到諸如腐蝕性氣體、含塵氣體或氣體接近露點等的影響。
          2.1.3吸附法
          吸附法去除有機物是利用比表面積大,具有多孔結構的活性炭、碳纖維、沸石等吸附劑,將有機物分子截留,當廢氣通過吸附床時,有機物就被吸附在孔內,使氣體得到凈化。吸附法主要適用于風量大、濕度低、溫度低、濃度小于5000ppm的VOC氣體的回收處理。VOC吸附效果的影響因素很多,吸附劑本身的物理性質、化學性質、VOC的分子結構、外界環境的溫度、濕度及共存污染物等都會影響吸附法的工藝性能。
          2.1.4吸收法
          吸收法有物理和化學吸收兩種途徑。物理吸收法是利用物理性質差異進行分離。根據相似相溶和溶解度原理,吸收劑一般選用與揮發性有機物性質相近的非極性或弱極性液體,沸點高、揮發性低且化學性質穩定,能夠長期使用。
          常用的吸收劑有以柴油和洗油為主的礦物油、水型復合溶劑(例如水-洗油、水-表面活性劑-助劑)及高沸點有機溶劑。除易溶于水的有機揮發性氣體以水或液相有機物為溶劑進行物理吸收外,其他情況以酸液、堿液為溶劑進行化學吸收。
          2.2 氧化處理技術
          氧化處理VOC技術包括直接燃燒、熱力燃燒和催化燃燒等熱氧化技術以及生物過濾、生物滴濾和生物洗滌等生物降解技術等。
          2.2.1直接燃燒技術
          直接燃燒也稱直接火焰燃燒,是將廢氣中VOC組分當作燃料的處理方式,因此該法只適用于VOC濃度或熱值較高的廢氣,其燃燒溫度通常維持在1100℃左右。該方法主要處理濃度較高,不回收利用的回收系統循環吸收。
          2.2.2催化燃燒
          催化燃燒是氣相和固相催化反應,催化劑一般使用鉑、鈀等貴金屬。催化劑降低了分子的活化能,提高了反應速率,使廢氣無焰且低啟燃條件燃燒。是目前主流的廢氣處理途徑,但有催化劑采購昂貴和易受廢氣中硫含量影響中毒的缺點。
          2.2.3生物處理技術
          生物降解技術適合低濃度的VOC介質,通過控制細菌的碳源平衡,維持細菌組成和數量保證一定的污染物去除率,具有無二次污染的優點,但必須維持處理環境的穩定。
          2.3超低含氨廢氣處理的示例
          在進入氨氣回收系統前對RO純水經過制冷系統冷卻至4~6℃,從膜吸收組件吸收液入口進入氣態分離膜組件。每級氨氣回收系統配20支氣態分離膜組件,每支氣態分離膜組件膜壁孔徑為0.0001~20μm,吸收面積為105m2,并聯排列。
          氨氣回收系統入口風壓控制在35~40kPa,氣態分離膜為中空纖維微孔膜,廢氣和冷凍純水分別在膜的兩側,氨氣透過膜孔被另一側的冷凍純水所吸收進入吸收液。氣態分離膜親氣而疏水,氨氣從膜的極微小的孔徑內透過進入另一側的吸收液中,而吸收液卻不能進入氨氣流動一側。
          氨氣回收系統中,各路流體的狀態參數均通過傳感器轉送至自動控制系統,控制系統根據回傳的信號進行相應的調整,保證系統處于穩定的工作狀態。氨氣與低溫的純水相遇迅速溶于水中形成稀氨水后進入吸收液箱,同時產生大量的反應熱。
          本工藝中設有五級吸收氨氣的吸收液箱,在第五級吸收液箱是最濃的,當第五級吸收液箱達到濃度時自動排放到氨水儲槽,此時第四級吸收液箱內的還未達濃度要求的氨水會通過五級液位傳感器發出的低液位信號控制電動三通閥切換排入第五級吸收液箱進行進一步吸收以增加濃度。
          由此方式第三級排入第四級,第二級排入第三級,依次進行。多級膜吸收組件的吸收液經多次循環后,可以達到20%以上的濃度品格,作為成品氨水引出。再補充純水,重復以上步驟。
          由于氣態分離膜系統預先去除了大部分氨,總去除效率達99%,剩余1%的超低含氨廢氣從膜吸收組件下方排出,接入尾氣吸收酸池。經吸收酸池吸收后尾氣中氨濃度極低,可以穩定達標排放。
          綜上所述,VOC廢氣的排放不滿足凈化標準時,將會在大氣中發生光化學反應,形成PM2.5,影響人們的視線范圍。另外,人體長期吸入大量的VOC氣體,還會導致呼吸道與肺部的感染,嚴重時可能導致機體細胞的癌變,給人們的生命安全構成威脅。
          因此,必須采取合理有效的治理手段,使得VOC廢氣中的有害物質被成功消除或減少,降低VOC廢氣給環境帶來的危害。回收與銷毀是當前的VOC廢氣中比較常用的兩大處理技術,在實際的應用中,需要根據廢氣物質的具體組成以及處理目標的差異進行科學選擇,使得VOC廢氣的凈化效果得到最大程度提高。

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