煤化工VOCs治理技术研究

(整期优先)网络出版时间:2020-12-01
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煤化工 VOCs治理技术研究

魏敏毅

新疆广汇新能源有限公司, 新疆 哈密 839303

摘要:目前,各行各业的发展迅速,我国的煤化工工程建设的发展也有了很大的改善。在我国经济快速发展的情况下,煤化工业发展迎来了发展的大好时机,同时国家对于环保问题重视程度逐渐增加,所以需要合理控制煤化行业中的污染问题。从现实角度来讲,煤化工业在生产过程中避免不了产生污染物,在大气污染中不光包含了SO2和NOX以及粉尘等,同时还包含了大量VOCS废气,所以需要做好废气治理工作,对其进行研究有着重要意义。本文首先对煤化工VOCs具有的危害以及来源进行了介绍,之后对煤化行业VOCs的治理实际情况和管理技术应用进行了深入研究,在综合实际需求的情况下提出了完善方案,希望可以通过这种方式为环保事业做出贡献。

关键词:煤化工;VOCs治理;技术研究

引言

煤化工涉及煤的气化、液化、炼焦以及低温干馏等化学工艺,是挥发性有机化合物(VOCs)的重点排放行业。随着我国VOCs减排的深入推进,煤化工VOCs废气的综合治理受到了广泛关注。通过分析煤化工行业VOCs排放源和其排放特征以及主流VOCs治理技术的优缺点,给出具有针对性的VOCs治理技术选择建议。无组织排放VOCs污染防治应从源头控制VOCs泄漏,优化生产技术和改进工艺装备,加强推广气体泄漏与检测(LADR)技术。末端VOCs治理需要综合考虑技术性能、环境性能和经济性能:有回收价值的VOCs废气优先考虑回收技术,回收价值较低或没有回收价值的废气宜采用销毁技术;单一末端治理技术难以有效实现VOCs的减排控制,采用组合技术治理VOCs可以达到更高的净化效率、有效减少二次污染、降低耗能。针对煤制气、煤制焦行业VOCs主要排放源和排放特征的不同,分别给出VOCs治理技术选择建议。通过总结技术研究进展和工业实际应用情况,展望未来研究方向,以期为后续的工业应用选择和深入基础研究提供参考。

1煤化工VOCs的来源、危害

在进行煤化工生产过程中,造成废气来源的主要原因为煤制气和煤制焦。从煤制焦方面来讲,废气出现和生产过程以及装煤过程中都有着直接关系,在装煤时煤炭材料和大气之间会直接接触,在这种情况下就会出现多种烟尘,同时还会出现一种对人体有害的芳香气体。从炼焦阶段来讲,废气出现主要原因为,转化时使用的材料没有完全碳化,因此也出现了具有挥发性的气体,其中主要涵盖了焦油气、飞灰、一氧化碳、二氧化碳以及二氧化硫等。另外,在气体中含有大量苯类物质,虽然属于一种特殊的化合物,对于人的身体依然会造成伤害。产生煤制废气的主要原因为尾气和酚物质回收造成的,在这种废气中含有硫氧化物、碳氧化物、铅化物等,这些物质都会对人体和环境造成直接伤害。本文通过实际研究得出,大部分VOCs都会影响环境和人体发育,VOCs具有最为明显的特点为:(1)具有强烈的刺激性气味,在人体吸入之后会出现厌恶以及不愉快心情,严重伤害人体健康;(2)对于大部分金属材料都可以腐蚀,具有非常强的腐蚀特点;(3)对于环境和大气都会形成威胁,同时也影响人体健康。

2煤化工VOCs排放特征

煤化工VOCs依据来源可分为有组织排放和无组织排放两类:有组织排放即VOCs废气经过排气筒有规律的集中排放,污染源易定位分析,排放总量和排放特征可以测量核算,治理相对容易;无组织排放指生产过程中无密闭设备或密封措施不完善而导致有机物的泄漏,无组织排放VOCs不易收集、排放量和排放时间具有不确定性,是VOCs治理的重难点。相关数据表明,煤化工行业中,50%以上VOCs排放为无组织排放。低温甲醇洗排气中含有大量挥发的甲醇,同时伴随大量羰基硫、H2S等;污水处理池逸散的VOCs主要有烷烃、烯烃、卤代烃、芳香烃、醇类和硫醚等6类40多种有机化合物。炼焦过程涉及湿法息焦、冷鼓、硫铵、脱硫、脱苯等工艺过程,其散发的VOCs气体有苯系物、酚、氰、硫氧化物以及碳氢化合物等。现代煤化工VOCs废气来源主要有设备动静密封点的泄漏、循环水冷却系统释放、有机液体储存与调和挥发损失、有机液体装卸挥发损失、废水输运及储存过程逸散、炉窑燃烧烟气排放、火炬燃烧烟气排放、采样泄漏、事故状况下的废气排放等。国内典型煤化工VOCs排放源强占比由高到低依次为:废水输运及储存过程逸散>循环冷却水释放>设备动静密封点泄漏>有机液体储存与调和挥发损失>炉窑燃烧烟气排放>有机液体装卸挥发损失。

3煤化工VOCs治理技术

3.1燃烧法

从治理效果来看,燃烧法最彻底,效果最明显。环保部“十三五”VOCs防治工作方案明确指出,“加强有组织工艺废气治理,工艺弛放气、酸性水罐工艺尾气、氧化尾气、重整催化剂再生尾气,采用催化焚烧、热力焚烧等销毁措施”,这是国家生态环境部近年来主推的技术方法。近年来,国产RTO技术在吸收、消化国外技术的基础上,不断发展创新,无论是在净化效率还是安全性等方面已经接近甚至超越了国外水平,一些产品还被国家生态环境部相关部门鉴定是净化效率国际领先的安全型产品,在价格上也有相对的优势,比较适合运用在煤化工VOCs治理。

3.2低温等离子(高能离子)技术

等离子体就是处于电离状态的气体,低温等离子(高能离子)内部含有电子、离子、自由基和激发态分子,通过高压放电,低温等离子与空气等介质作用产生羟基和自由基,对有机物进行分解,产生了OH-、H2O2和氧化性极强的O3。高压放电方式有直流电晕放电、脉冲电晕放电、介质阻挡放电、辉光放电、射频放电等,但是放电风险均较大,且通常放电空间的气体压强可以达到100kPa甚至更高,低温等离子的净化效率较低,一般不超过30%。

3.3光催化技术

光催化技术是利用紫外线光照射在催化剂上产生氢氧自由基来去除VOCs。光催化、光氧化技术主要适用于恶臭异味等治理,生物法主要适用于低浓度VOCs废气治理和恶臭异味治理。光催化技术与生物法等组合技术配合使用,对低浓度的、大风量的污水臭味具有明显效果,中煤集团分公司采用了多重生物氧化及光触媒废气净化措施,VOCs治理效果明显,出口排放浓度在11mg/m3,远低于地方排放标准80mg/m3。

3.4冷凝法

冷凝法是将尾气降温至VOCs成分露点以下,使之凝结为液态后回收有价值的溶剂。主要适用于处理量较小且可冷凝物质浓度相对较高的尾气处理。罐区、装卸车尾气的排放目前普遍采用了三级冷凝+活性炭+膜分离技术,从净化效率来看较难达到陕西省地方排放标准80mg/m3。一般建议采用三级冷凝+CO/RCO等方法。而排放的另外一个盲区就是煤化工低温甲醇洗VOCs仍未引起高度重视,普遍未治理,排放量总量最大却未治理。

结语

煤化工工艺流程复杂,VOCs废气总体具有排放节点多、差异大、组分复杂、以无组织排放为主的特点。VOCs的污染防治应从源头着手,充分运用LDAR技术,实时监控易泄漏组件,优化生产技术,改进工艺装备,同时结合高效稳定的末端治理技术,最终实现达标排放。末端治理方面应根据排放特征选择排放要求与经济性相适应的处理技术。随着国内对环境质量的管控越来越严格,发展新型煤化工需要更先进的技术进行染污防控。已建成的煤化工项目技术的升级改造需综合考虑技术性能、环境性能和经济性能,选择最适合的治理技术。煤化工行业治理工艺繁杂,需从源头泄漏着手管控,但末端治理仍是未来发展的主流方向。

参考文献

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[2]孙磊磊,刘志学,吴琼慧,等.现代煤化工污染治理技术分析与环境管理政策建议[J].煤质技术,2019,34(03):1-6+19.