焦化厂VOCs环保深度治理的探索与实践

焦化厂 VOCs环保深度治理的探索与实践

杨滕交 刘超

枣庄杰富意振兴化工有限公司 山东省 枣庄市 277100； 山东潍焦集团薛城能源有限公司 山东省 枣庄市 277100

摘要：VOCs(cov的英文缩写)是挥发性有机化合物，其成分复杂，是空气污染物，排放到大气中可能造成二次空气污染、损害大气层和危害人类健康。炼焦厂的废气主要来源于在化学生产回收过程中气体处理过程中温度升高时物料转移或气体挥发的声音分散和泄漏。2012年公布的《化学炼焦工业污染物排放标准》(gb 16171—2012)为现有炼焦企业的制冷和储存区内的各类焦油和苯罐规定了明确的排放限值。根据废气的特点，管理方法也各不相同，只有适当的管理技术才能达到国家或地方的排放标准，才能真正解决大气环境污染问题。

关键词：VOCs废气；治理技术；实践

引言

挥发性有机物（VolatileOrganicCompounds，VOCs）是工业生产中常见的一类污染物，是近地面臭氧和二次有机气溶胶生成的重要前体物，对光化学污染、大气环境质量、气候变暖等有重要影响[1-2]。焦化企业在炼焦生产及化产品回收过程中，会产生大量含有苯类、酚类及其他有机挥发性物质的气体，部分会逸散到空气中，危害人体健康，污染周边环境。近几年国家对环境污染治理力度不断加大，VOCs已经被认定为一项重要大气污染源，各项环保法律法规也将VOCs治理作为一项重要内容。

1、VOCs定义

VOCs就是指挥发性有机物，常用VOCs表示，总挥发性有机物有时也用TVOC来表示。普通意义上的VOCs就是指挥发性有机物；但是环保意义上的定义是指活泼的、挥发和参加大气光化学反应的，也就是会产生危害的那一类挥发性有机物。

2、VOCs废气的危害

VOCs废气含有许多挥发性有机化合物，包括酸、醛、碳氢化合物、酮和氨，对人类和环境构成重大风险。其中，工业生产产生的二氧化碳排放最为危险，这体现在，如果二氧化碳排放含有较高浓度的蒸汽苯，可能直接导致人类急性中毒；多环芳烃、有机氮化合物和声呐废气中的芳烃等芳香族化合物具有高度致癌性；将苯甲酸有机物引入VOCs废气会直接导致细胞中蛋白质的凝固或变形，并引起人类不良反应。一些VOCs废气还含有碱液和硝基苯化合物，可直接侵入人类的神经和呼吸系统，造成呼吸困难、窒息和神经疾病，最终导致死亡。除了对人类造成的损害之外，大气排放废气的一部分还可能损害臭氧层，加剧温室效应，并造成全球气候灾难。

3、VOCs污染治理存在的问题

3.1治理设施运行管理不够完善

目前，大多数焦化厂采用活性炭吸附模块作为VOCs治理设施。然而很多焦化厂所用的活性炭吸附模块没有脱附功能，在活性炭吸附有机废气饱和后，管理人员并未及时更换已饱和的吸附模块，这导致了吸附有机废气的效率低下。此外，园区内部分企业采用”吸附”+”热氧化燃烧”组合处理工艺，但其中某些企业氧化炉内的温度并未达到有机废气主要污染物的燃烧温度，导致这些企业所用的热氧化炉没起到应有的作用。

3.2 废气收集难，无组织排放问题

大多数企业对大气中的VOCs处理时很难利用现有装置实现完全覆盖及收集，只是在较为重要的环节安装VOCs集气罩，但又对容器清洗等工序重视度不足。另外，当采用含有VOCs的材料时，未及时进行密闭性检查和处理，使VOCs大量扩散。还有少数企业并没有设置集气罩等设备，仅用抽风机来代替，对于一些密闭性较差的车间在生产时还要敞开部分窗户，同时也没有对废气中的VOCs进行科学处理，而是大量地排放到空气中，引发大气环境污染。

4、VOCs治理工艺

4.1吸附法

在有机废气的处理中，吸附是处理VOC的最有效和广泛使用的方法之一。吸附剂包括活性炭、硅藻土和沸石，其中最常用的是活性炭吸附。吸附系统不仅显着降低了VOCS浓度并排放了废气，而且使回收的材料可重新用于吸附后的空气汽提和解吸。优点：适用于高效，高净化要求的除气。缺点：当吸附一定量的活性炭时，它会变得饱和，并且需要对活性炭进行再生或更换，从而导致高昂的运营成本。此方法通常用于低浓度VOC的后处理。

4.2冷凝回收法

该方法是利用降温或增压以促使VOCs由气态转换为其他状态，利用不同温度下其他气体和VOCs饱和蒸汽压的差异特性，进行分离的回收技术。该技术适用于浓度大、沸点高且需回收VOCs的情况，可用于催化燃烧或吸附法等的辅助处理；劣势是在低浓度的情况下，会使能耗增加，装置运行成本增大，对于一般挥发性与强挥发性的VOCs废气处理成效不够理想。

4.3化学洗涤法

利用VOCs中某些物质和化学液体的特性进行反应并去除气体中的污染物成分。常用的方法是酸碱清洗，氯清洗和过氧化氢清洗。优点：可以去除各种各样的恶臭气体，并且可以实现很高的去除效率，操作灵活。缺点：需要支持后续处理设备。

4.4膜分离回收法

该处理方法是利用其他气体污染物与VOCs在人工合成膜和天然膜中过滤、穿透及其余物理属性的差异，进一步将VOCs从混合物中进行分离。该技术对于浓度较高的VOCs处理效果显著，通常需VOCs在混合物中的体积占比大于0.1％，并配合其他处理技术共同使用。该方法的优势为适用性好、回收高效、无二次污染，且对于沸点低、难回收的VOCs也同样适用。劣势是需配备优质的处理装置，相关用具消耗品成本较大。

4.5土壤除臭剂法

土壤除臭机理可分为物理吸附和生物降解。水溶性恶臭气体(胺、硫化氢、低级脂肪酸等)被土壤中的水吸收和去除，不溶性气味被土壤表面吸收。优点：维护成本低，除臭效果相当于活性炭。缺点：占地面积大，不适用于多雨地区，需要降温、除湿、降尘预处理，而且微生物会破坏物理吸附。

4.6低过量空气燃烧法

在传统的焚烧炉中，燃料和所有空气必须迅速混合，并在过度的空气条件下充分燃烧。NOx的形成机制表明，反应区的燃烧速率对NOx的形成有很大影响，反应区空气饱和程度越高，NOx的排放量就越高。减少过量空气因素在某种程度上可能是为了限制反应区的氧气浓度，从而明确控制热力学氮氧化物和燃料氮氧化物的生产，采用这种方法可将氮氧化物的生产量减少15%至20%；但是，通过减少过多的空气因子，co浓度增加，燃烧效率降低。在实践中，有必要权衡利弊，并根据具体的工艺条件和排放要求选择适当的过量空气系数。

4.7低温等离子体法

该方法是通过外部电场的作用，使介质放电形成较多高能粒子，在高能粒子的能量大于VOCs化学键能的情况下，可以持续破坏VOCs的化学键，导致VOCs分子结构受损，并生成低毒、无毒的小分子物质，进而完成VOCs的处理。此方法操作简便，能耗小，催化剂在常温环境中便可与待处理污染物完成反应，不用加热；可用于多种VOCs的处理，处理效率高，尤其适用于浓度较小、高风量及有气味的有机废气处理；无二次污染及副产物生成。

4.8负压回收+焦炉燃烧法

该方法充分利用焦化自身工艺和设备，实现产品和燃料的充分利用，即低氧VOCs废气经氮气密封收集—负压调节—废气汇合后进煤气负压管道成为产品循环利用，高氧VOCs废气经“预洗+酸洗+碱洗”处理后引入焦炉开闭器进入焦炉燃烧，为煤炭干馏提供热量。

结束语

综上所述，VOCS废气所造成的污染正在引起全国各级环境保护部门的越来越多的关注。焦化行业已经开始研究各种VOCS废气处理技术，以减少VOCS废气向大气环境中的排放并避免产生废气。空气污染。随着我国焦炭企业的不断发展和壮大，南钢焦化响应中国绿色环境建设的领先理念，采用多种高效VOCS废气处理技术，控制生产区域中有害气体的排放并减少对空气环境的污染。

参考文献

［1］王培俊，刘俐，李发生，等．炼焦过程产生的污染物分析［J］．煤炭科学技术，2019，38(12):114－118．

［2］李玲玉，AlexB．Guenther，顾达萨，等．典型树种挥发性有机物(VOCs)排放成分谱及排放特征［J］．中国环境科学，2019，39(12):4966－4973．

［3］高超，张学磊，修艾军，等．中国生物源挥发性有机物(BVOCs)时空排放特征研究［J］．环境科学学报，2019，39(12):4140－4151．

［4］李长英，陈明功，盛楠，等．挥发性有机物处理技术的特点与发展［J］．化工进展，2019，35(3):917－925．

［5］刘丹，张鑫，张凤莲，等．以煤为原料的合成氨企业挥发性有机物排放特征研究［J］．洁净煤技术，2019，25(6):1－9．