煤化工行业VOCs回收治理技术研究

煤化工行业 VOCs回收治理技术研究

韩琪 吴斐帆

华鲁恒升化工有限公司 山东省 德州市 253000

摘要：随着全球工业、经济的发展，大气污染问题日益突出，其中VOCs是目前主要的大气污染物，也是生成O3及PM2.5的重要前体物，因对人类健康及环境的巨大危害而备受国内外研究学者的关注。“十四五”规划中，将VOCs纳入污染物总量控制指标，可见VOCs治理迫在眉睫。生物法以其治理效果好、运行费用低、无二次污染等优点在各种方法中脱颖而出，在处理VOCs及恶臭方面被证实是有效、生态友好和潜在节约成本的方法，是最有发展前景的技术。但是疏水性VOCs气液相间传质阻力大，限制了其降解，导致单一生物技术去除效率较低。基于此，本篇文章对煤化工行业VOCs回收治理技术进行研究，以供参考。

关键词：煤化工行业；VOCs；回收治理技术

引言

挥发性有机物（VolatileOrganicCompounds,VOCs）在紫外光照射条件下可与氮氧化物（NOx）发生光化学反应，是形成臭氧（O3）和细颗粒物（PM2.5）的关键前体物。部分VOCs还具有毒性和易燃易爆性，带来健康及安全风险。随着我国大气环境保护工作的日益深入，VOCs污染引起广泛关注，对其进行有效管控已成为现阶段我国打赢蓝天保卫战的重要举措。随着我国经济的快速发展，化石能源消耗日趋增加，大气污染对人体健康的影响也愈发严重。虽然各级政府对VOCs治理愈加重视，源头削减、过程控制、末端治理的全过程治理的VOCs污染防治管理体系也在不断完善，但各项VOCs污染防治政策更偏向于重点地区、重点行业、重点污染物，且大部分针对在产企业的过程控制和末端治理，在源头削减方面也更看重VOCs的物料控制，较为忽视规划、设计、施工、采购等在VOCs污染防治的重要作用，导致目前臭氧污染形势仍然严峻，VOCs污染防治成为大气环境管理的短板。因此，从规划控制、设计控制、施工控制、采购控制和物料控制等方面系统地梳理源头削减的VOCs污染防治措施，有利于全方位地提高VOCs减排效果^[1]。

1工业VOCs概述

VOCs一般指的是于常温标准大气压下沸点处于50℃到260℃之间的有机化合物，还可以是任何常温常压下的挥发性有机物，包括有机固体和有机液体。工业VOCs的化学成分复杂，主要含有各种烷烃、烯烃、芳香烃以及多环芳烃等。经过相应的研究表明，工业VOCs的排放源来自于多种行业，如生产过程、交通运输和产品使用过程。其中主要是印刷和涂装工业，这些行业排放量占据VOCs排放量的一半以上。相关企业生产工艺复杂，产污环节多，无组织排放明显，一些企业还存在管理监督不严格、机器设置不合理等现象，使大量VOCs排放到空气中。由于不同的行业使用的工艺流程、产品材料各不相同，从而导致了排放的VOCs有所差异，治理起来也比较困难。当前，为了打赢大气污染防治攻坚战，我国对相关部门行业VOCs的管控治理也采取了相应的措施。主要针对化工厂、家具制造厂、皮革制造厂等重点行业展开治理，首先了解各企业产品种类、用量、原材料等使用情况，其次调查涉及VOCs排放的环节、排放方式以及污染防治措施、废气处理方式等方面的内容，最后对相关企业编制完成VOCs综合治理方案。对于占比较大的石油化工行业，需加强对外排放质量、总量的控制措施，对于油库、加油站等石油集中的地方，更是要注重油气的回收工作，减少对周围环境造成的污染。除以上措施以外，还需要对相关企业进行有效监督，对涉及印刷、喷漆、用胶的企业进行VOCs清洁原料的推广和替代工作，鼓励和宣传低苯溶剂和水性涂料的使用，优化环保发展体系，升级产业结构，做到实现经济发展的同时，减少VOCs的排放^[2]。

2煤化工行业VOCs回收治理技术研究

2.1VOCs控制技术

2.1.1吸收法

吸收法是以低挥发或不挥发液体为吸收剂，利用VOCs中各种组分在吸收剂中溶解度的差异或化学反应特性的差异，通过吸收设备使废气中的污染组分被吸收净化的过程，如用石灰乳液吸收烟气中的二氧化硫，用碱性溶液吸收尾气中的氮氧化物。

2.1.2氧化燃烧法

VOCs大多数是易燃烧的有机化合物，根据燃烧温度不同，氧化燃烧技术可分为直接燃烧、蓄热式燃烧和催化氧化燃烧。直接氧化燃烧是将VOC作为燃料与空气充分接触，直接燃烧的处理方法;催化氧化燃烧是通过加入催化剂，使VOCs在较低的温度下充分氧化分解;蓄热式氧化法是通过蓄热陶瓷从处理后气体中吸收并储存热量，再将热量释放给入口的低温废气^[3]。

2.2罐区VOCs治理

罐区VOCs大多为无组织排放，回收难度大，目前国内对罐区储罐可回收利用的VOCs优选用冷凝、吸收、吸附等技术将其回收利用，不能回收利用的VOCs最终选用燃烧等技术。根据《石油化学工业污染物排放标准》(GB31571—2015)，采用单一回收技术很难达到排放要求。罐区储罐废气进入冷凝单元后，先进入预冷换热器，该换热器采用－5℃左右的乙二醇溶液作为冷源，将VOCs油气温度冷却至0～5℃，使VOCs油气中大部分水蒸气冷凝为液相，然后油气进入深冷换热器。深冷换热器采用液氮作为冷源，油气在深冷换热器中被冷却至－100℃以下，油气中大部分甲醇及烃类冷凝为液相，流入凝液储罐，进行油气回收。废气中甲醇及烃类浓度降至低于2～3g/m，进入后续锅炉进行焚烧处理。

3VOCs治理技术研究趋势

大气压下的低温等离子体已成为当前研究的前沿技术，也越来越多地用于工业废气的治理^[4]。从人体健康和环境两方面考虑，应该寻找更有效的治理VOCs的方法。利用现代、清洁的工艺，在石化工业中，不但可以提高原油的转化率和使用率，而且还能降低污染物的排放;应该优先进行再燃，有效、及时地控制由VOCs引起的气体形成，这对建筑和石油化工等行业同样重要^[5]。科技的未来发展依赖于科技的进步，国家将支持和鼓励更好地治理挥发性有机物。这类材料的处理是通过对挥发性有机物的处理和综合应用来优化处理，以得到更好的结果。

结束语

总而言之，从不同VOCs治理技术的研究态势来看，吸附法、催化氧化法的相关研究开展最早，且最近几年的研究热度依然最高；等离子、光催化技术在VOCs领域的研究出现相对较晚，相关研究近几年来也有一定热度；热力燃烧法在实际应用中较受关注，但研究层面的热度不高。总的来说，治理技术是贯穿我国VOCs研究的一条主轴线，结合对VOCs领域研究热点的全景分析，预计在“十四五”甚至更长的时间里，我国VOCs研究将持续侧重于相关减排技术研发应用以及O3污染管控政策决策等方面。同时，随着我国“碳达峰、碳中和”战略目标的提出，对于VOCs与温室气体协同减排、提质增效方面的研究也将成为今后一段时间内的行业与学术界共同关注的热点研究方向。

参考文献

[1]魏振军.煤化工行业VOCs回收治理技术研究[J].山东化工,2020,51(03):198-200.

[2]王倩倩.煤化工相关产业的VOCs治理技术发展分析[J].化工管理,2020(23):43-44.

[3]廖正祝,田红.煤化工VOCs吸附处理技术研究进展及展望[J].洁净煤技术,2020,27(01):155-168.

[4]解强.煤化工VOCs排放及防治技术方案选择[C]//.沿黄河流域煤炭及深加工产业环境保护高峰论坛报告集.,2020:102-118.

[5]李辉,王登辉,惠世恩.煤化工VOCs治理技术应用现状及展望[J].洁净煤技术,2020,27(01):144-154.