冶金化工行业VOCs废气治理技术应用

冶金化工行业VOCs废气治理技术应用

魏艳艳,陈永会

山东中恒检测有限公司  山东淄博  255000

摘要：冶金化工企业排放的VOCs成分复杂，排放来源多样：密封点泄漏、储罐挥发、装卸车排放、废水处理系统逸散、工艺有组织排放、工艺无组织排放、燃烧不完全烟气、循环水系统逸散、采样逸散、火炬、非正常工况排放及事故排放等，现有的VOCs治理技术不够成熟，针对性相对较弱，治理设施设备相对缺乏规范性。本文将对冶金化工行企业现有VOCs主要治理方法和控制措施进行总结，为冶金化工企业控制VOCs排放提供参考。

关键词：冶金化工；VOCs废气；治理技术

引言

冶金化工行业中形成ＶＯＣｓ污染是社会共同关心的问题，控制ＶＯＣｓ污染物的最好方法是在排放前消除它们。如果ＶＯＣｓ污染物控制不好，则会对环境造成极大的破坏，影响人民居住环境质量。经过国内外研究人员的努力，设计出了各种传统技术来去除ＶＯＣｓ，如热燃烧、催化、吸附回收、吸收、生物过滤等技术，但是上述技术都存在一定的缺陷，对ＶＯＣｓ污染物去除效率不高。本文所提出的低温（２９３～６７３Ｋ）催化氧化已被证明是最可靠和有效的后处理技术之一。

1VOCs治理技术概述

VOCs的污染控制技术包括源头控制和末端处理两类。在末端处理技术的选择上，不同处理技术各有其优缺点及适用性，应当根据VOCs废气的具体理化性质，并结合拟治理现场的条件状况来综合考量。近年来，我国较为常用、经济的VOCs末端处理技术主要分为回收与销毁两大类[2]。顾名思义，回收技术可一定程度上对部分耗材或者可利用气体进行回收利用，以此减少成本投入[3]；销毁技术则是通过氧化、降解、转化等手段彻底将VOCs废气分解成CO2、H2O、无害物质等。

2主要VOCs排放源分析

冶金化工企业生产的汽油、柴油、苯等产品及其他中间物料等油品储存在储罐内，当储罐处于进料或者外界气温升高时，罐内压力升高，随之从罐顶呼吸阀处排出大量罐内气体，此阶段排放气体VOCs含量最高，根据物料的不同，部分组分相对单一，部分组分较为复杂，浓度也从每立方米几十到上万毫克不等。储罐排放属于间歇性排放，储罐处于进料或者温度升高时排放量大，处于静止、出料或者温度降低时排放量很小甚至无排放。污水处理场是冶金化工企业主要的环保配套设施，处理单元复杂，处理流程较长，含VOCs废气来源众多，包括污水罐、隔油池、浮选池及生化池等处理单元。废气主要来源于废水中油品的挥发、罐顶呼吸气以及生化过程释放的气体，组分较复杂，废气排放量受来水中油含量及温度变化影响，排放浓度波动大，特别是污水处理场受到上游装置冲击时浓度会在短时间内大幅度上涨。随着国家对VOCs治理的深入及检测设备便携化的逐步发展，目前密封点泄漏也是重点关注之一。根据装置数量及工艺流程复杂程度，一般冶金化工企业涉VOCs的密封点数量在十万以上，检测工作量大。泄漏VOCs组分根据流程位置不同而不同，排放量超标点位都要求进行修复，一般泄漏量都控制在2000ppm以内，但因点位多，且部分泄漏点无法在运行时维修，也是企业VOCs主要排放源之一。

3冶金化工行业VOCs废气治理技术应

3.1间歇脱附控制

间歇脱附根据VOCs成分的沸点采用三轮脱附的方式，脱附流程如下：a.持续运行沸石转轮2h，完成废气的吸入与吸附b.启动RTO设备，控制蓄热式焚化炉内温度在760℃以上。c.进行第一轮脱附，控制脱附温度在126℃，将沸点为117~118℃的丁醇、125~126℃的丁酯进行吹脱，此轮约吹脱49%的吸附废气。d.进行第二轮脱附，控制脱附温度在146℃，将沸点为137~140℃的二甲苯、146℃的丙二醇甲醚乙酸酯进行吹脱，此轮吹脱的废气占比约为46%。间歇脱附一次循环总耗时3.5h（沸石转轮吸附2h+间隔脱附1.5h），燃烧产生的热量基本上可实现自循环使用，但还需要补充小一部分热量，对比技术改进之前，此技术对于燃烧器最大仅需开启1h，且气阀开度明显降低，对于天然气的使用量降低效果显著。

3.2吸附技术

吸附技术是指利用吸附剂本身的吸附选择性分离气体中VOCs的技术，主要适用于风量大、湿度温度低的VOCs气体的回收处理。吸附法的优势在于能耗低、吸附剂相对便宜易得、技术成熟等，而缺点则是设备体积较大，需要较大空间、影响吸附剂寿命因素较多、废吸附剂需按危险废物处理等。吸附法分为固定床吸附法、流动床吸附法和浓缩轮吸附法等。有些固体表面具有分子引力和化学键能，可使有机物分子在固体表面吸附并富集，这种固体为吸附剂。常用的吸附剂主要有活性炭、硅胶、合成沸石分子筛等。目前在冶金化工企业VOCs废气治理中，采用活性炭吸附优点是初设成本低、能源需求低、适合多种污染物，但缺点也明显。一是活性炭种类较多，需要有针对地选择，而且活性炭生产厂家相对较多，存在恶性低价中标问题，影响装置稳定长周期运行。二是不适合高浓度废气，吸附饱和快，解吸时间相应增加，后面需要增加其他处理技术以保证废气可稳定达标排放。三是废气湿度大时吸附效率低，针对水汽含量大的废气需要预处理脱水。四是废活性炭属于危险废物，外委处理费用相对较高。

3.3催化混合技术处理应用

根据变温吸附（ＴＳＡ）的原理，吸附浓缩可以使用吸附浓缩稀释流体，然后进行部分热再生。吸附浓缩—催化混合技术是针对低浓度ＶＯＣｓ污染精心设计的解决方案。通过连续吸附和解吸，获得更高浓度（入口的１０～３０倍）ＶＯＣｓ流量，使后处理更节能，与热烟道的热交换也可以尽可能地节约能源。混合吸附浓缩—催化技术充分利用了吸附（即吸附选择性高、吸附能力大）和氧化（即分解完全、成本低）的优点，解决了饱和吸附剂的频繁处理和高能耗的问题。同样，混合吸附浓缩—催化氧化的模式也可以扩展到ＲＴＯ、生物过滤、ＰＣＯ、冷凝等。臭氧（Ｏ３）是一种强氧化剂，其标准氧化还原电位为２．０７ｅＶ，略低于ＯＨ（２．８ｅＶ）。臭氧氧化已广泛用于水杀菌和废水处理。由于其在气体环境中的稳定性较弱，单次臭氧氧化很难将ＶＯＣｓ污染物完全氧化为ＣＯ２和Ｈ２Ｏ，但在普通催化技术（热催化和光催化）之前使用臭氧氧化作为预处理步骤可以产生协同效应。至于工程应用，臭氧氧化过程中形成的刺鼻气味和不需要的副产物尤其值得关注，在环境温度下借助Ｏ３去除甲醛，在仅为６０×１０－６的Ｏ３浓度下可以实现８０.２％的甲醛去除率。这种将臭氧氧化与催化或光催化氧化相结合的混合处理技术与单一处理技术相比，分解更有效、更环保。有前景的混合臭氧催化氧化非常适用于低浓度ＶＯＣｓ源，如工厂车间、会议室等。

结束语

冶金化工企业对于 VOCs 治理的主要方式是收集后集中处理，采用多种技术联合治理成为大家的共识，这样既可以发挥各项技术的优势，又可互相弥补不足，从而实现对 VOCs 的更好治理。

参考文献

[1]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,2021,27(01):144-154.

[2]梁佳璇.化工行业VOCs治理技术及对策研究[J].硫磷设计与粉体工程,2020(05):24-27+48+6.

[3]张丹骥.微生物技术在化工行业废气治理中的应用分析[J].节能与环保,2019(08):57-58.

[4]钱心怡,方莹,朱峰.石化企业VOCs废气治理技术研究[J].科技风,2019(19):122.

[5]陈少奇.化工行业VOCs废气处理技术研究[J].资源节约与环保,2019(06):90.