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石油化工行业VOC治理技术

2019-11-19 11:19:55        0

   1.VOC治理的重要性

  VOC是形成PM2.5和臭氧的关键前体物。有经验表明,控制VOC排放是减少灰霾和光化学烟雾污染的有效措施。VOCs除本身具有污染外,也是二次污染物特别是细颗粒物的重要成因因素,石油化工行业是VOC污染主要来源,因此,加强石油化工VOC治理就显得尤为重要。

  目前石油化工行业VOC治理技术路线主要分为源头、过程控制和末端治理。源头、过程控制主要包括改进工艺,更换设备和防止泄漏为主的预防性措施,如泄漏检测与修复(LDAR)技术;末端治理技术目前常用或已有实际应用的方法包括冷凝法、吸附法、吸取法、燃烧法、生物法、低温等离子化法、UV光解净化法等。末端治理技术又可分为回收技术和净化技术。

  2.石油化工VOC治理技术

  2.1VOC回收技术

  (1)冷凝法

  冷凝法是利用污染物与载气二者沸点不同进行分离的方法,主要用于含高浓度有机蒸汽和高沸点无机气体的净化回收或预处理。该方法所需设备和操作条件都比较简单,所回收的VOC纯度比较高,其回收率与初始浓度、沸点有关,VOC的初始浓度越大、沸点越高,回收率越高,一般情况下对有机物的净化回收率在30%-70%,当VOCs组分比较单一且具有回收价值时,用冷凝法回收VOCs有明显经济优势。

  (2)吸取法

  液体吸取是利用气体溶解度的不同,通过废气与液体接触,使气态污染物转入液相。本质是浓缩过程,结合吸取液的解吸或精馏可分离回收有机物,如二甲基甲酰胺(DMF)的吸取回收。主要适于大气量和中等浓度的有机英雄联盟投注平台。但对于非极性有机物通常无法采用水溶液进行吸取,需采用一些大分子有机物(如柴油、白油等),但此方法会存在吸取剂排放和分离产品的纯度等问题。

  (3)吸附法

  吸附原理是废气与多孔固体接触,其中气态污染物分子被微孔表面捕集。吸附本质上也是一个富集浓缩过程。吸附与各种脱附技术组合后可实现连续可靠的净化和回收。常见的吸附剂有活性炭和疏水性沸石等。吸附法主要适用于中低浓度和高通量VOCs的回收,它具有高去除效率、低能耗和工艺成熟等优点。缺点是吸附剂的容量较小,吸附剂消耗大,设备庞大,费用较高。

  2.2 VOC净化技术

  (1)燃烧法

  燃烧法可分为直接燃烧和催化燃烧。直接燃烧是把VOCs中可燃的有机物组分当作燃料直接燃烧,温度一般在1100。C左右。该方法只适用于处理热值较高的VOCs,因为只有燃烧时释放的热量能够弥补向环境散失的热量时,才能维持燃烧的过程,否则需要消耗大量的辅助燃料,提高处理成本。催化剂的存在使VOCs在燃烧时比直接燃烧法需要更少的停留时间和更低的温度。但由于VOCs中含较多杂质,易引起催化剂中毒,而且催化剂常只针对特定类型的化合物起作用,因此催化燃烧的应用在一定程度上受限。

  (2)生物净化技术

  生物净化技术是利用微生物氧化、代谢、消化等过程,对有机物进行自然分解、降解,最终转化为二氧化碳和水等。流程是含VOCs气体进入设备,加湿处理后通入生物滤床,沿着滤床均匀地缓缓移动,通过平流、扩散和吸附等综合效应进入填料液膜中,进一步到生物膜中,与滤床上滤料表面生物菌种进行接触,在微生物作用下发生一系列生物化学反应,使气体中VOCs被分解、降解”。生物氧化技术优点是成本低、设备统一、二次污染小、工艺过程简单等。缺点是效率低、周期较长、设备体积大、处理过程缓慢、对VOCs处理普适性差、难以应用于混合VOCs废气、一些生物菌种对降解温度及pH值等环境条件要求高等。

  (3)低温等离子净化技术

  低温等离子净化技术是在外加电场作用下,通过介质放电产生大量高能粒子,当高能粒子能量高于VOC化学键能时,高能粒子不断轰击可使VOC化学键断裂、电离,从而破坏VOC分子结构,生成小分子低毒无毒物质,达到消除VOC目的。该技术具有工艺简单、适用性强、易于操作和能耗低等优点,已成为VOC治理常用技术。这种方法主要适合低浓度VOC废气(一般宜低于300mg/m?)治理,且废气浓度应远低于爆炸下限,确保不存在爆炸危险。此法在石化和化工等防爆等级要求较高的场合,不适合存在较大安全隐患。

  (4)UV光解净化法

  利用特制的高能UV紫外线光束照射恶臭气体,改变恶臭气体如:氨、三甲胺、硫化氢、甲硫氢、甲硫醇、甲硫醚、二甲二硫、二硫化碳和苯乙烯,硫化物H2S、VOC类,苯、甲苯、二甲苯的分子链结构,使有机或无机高分子恶臭化合物分子链,在高能紫外线光束照射下,降解转变成低分子化合物,如CO2、H2O等。同时高能UV紫外线光束分解空气中的氧分子产生游离氧,即活性氧,因游离氧所携正负电子不平衡所以需与氧分子结合,进而产生臭氧。UV+O2→O-+O*(活性氧)O+O2→O3(臭氧),众所周知臭氧对有机物具有很强的氧化作用,对恶臭气体及其它刺激性异味有立竿见影的清除效果。高能UV光束裂解恶臭气体中细菌的分子键,破坏细菌的核酸(DNA),再通过臭氧进行氧化反应,彻底达到有效脱臭及杀灭细菌的目的。

  3.总结

  石油化工VOC治理涉及工艺、技术、设备、管理、资金等多方面,工作难度较大。在末端治理方面,由于企业排放的废气特征复杂,单一方法难以有效降解VOC,因此传统技术间的耦合和新技术的提高,将是VOCs控制的一个发展方向。本文对目前常用VOC末端治理技术及其适用性进行了简单先容。需要说明的是,VOC治理方法本身没有好坏之分,只有针对VOCs废气排放不同的特点,确定合适的方法,才能取得良好的处理效果。

 


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