焦化厂区挥发性有机物VOCs治理的研究.pdf

67技术应用与研究引言挥发性有机物不仅会破坏臭氧层，还会形成光化学烟雾，对人类的身心健康造成危害。所以焦化厂必须采取针对性措施，对大气环境中的挥发性有机物进行有效治理，但是，不同挥发性有机物治理技术有着不同的优势和劣势，只有准确理解挥发性有机物的定义，明确挥发性有机物的来源与危害，并结合挥发性有机物的实际情况，选择合适的治理方法，才能达到预期的治理效果。一、化产区域尾气来源焦化厂回收车间负责焦炉煤气的输送与净化，主要产品有焦油、粗苯、硫铵等，由冷鼓、脱硫、蒸氨-硫铵、粗苯4个工段组成。焦化厂化产区域VOCs尾气主要来自冷鼓工段、蒸氨、硫铵工段、脱硫工段、粗苯工段及油库区域。冷鼓工段VOCs尾气主要来自焦油槽、氨水槽、机械化澄清槽、剩余氨水槽等设备的放散管尾气，VOCs尾气中主要污染物有氨气、硫化氢、氰化氢、焦油气和萘等。蒸氨-硫铵工段VOCs尾气主要来自蒸氨设备废气及硫铵母液槽、满流槽、结晶槽、蒸氨废水槽等放散管尾气，VOCs尾气中主要污染物有氨气、硫化氢、氰化氢等。脱硫工段VOCs尾气主要来自硫泡沫槽、硫膏压滤机房、硫膏库房、脱硫液循环槽、脱硫液放空槽、事故槽等放散管尾气，VOCs尾气中主要污染物有氨气、硫化氢、氰化氢等。粗苯工段VOCs尾气主要来自苯中间槽、油水分离器、控制分离器、粗苯回流槽、洗油残渣槽、循环洗油槽、地下放空槽等放散管尾气，VOCs尾气中主要污染物有苯、氰化氢等。油库区域VOCs尾气主要来自焦油储槽、苯储槽等储槽中介质的挥发，VOCs尾气中主要污染物有苯、焦油气等。二、挥发性有机物的危害1.光化学反应当挥发性有机物受到阳光照射后，就会与大气中的氮氧化物发生光化学反应，形成含有臭氧、醛类或者过氧硝基酰等物质的光化学烟雾。光化学烟雾的存在，不仅会对大气环境产生二次污染，还会刺激人的眼睛和呼吸系统，导致皮肤过敏，使人产生头痛、咽痛与乏力，从而威胁人体健康。另外，挥发性有机物VOCs成分复杂，有特殊气味且具有渗透、挥发及脂溶等特性，可导致人体出现诸多不适症状。还具有毒性、刺激性及致畸致癌致突变作用，尤其是苯、甲苯、二甲苯、甲醛对人体健康的危害最大，长期接触会使人患上贫血与白血病。挥发性有机物VOCs气体还可导致呼吸道、肾、肺、肝、神经系统、消化系统及造血系统的病变。随着VOCs浓度的增加，人体会出现恶心、头痛、抽搐、昏迷等症状。同时，也会对农作物的健康生长产生影响，使其出现发育不良或者死亡等现象。2.诱发火灾和爆炸事故绝大多数挥发性有机物都具有易燃易爆的特性，如果排放时的浓度过高，就有可能引发火灾事故和爆炸事故。如，汽油、苯、酒精等物质的闪点都在28以下。所谓闪点，其实就是可燃气体发出的蒸汽与空气中混合物、火源接触后能够闪燃的最低温度。尤其是苯，与空气混合的爆炸极限仅有1.4%7.5%，如果排放浓度过高，很容易引发火灾事故，威胁周围人的生命健康。三、VOCs治理技术优缺点1.多级洗涤吸收活性炭吸附集中净化法工艺原理是各工段全密闭收集后集中进入多级洗涤活性炭吸附脱附装置，洗涤吸收系统采用四级洗涤吸收：预处理洗涤油洗酸洗碱洗。预处理洗涤：主要去除VOCs尾气中粉尘及水蒸气，并对VOCs尾气进行降温。油洗：主要是去除VOCs尾气中的萘、酚、苯等有害物质；酸洗：主要是去除VOCs尾气中的氨等。碱洗：主要去除VOCs尾气中的硫化氢、氰化氢等。为了保障酸洗塔、碱洗塔内酸碱度的稳定性，酸洗塔、碱洗塔分别增设pH计自动加药系统，确保VOCs尾气吸收系统工作稳定，并降低操作人员劳动强度。除洗涤吸收外，活性炭吸附脱附装置利用活性炭内部孔隙结构发达，比焦化厂区挥发性有机物VOCs治理的研究王校贵州盘江电投天能焦化有限公司【摘要】自我国经济高速发展以来，生态环境受到了较大影响，随着环境保护上升至国家战略高度，烟粉尘、二氧化硫等污染物控制取得明显成果。但是，挥发性有机物造成的污染仍处于增长趋势，因此，为了有效改善环境质量，研究环保治理挥发性有机物污染的新思路是必要的。【关键词】焦化厂区；挥发性；有机物VOCs；治理路径【DOI】10.12316/j.issn.1674-0831.2023.15.02368技术应用与研究表面积大的特点，对各种有机物具有高效的吸附能力。集中处理使用的变频风机，运行费用和维护成本较低。焦油气等含萘收集管道采用伴热、保温、蒸汽吹扫避免萘结晶堵塞。粗苯等易燃易爆区域管线全部增设不锈钢阻火器，整个系统为全防爆，安全系数高。整个化产只有一个排放点，在线上传需一台在线监测，投资费用低，指标易控制。2.等离子法工艺工艺原理是利用高压电极发射的等离子，其等离子体内部富含高能高化学活性的粒子，如电子、自由基、离子等，这些高能粒子可以在低温条件下将VOCs裂解和氧化生成CO2和H2O，将复杂的污染物转化为简单的小分子无毒无害或低毒低害物质，最终去除污染物。工艺设备占地面积小，适用于小风量、低浓度、不含尘干燥的常温气体，一般只适用于焊接烟气、污水池臭气等。工艺危险性大，不适合处理脱硫、硫铵、洗脱苯及油库等易燃易爆气体区域，系统用电量大，且还需要清灰，运行维护成本高。3.吸收法应用吸收法治理挥发性有机物的原理是挥发性有机物可以溶于油类物质。利用这一技术，只需要选择合适的吸收剂，就可以最大限度地吸收挥发性有机物，并挖掘吸收后挥发性有机物的二次利用价值，产生相应的经济价值。这种治理技术与其他吸收法的应用一样，面临着吸收剂选择困难的问题，所以，研究人员一直在研究采取何种技术优化措施，才能够降低挥发性有机物的治理成本，提高挥发性有机物的治理效率，减少挥发性有机物的危害。4.催化燃烧技术对挥发性有机物进行预热，直至使其达到可燃烧温度，再加上催化剂，就可以对挥发性有机物进行氧化分解，这就是催化燃烧技术的应用原理。这种治理技术的应用，同样需要使用催化剂，例如贵金属催化剂、非贵金属氧化物催化剂和复合物催化剂等。与其他治理技术相比，这种治理技术的能耗更低、安全系数更高、操作过程更便捷，并且催化剂还可以重复使用，因而治理成本更低。但是，要将催化燃烧技术的优势充分发挥出来，工作人员还需要对工艺条件提出严格的要求，以确保废气中没有损害催化剂寿命的物质。5.光氧化分解法该方法属于物理化学处理法之一，主要利用具有催化作用的氧化剂，同时结合强光照射，从而使挥发性有机物分解的一种常用方法，该环保治理技术多应用于废液和废气中挥发性有机物的处理，对于固体类或是废渣中的挥发性有机物，其作用有限。其中，最特别的就是废水，相比于其他技术方法，光氧化分解法更可以达到废物的有效处置，对于即便是用生化鉴别法或者生物法都难于处置的有机废物，该方法仍能够实现挥发性有机物的分解，满足环保治理、环境保护需求。在技术具体操作流程中，把适当的二氧化物投到水体周围环境中，然后再结合紫外等光源辐射将水体挥发性有机物溶解，这主要是为了处理废液中的挥发性有机物。当对固体类挥发性有机物进行处置时，往往须首先对固体类进行处置，由于整个过程中材料和时间成本的投资都很大，所以，面对大量固体类的挥发性有机物，在对其进行处置时，一方面能够灵活选用其他的技术方式，例如：将其运用到化肥产品制造中，以重新释放其经济价值，另一方面进行挥发性有机物污染的环境处理，变废为宝，提升资源利用率，创造出更大经济效益。6.蓄热燃烧RTO技术原理是把VOCs尾气加热到800，使废气中的VOCs氧化分解成二氧化碳和水。VOCs尾气经引风机进入蓄热室A进行预热，然后进入氧化室，加热升温使VOCs氧化分解成CO2和H2O，净化后的高温废气离开氧化室，进入蓄热室B释放热量，C床对蓄热体进行吹扫。一个循环完成后，进气、出气、吹扫阀门进行一次切换，改变气流方向，系统进入下一循环。该过程不断循环交替，从而有效降低废气处理后的热量排放，同时节约了VOCs氧化升温时的热量损耗，使VOCs在高温氧化过程中保持着较高的热效率。RTO技术特点：投资大，需要天然气燃烧加热，运行成本高，处理效率高98%，化工、汽车涂装应用多；反应温度高达800等。四、VOCs挥发性有机物治理措施1.引入负压技术将油库区域、粗苯区域等密闭性较好且氧含量较低的VOCs尾气的储罐，经过氮封泄氮后的VOCs尾气通过管道集中送至煤气负压系统，VOCs尾气进煤气负压系统前增设氧含量检测仪，实时监控进入负压系统VOCs尾气中氧的含量，氧含量超标时紧急切断进入负压系统的VOCs尾气，紧急放散阀打开，VOCs尾气放散，保证合格的VOCs尾气进入负压系统，不影响负压系统的正常安全运行。氮封系统结构及工作原理：氮封由供氮装置和泄氮装置两部分。供氮装置由指挥器和主阀两部分组成，泄氮装置由内反馈的压开微压调节阀组成。氮气压69技术应用与研究力减压并稳定在一定的压力，通过氮封装置精确控制。当储罐进液阀开启，向罐内添加物料时，液面上升，槽内的气相部分容积减小，压力升高，当罐内的压力升至高于氮封装置设定的压力时，泄氮装置打开，向外界释放氮气，使罐内压力下降，降至氮封装置压力设定点时，泄氮装置自动关闭。当储罐出液阀开启，罐内的压力下降，供氮装置开启，向储罐注入氮气，使罐内压力上升，当罐内压力上升至上限设定值时，供氮装置自动关闭。2.引入焦炉燃烧系统直接燃烧技术将冷鼓、脱硫、焦油装车区域等密闭性较差或排口氧含量较高的VOCs尾气产生点，用变频风机集中收集，采用酸碱洗涤后引入焦炉废气盘进入燃烧系统直接燃烧，污染物被完全分解，达到污染物零排放。为确保安全，VOCs尾气进焦炉燃烧系统前增设可燃气体检测仪，实时监控进入焦炉燃烧系统可燃气体含量，可燃气体含量超标时紧急切断进入燃烧系统的VOCs尾气，紧急放散阀打开，将VOCs尾气切换至放散烟囱临时排放，并报警提示相关人员进行处理，保证合格的VOCs尾气进入焦炉燃烧系统，不影响焦炉的正常运行。同时，通过与焦炉加热换向系统紧密配合，合理进行分配，保证VOCs尾气混配均匀。该项工艺技术优点：VOCs尾气量占焦炉总需空气量的比例很小，进入焦炉燃烧前废气已经被充分稀释，安全性能高；利用原有焦炉作为燃烧装置，降低投资费用；VOCs尾气中的含硫、含氮化合物如氨、硫化氢等在燃烧时生成二氧化硫和氮氧化合物，这部分二氧化硫和氮氧化合物直接利用焦炉烟囱脱硫脱硝装置中去除，基本实现VOCs尾气治理零排放；运行成本低，回收利用VOCs尾气燃烧产生的热能；可降低焦炉燃烧系统中助燃空气中氧含量，从而控制燃烧强度，起到降低焦炉烟道气中氮氧化合物的含量。因此，该项技术使用比较广泛。3.加大力度对污染源进行控制为实现对此类污染物的环保治理，首要任务就是对污染源进行控制，紧抓根本，减少挥发性有机物，减轻后续治理压力。各部门都要加强对污染源的管理，从根本上减少环境污染问题，在日常工作中做好规划与部署，各项工作基础应是该物质的生成途径和作用方式，从而保证治理规划的有效性。加大力度管控焦化厂生产活动，鼓励焦化厂进行生产技术的优化与研发，从而减少挥发性有机物的产生。4.流程管理需要技术人员不断优化和逐步改进设备现有产品的生产制造工艺，改变现有传统物料的明装运输方式，如焦油装车采用液下入料减少挥发性有机物VOCs的产生等，合理设计使用管道来运输各种原料，进一步研究提高物料生产控制的计算机自动化程度，使该设备产品除了减少生产加工过程中对物料的转移和取样误差外，有效提高物料整体密封性，不断设计优化现有设备生产供应过程系统中会产生挥发性有机物处理的每一代工艺设计，进一步控制在生产经营过程中产生过量的挥发性有机物，确保企业的生产排放符合挥发性有机物VOCs限量排放管理和污染物控制相关标准。五、结语综上所述，焦化厂产生大量挥发性有机物VOCs，这些挥发性有机物VOCs对环境及工人的健康产生不利影响，各企业亟须对各工段废气进行治理，处理后的尾气需达到国家标准才能排放。现阶段焦化厂化产区域挥发性有机物VOCs收集治理主要采用洗涤+燃烧的组合方式，粗苯工段主要采用引入负压技术，各种技术都有其各自的优缺点，企业应根据本身的实际情况选择挥发性有机物VOCs的治理方式。参考文献：1陈兵，张祖彬，刘士民，李伟明.焦化VOCs深度治理的实践应用J.辽宁化工，2019，51(04):502-504+507.2杨万斌.焦化厂化产区域VOCs治理技术研究J.石化技术，2019，29(03):103-104.3张新民.焦化企业VOCs废气处理技术的研究J.化工管理，2018(22):43-44.