丁辛醇装置罐区VOCs治理设计探讨

丁辛醇装置罐区VOCs治理设计探讨

武德吕文学

大庆石化公司化工二厂丁辛醇造气车间黑龙江省大庆市163714

摘要：2015年4月16日，国家环境保护部和质量监督检验检疫总局联合发布《石油化学工业污染物排放标准》GB31571-2015国家标准，对石化行业提出严格、明确的排放要求，异味治理势在必行，本文针对丁辛醇装置罐区VOCs治理设计进行探讨，努力实现生产规模、环境保护与质量效益同步增长。

关键词：VOCs；治理；排放；环境；挥发

为顺应保护大气环境质量、彻底实现大气污染治理的趋势、贯彻国家政策、满足国家法律法规、标准要求，依据《石化行业挥发性有机物综合整治方案》的要求，根据《中华人民共和国大气污染防治法》规定对挥发性有机化合物的治理要求，必须对装置排放物料进行回收和治理。

1罐区VOCs治理设计背景

1.1罐区挥发物质特性

挥发性有机物（VOCs）是指沸点在50～260℃、常温下饱和蒸汽压超过70Pa（室温下）的有机化合物。它的组成极其复杂，常见的有烃类、醛类、苯类、氯代烃类、萘、二异氰酸酯类等。VOCs多有嗅味，表现出程度不同的毒性、刺激性，有些化合物还具有基因性毒性。VOCs能引起机体免疫力水平失调，影响中枢神经系统功能，出现头晕、头痛、嗜睡、无力、胸闷等自觉症状，还可能影响消化系统，出现食欲不振，恶心等症状，严重时甚至可损伤肝脏和造血系统，出现变态反应等。

1.2罐区挥发物质危害

挥发性有机物（VOCs）还是空气污染的主要来源之一，不仅是一次污染源，而且还能够造成光化学烟雾等二次污染。环境中的VOCs是光化学反应的前体，在有太阳光（主要是紫外光部分）照射时，VOCs与空气中氮氧化物及其它悬浮化学物质发生一系列光化学反应，主要生成臭氧，形成光化学烟雾，从而在更大范围内发生光化学污染和危害。光化学烟雾也会进一步危害人的健康和植物生长。

2罐区VOCs治理设计

2.1罐区VOCs治理必要性

随着工业的高速发展，挥发性有机物（VOCs）在城市中产生的空气污染日趋严重，造成光化学烟雾、O3浓度升高、灰霾天气次数增加等民众关注度极高的环境问题。因而，挥发性有机物气体的排放越来越受到世界各地的普遍重视。近年来石油化工企业事故频发，事故造成巨大的人员和经济损失，也造成了极大的社会影响。由于VOCs具有特定的高挥发性和无组织排放形式，其泄漏无法用肉眼觉察，因此一旦发生泄漏事故，常常会造成恶劣后果。

储罐、转运、泄漏和废水处理逸散等无组织排放源占大多数。按照石化100万吨/年的原油加工能力估算，每年的VOCs排放量为0.45万吨，以原料价格1万元/吨计算，每年的经济损失在0.45亿元左右。因此，治理厂区VOCs无组织排放可大大减少企业的经济损失。

2.2罐区VOCs治理准备

为贯彻落实《大气污染防治行动计划》，以及环境保护部《石化行业挥发性有机物综合整治方案》有关要求和工作部署，推进VOCs综合整治和降低VOCs排放总量，设计方案明确了VOCs综合整治的工作范围、目标和要点。为治理项目顺利推进提供制度支持。

2.3原料、辅助材料供应

2.3.1原料供应

建设目标为VOCs治理达标排放，针对治理范围内各类VOCs排放源采用不同治理技术手段，抑制和减少VOCs的产生，并使浓度超标的VOCs得到有效处理，实现达标排放。本项目各项治理措施、装置的原料即为现有各类含超标VOCs的排放气。

3罐区VOCs治理设计方案

3.1工艺技术选择原则

a）工艺技术先进，设施运行可靠；

b）适应排放工况变化，操作弹性较高；

c）不形成污染转移，符合环保要求；

d）系统投资合理，运行及维护费用较低。

3.2工艺技术介绍

目前广泛采用的VOCs治理技术主要有回收技术和消除技术两种。回收技术主要有吸收法、吸附法、冷凝法和膜分离法。消除技术主要有催化燃烧法、等离子体法、生物法、光催化氧化法等。

回收技术

a）吸收技术

吸收技术是采用低挥发或不挥发性液体为吸收剂，通过吸收装置利用废气中各种组分在吸收剂中的溶解度或化学反应特性的差异，使废气中的有害组分被吸收剂吸收，从而达到净化废气的目的。在VOCs的处理中，利用废气中的有机化合物能与大部分油类物质互溶的特点，常用高沸点、低蒸气压的油类等有机溶剂作为吸收剂。

b）吸附技术

吸附技术是指利用固体吸附剂对气体混合物中各组分吸附选择性的不同而分离气体混合物的技术。吸附过程是一个浓缩过程，气态污染物通过吸附作用被浓缩到吸附剂表面上后再进行后续处理。吸附技术主要适用于低浓度气态污染物的净化，对高浓度的有机气体，通常需要首先经过冷凝、吸收等工艺降低浓度后再进行吸附净化。吸附技术是最为经典和常用的气体净化技术，也是目前工业VOCs治理的主流技术之一。

在有机废气治理中，吸附剂再生通常采用低压水蒸汽置换再生、热气流吹扫再生和降压解吸再生。低压水蒸气置换再生是利用高温水蒸气将吸附剂中的吸附物置换出来，再生后产生的高浓度混合物进行冷凝分离以回收溶剂。

c）冷凝技术

冷凝技术是利用物质在不同温度下具有不同的饱和蒸气压的性质，采用降低系统温度或提高系统压力，使处于蒸气状态的污染物冷凝而从废气中分离出来的过程。

冷凝技术适用于高浓度有机溶剂蒸气的净化，经过冷凝后尾气仍然含有一定浓度的有机物，需进行二次低浓度尾气治理。在理论上经过降低温度后可达到很高的净化效率，但对含有大量空气的废气降温是不经济的。因此在有机废气治理中，通常采用常温水或低温水对高浓度的废气首先进行冷凝回收，冷凝后的尾气再进行吸附或催化燃烧处理，这样即可以降低治理成本，又可以降低后处理装置的负荷。

d）膜分离技术

膜分离技术是利用气体在膜中的渗透、扩散，根据混合气体中各组分在压力的推动下透过膜的传递速率不同，从而使不同气体选择性透过，进而达到分离的目的。

销毁技术

a）燃烧技术

燃烧技术是利用挥发性有机物的可燃性，在一定的温度下将其通入到焚烧炉中进行燃烧，最终生成二氧化碳和水得以净化的技术。该技术只适用于处理可燃或高温度下可分解的有机气体。有机气体燃烧氧化的结果是生成二氧化碳和水，有用物质不能被回收，因此只对一些在目前技术条件下还不能回收的有机废气才采用该技术，若VOCs中含有硫、氮和卤素等成分时，还应考虑燃烧后废气的处理，以免造成二次污染。

b）低温等离子体分解技术

低温等离子体分解技术是近年来发展起来的废气治理新技术，该技术是通过高压脉冲放电，在常温常压下获得高能电子、离子和自由基等活性离子，这些活性离子可与各种污染物如CO、HC、NOX、SOX、H2S、RSH等发生作用，转化为CO2、H2O、N2、S、SO2等无害或低害物质，从而使废气得到净化。

c）生物技术

生物技术是近年来发展起来的一种高新的有机废气净化技术，该技术利用驯化后的微生物在新陈代谢过程中以污染物为碳源和氮源，将各种有机物和某些无机物进行生物降解，分解成H2O和CO2，从而有效去除工业废气中的污染物质。

生物法对有机污染物的降解速率较低，只是在处理低浓度有机废气时才具有经济性，此外由于生物菌种对有机物的消化具有很强的专一性，这也限制了生物法在处理有机气态物质方面的应用。

结束语：

罐区VOCs治理为装置减排项目，项目建成后会大量减少向大气排放污染物，具有巨大的社会效益和环保效益，应推广建设。