煤制氣行業(yè)的VOCs治理方案
來(lái)源：濰坊天潔環(huán)保科技公司 閱讀：5144 更新時(shí)間：2017-11-08 10:46
煤化工行業(yè)是揮發(fā)性有機(jī)物排放重戶，但是企業(yè)對(duì)其認(rèn)識(shí)及治理起步較晚，且排放的組分較復(fù)雜。鑒于目前對(duì)煤化工行業(yè)處理方案的報(bào)道較少，本文選取煤制氣行業(yè)的VOCs治理措施進(jìn)行分析比較。
1 VOCs處理技術(shù)
1.1 VOCs處理技術(shù)分類
目前VOCs處理方法按原理來(lái)分有回收技術(shù)和破壞技術(shù)兩類；厥占夹g(shù)主要是采用物理方法回收氣體中的有價(jià)值溶劑，包括冷凝法、吸附法、吸收法和膜分離法;破壞技術(shù)主要是采用化學(xué)和生物方法將氣體中的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為CO2、H2O等物質(zhì)，包括直接燃燒法、蓄熱式燃燒法、催化燃燒法、生物降解法以及光催化降解、等離子體、電暈法等近年發(fā)展的新技術(shù)。
1)冷凝法是將廢氣降溫至VOCs成分露點(diǎn)以下，使之凝結(jié)為液態(tài)后加以回收有價(jià)值的溶劑。主要適用于處理量較小且可冷凝物質(zhì)的濃度相對(duì)較高的廢氣處理。
2)吸收法是采用低揮發(fā)或不揮發(fā)液體作為吸收劑，利用VOCs各種組份在吸收劑中溶解度的差異而凈化廢氣。適用于高水溶性、小到中等廢氣量的處理。
3)吸附法是吸附劑(多為多孔性固體)從廢氣中有選擇的吸附某些組分而去除VOCs的一種方法。適用于中低濃度的VOCs凈化。
4)膜分離法是借助載體空氣和VOCs蒸氣不同的滲透能力，或膜對(duì)氣體混合物中分子的不同選擇性而使VOCs分子分離的技術(shù)。適用于較高濃度的VOCs分離與回收。
5)生物降解法是在生物反應(yīng)器中利用微生物對(duì)廢氣中的有機(jī)物進(jìn)行消化代謝，將其分解成水、CO2及其他無(wú)機(jī)鹽類。主要用于低濃度，且以微生物可分解物質(zhì)為主的廢氣處理。
6)燃燒技術(shù)是基于含VOCs廢氣具有可燃性的特點(diǎn)，通過(guò)燃燒將廢氣中的可氧化組分轉(zhuǎn)化為CO2和水等無(wú)害物質(zhì)，包括直接燃燒、蓄熱式燃燒(RTO)和催化燃燒(RCO)。直接燃燒是將有機(jī)廢氣當(dāng)做燃料來(lái)燃燒，主要是處理VOCs濃度很高且具有相對(duì)較高燃燒熱值的廢氣，燃燒溫度一般在1100℃;蓄熱式燃燒主要處理可燃物濃度較低的廢氣，無(wú)法著火或依靠自身來(lái)維持燃燒，是采用先進(jìn)的熱交換設(shè)計(jì)技術(shù)和新型陶瓷蓄熱材料，把有機(jī)廢氣加熱到800℃左右，使VOCs氧化分解成CO2和水，燃燒后的尾氣除提供尾氣蓄熱升溫所需要的熱量，富余的熱量余熱回收副產(chǎn)蒸汽，保證凈化效果和熱量的有效回收;催化燃燒是利用催化劑的催化作用來(lái)降低氧化反應(yīng)溫度和提高反應(yīng)速率，可以在較低的溫度下進(jìn)行氧化燃燒，使有機(jī)物轉(zhuǎn)化為無(wú)害物質(zhì)。
1.2 幾種常用VOCs處理技術(shù)的比較及其選擇
上述VOCs氣體處理技術(shù)是目前工業(yè)應(yīng)用比較廣泛的幾種廢氣處理技術(shù)，而光催化技術(shù)、等離子體技術(shù)、電暈等方法是近年發(fā)展的新技術(shù)，工業(yè)應(yīng)用較少，主要處于實(shí)驗(yàn)室研究階段。表1對(duì)幾種常用的處理技術(shù)進(jìn)行了比較
1)環(huán)保政策、法規(guī)要求。處理后的廢氣必須達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)要求(石化行業(yè)要求限值120ppm)。上述比較了目前應(yīng)用廣泛的VOCs廢氣處理技術(shù)各自的優(yōu)缺點(diǎn)，工業(yè)企業(yè)在選擇合理有效的處理方法時(shí)應(yīng)從以下幾個(gè)方面進(jìn)行考慮。
2)技術(shù)條件。在對(duì)含VOCs廢氣處理工藝的選擇中，在技術(shù)領(lǐng)域應(yīng)考慮如下因素：VOCs的去除效率;廢氣性質(zhì)(廢氣中有機(jī)物的組成、VOCs含量、廢氣流量、氣味指標(biāo));可用建設(shè)面積;技術(shù)經(jīng)濟(jì)使用期;必要的附屬設(shè)施建設(shè)(如水蒸氣生產(chǎn)設(shè)施);與原有治污設(shè)備的配套;有機(jī)溶劑的回收等。
3)經(jīng)濟(jì)因素。主要考慮投資、運(yùn)行費(fèi)用和財(cái)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)。
在滿足環(huán)保要求的前提下，根據(jù)廢氣的性質(zhì)、流量、溫度、濃度等參數(shù)，企業(yè)應(yīng)對(duì)幾種廢氣處理技術(shù)進(jìn)行技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等方面的綜合分析比較，通過(guò)可行性論證后，做出適合企業(yè)運(yùn)行的技術(shù)方案。
2 煤制氣行業(yè)VOCs治理
以某煤制天然氣項(xiàng)目可研報(bào)告為例進(jìn)行分析。目前煤制天然氣行業(yè)多采用固定床碎煤加壓氣化、低溫甲醇洗酸性氣凈化、甲烷合成生成天然氣，根據(jù)工藝流程特點(diǎn)，VOCs主要排放點(diǎn)有四處分別為：低溫甲醇洗酸性氣凈化后排放尾氣、煤氣水常壓儲(chǔ)罐呼吸廢氣、污水處理裝置散發(fā)的惡臭氣體、油罐區(qū)儲(chǔ)罐呼吸廢氣。
2.1 低溫甲醇洗排放氣
低溫甲醇洗排放的廢氣(由三股氣混合)量為2X192000Nm3/h，VOCs濃度大約5000ppm，總硫濃度2.4ppm。
CO2是溫室氣體大量排放會(huì)加重環(huán)境負(fù)擔(dān)，而且未來(lái)如果征收碳稅，將為煤化工企業(yè)帶來(lái)一定的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，經(jīng)過(guò)燃燒處理后排出的廢氣主要含有CO2和N2，經(jīng)過(guò)初步分離后CO2純度較高，結(jié)合企業(yè)自身及當(dāng)?shù)靥攸c(diǎn)，便于作進(jìn)一步的處理應(yīng)用。CO2加氫合成制甲醇反應(yīng)各國(guó)研究者正在重點(diǎn)攻關(guān)催化劑的研究;碳捕捉與封存技術(shù)的“二氧化碳驅(qū)采水”技術(shù)也在積極嘗試，對(duì)處于西北缺水比較嚴(yán)重地區(qū)的煤化工來(lái)說(shuō)此項(xiàng)技術(shù)擁有巨大潛能。
由于蓄熱式燃燒裝置投資費(fèi)用相對(duì)較高，為避免投資損失，建議項(xiàng)目人員在初期可研、設(shè)計(jì)時(shí)，要對(duì)工藝數(shù)據(jù)進(jìn)行嚴(yán)格核算，在確保滿足環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的前提下，節(jié)省投資。
2.2 煤氣水儲(chǔ)罐呼吸氣
煤氣水儲(chǔ)罐呼吸廢氣主要是儲(chǔ)罐呼吸閥排出的無(wú)組織廢氣，以硫化氫和氨為主，VOCs濃度大約為500ppm，由于受到環(huán)境溫度等的影響，流量和濃度波動(dòng)較大。此股氣體不具回收價(jià)值，可以考慮采用RTO直接燃燒處理。在壓降滿足的前提下，可以將此股氣體通過(guò)管道輸送到低溫甲醇洗RTO裝置進(jìn)行處理，節(jié)省設(shè)備的投資。
2.3 污水處理裝置廢氣
污水處理裝置廢氣一類廢氣是在預(yù)處理單元的調(diào)節(jié)池、勻質(zhì)罐、隔油池、酸化水解池等裝置的散發(fā)氣體，氣量和濃度波動(dòng)范圍較大，VOCs含量較高;另一類是曝氣池、污泥脫水間的氣體，惡臭氣味明顯，主要以硫化物、揮發(fā)酚類物質(zhì)為主。兩類氣體的組分有差別，但都處于污水生化處理裝置區(qū)，可以依托生化處理既有裝置、人員的技術(shù)、操作條件，選擇生物降解法，通過(guò)微生物將廢氣中所含有的有機(jī)物降解為CO2和水。而且生化法也可除去硫、氮等無(wú)機(jī)組分。
2.4 油罐區(qū)排放氣
油罐區(qū)儲(chǔ)罐排放氣。廢氣主要是儲(chǔ)罐的呼吸閥排出氣，以及裝車過(guò)程中產(chǎn)生的有機(jī)廢氣。罐頂呼吸廢氣分別經(jīng)過(guò)水封槽后可以通過(guò)管道聯(lián)通與裝車廢氣合并在一起集中處理。由于此股排放氣含有有機(jī)溶劑，回收利用價(jià)值較高，且儲(chǔ)罐儲(chǔ)存石腦油、焦油等物質(zhì)，排出的廢氣與石化行業(yè)相似，可以考慮采用石化行業(yè)比較成熟的處理技術(shù)即油氣回收技術(shù)，例如冷凝+膜技術(shù)+吸附、吸附+吸收等回收方法的組合工藝。一方面可以減少有機(jī)廢氣的排放，降低對(duì)環(huán)境的影響;另一方面可以回收有機(jī)廢氣中的油組分，提高經(jīng)濟(jì)性。
對(duì)VOCs的污染防治應(yīng)遵循源頭、過(guò)程控制與末端治理相結(jié)合的綜合防治原則。采用LDAR(氣體泄漏與檢測(cè)技術(shù))對(duì)無(wú)組織排放源進(jìn)行定性、定量檢測(cè)，改進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)和工藝裝備，從源頭減少VOCs泄漏環(huán)節(jié)。末端治理方面采取高效的有機(jī)廢氣回收處理技術(shù)，滿足環(huán)境質(zhì)量要求。
3 結(jié)論
揮發(fā)性有機(jī)物對(duì)環(huán)境的危害和環(huán)保政策的要求，除了從源頭上控制排放，在末端治理方面企業(yè)應(yīng)根據(jù)具體的狀況，選擇相應(yīng)的治理技術(shù)，以期能達(dá)到投資少、操作方便、效率高的處理效果。
