煉化行業(yè)生產(chǎn)過程中的VOC廢氣污染在國內(nèi)外均屬于最嚴(yán)重的空氣污染物質(zhì)之一，大量的VOC廢氣使得人們的生命安全受到嚴(yán)重影響，煉化行業(yè)必須加強(qiáng)VOC廢氣處理技術(shù)的研究與應(yīng)用，提高該類廢氣處理效率。

VOC廢氣當(dāng)前的處理技術(shù)主要分為兩種，一個(gè)是回收，一個(gè)是銷毀，不同的處理技術(shù)能夠達(dá)到不一樣的處理效果，且對(duì)VOC廢氣的組成成分要求也存在差異，實(shí)際處理工作中，還應(yīng)該根據(jù)處理標(biāo)準(zhǔn)與VOC廢氣的成分來合理的選擇，保證VOC廢氣處理的科學(xué)性，提高其凈化質(zhì)量。

1前言

近年來，隨著人們對(duì)大氣污染重視程度和政府部門大力的治理，周邊環(huán)境有了明顯好轉(zhuǎn)和改善。在對(duì)環(huán)境治理的同時(shí)，日常提到最多是PM2.5、VOC，其中VOC即易揮發(fā)的有機(jī)化合物（VolatileOrganicCompounds），具體是指在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓101.3kPa下初沸點(diǎn)小于或等于250℃且能對(duì)視覺感官產(chǎn)生刺激危害的有機(jī)化合物。

首先VOC會(huì)對(duì)健康產(chǎn)生不良影響，由于VOC一般以氣態(tài)存在，所以對(duì)有毒害性VOC氣體的處理與不易揮發(fā)的混合物相比更加困難。人體可能通過接觸或食用攝入固態(tài)或液態(tài)有VOC成分的物質(zhì)，或者吸入的氣體接觸到VOC等。

2煉化行業(yè)中的VOC廢氣概述

2.1 VOC廢氣的含義

VOC廢氣也被叫做揮發(fā)性有機(jī)污染氣體，這是由于其中含有大量的易揮發(fā)性有機(jī)物而得名，其暴露在空氣中后會(huì)與大氣發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)而形成有機(jī)化合物，主要的化學(xué)物質(zhì)為含氧、氮、氯、硫、甲烷烴等類有機(jī)物，是導(dǎo)致臭氧污染以及形成PM2.5污染物的重要物質(zhì)。

2.2 VOC廢氣的主要形成環(huán)節(jié)

煉化行業(yè)的生產(chǎn)過程中，形成VOC廢氣的環(huán)節(jié)較多，多數(shù)分散在各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，其中的主要形成環(huán)節(jié)有以下幾點(diǎn)：

①化工廠中的有機(jī)液體儲(chǔ)罐區(qū)域內(nèi)，這是由于“大呼吸”與“小呼吸”的影響而形成揮發(fā)性氣體；

②容易散發(fā)出VOC廢氣的生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，例如化工合成、過濾、蒸餾、離心等生產(chǎn)工序中，都極易出現(xiàn)VOC廢氣；

③生產(chǎn)車間中進(jìn)行物料轉(zhuǎn)移的過程，在將物料從第一個(gè)儲(chǔ)存器轉(zhuǎn)移到第二個(gè)儲(chǔ)存器中時(shí)，也會(huì)存在吸入氣體與放出氣體的過程，從而形成VOC廢氣；

④生產(chǎn)環(huán)節(jié)中發(fā)生泄露情況，生產(chǎn)設(shè)備的長時(shí)間使用而出現(xiàn)的腐蝕以及磨損，沒有及時(shí)采取養(yǎng)護(hù)辦法等，進(jìn)而導(dǎo)致物料泄露的情況發(fā)生；

⑤生產(chǎn)管理機(jī)制缺失，由于生產(chǎn)過程中的管理機(jī)制不完善，操作人員存在錯(cuò)誤操作的情況，導(dǎo)致有機(jī)物質(zhì)發(fā)生泄露或非正常的排放等等。

2.3 VOC廢氣帶來的主要危害

首先，VOC廢氣暴露在空氣中會(huì)嚴(yán)重影響空氣質(zhì)量，當(dāng)人體吸入受到污染的空氣時(shí)，就會(huì)給其肺部功能產(chǎn)生影響，長期且大量的吸入VOC廢氣，還可能導(dǎo)致人體細(xì)胞發(fā)生癌變，最終導(dǎo)致癌癥疾病。另外，VOC廢氣在空氣中產(chǎn)生光化學(xué)反應(yīng)后，會(huì)形成霧霾，使得人們的視野范圍遭到遮擋，給人們的正常工作和出行帶來嚴(yán)重影響。

3VOC 末端處理技術(shù)

VOC末端處理技術(shù)可分為回收處理及氧化處理兩大類和它們的結(jié)合應(yīng)用。

3.1回收處理技術(shù)

回收處理VOC技術(shù)包括冷凝、膜分離、吸附、吸收等。為了獲得具有足夠純度的有機(jī)物，在利用吸附、吸收和接觸式冷凝等方法使氣相VOC轉(zhuǎn)移至固相或液相之后，還需要借助熱解析、氣提、精蒸餾等手段分離有機(jī)組分。

3.1.1冷凝法

冷凝回收法是利用有機(jī)物在不同溫度下，其飽和蒸氣壓不同，通過冷凝器降溫或升壓，使有機(jī)物冷凝成液體，從氣相中分離出來。冷凝提取后，有機(jī)廢氣便可得到比較高的凈化。最通用的冷凝方法有表面冷凝和接觸冷凝。

冷凝法主要應(yīng)用于高濃度VOC氣體處理，盡管在理論上可達(dá)到很高的凈化程度，但是其操作難度大，難于在常溫下用冷卻水來完成，需要給冷凝水降溫，當(dāng)濃度低至每升數(shù)百毫升時(shí)，處理成本會(huì)大大提高。所以冷凝法常作為吸附、膜分離或者其他VOC深度凈化方法的前處理措施，以回收有機(jī)物，并降低后續(xù)處理的負(fù)荷。

3.1.2膜分離法

不同氣體分子通過具有選擇性的膜時(shí)，其擴(kuò)散滲透率不同，在膜兩側(cè)施加推動(dòng)力時(shí)，有機(jī)選擇滲透膜將氣體分成2種物流，不能通過膜的氣體為脫除了VOC的潔凈空氣被排放，通過膜的有機(jī)氣體繼續(xù)被循環(huán)冷凝。

膜分離法回收VOC就是借助真空泵，在納米級(jí)的氣體分離膜兩側(cè)形成壓力差，使得VOC氣體透過膜，而空氣透過膜的速率小得多，通常高分子膜對(duì)VOC的速率比空氣高10~100倍。膜分離法主要應(yīng)用于濃度在1000mg/m3以上的VOC氣體回收處理，回收率能夠達(dá)致90%~99.9%。

膜分離法最大的優(yōu)點(diǎn)運(yùn)化效果好，無二次污染物，回收的VOC無須后續(xù)處理。但是，膜處理技術(shù)投資運(yùn)行費(fèi)用高，且污染的膜被丟棄后會(huì)造成污染。分離的效率可能會(huì)受到諸如腐蝕性氣體、含塵氣體或氣體接近露點(diǎn)等的影響。

3.1.3吸附法

吸附法去除有機(jī)物是利用比表面積大，具有多孔結(jié)構(gòu)的活性炭、碳纖維、沸石等吸附劑，將有機(jī)物分子截留，當(dāng)廢氣通過吸附床時(shí)，有機(jī)物就被吸附在孔內(nèi)，使氣體得到凈化。吸附法主要適用于風(fēng)量大、濕度低、溫度低、濃度小于5000ppm的VOC氣體的回收處理。VOC吸附效果的影響因素很多，吸附劑本身的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)、VOC的分子結(jié)構(gòu)、外界環(huán)境的溫度、濕度及共存污染物等都會(huì)影響吸附法的工藝性能。

3.1.4吸收法

吸收法有物理和化學(xué)吸收兩種途徑。物理吸收法是利用物理性質(zhì)差異進(jìn)行分離。根據(jù)相似相溶和溶解度原理，吸收劑一般選用與揮發(fā)性有機(jī)物性質(zhì)相近的非極性或弱極性液體，沸點(diǎn)高、揮發(fā)性低且化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，能夠長期使用。

常用的吸收劑有以柴油和洗油為主的礦物油、水型復(fù)合溶劑（例如水-洗油、水-表面活性劑-助劑）及高沸點(diǎn)有機(jī)溶劑。除易溶于水的有機(jī)揮發(fā)性氣體以水或液相有機(jī)物為溶劑進(jìn)行物理吸收外，其他情況以酸液、堿液為溶劑進(jìn)行化學(xué)吸收。

3.2 氧化處理技術(shù)

氧化處理VOC技術(shù)包括直接燃燒、熱力燃燒和催化燃燒等熱氧化技術(shù)以及生物過濾、生物滴濾和生物洗滌等生物降解技術(shù)等。

3.2.1直接燃燒技術(shù)

直接燃燒也稱直接火焰燃燒，是將廢氣中VOC組分當(dāng)作燃料的處理方式，因此該法只適用于VOC濃度或熱值較高的廢氣，其燃燒溫度通常維持在1100℃左右。該方法主要處理濃度較高，不回收利用的回收系統(tǒng)循環(huán)吸收。

3.2.2催化燃燒

催化燃燒是氣相和固相催化反應(yīng)，催化劑一般使用鉑、鈀等貴金屬。催化劑降低了分子的活化能，提高了反應(yīng)速率，使廢氣無焰且低啟燃條件燃燒。是目前主流的廢氣處理途徑，但有催化劑采購昂貴和易受廢氣中硫含量影響中毒的缺點(diǎn)。

3.2.3生物處理技術(shù)

生物降解技術(shù)適合低濃度的VOC介質(zhì)，通過控制細(xì)菌的碳源平衡，維持細(xì)菌組成和數(shù)量保證一定的污染物去除率，具有無二次污染的優(yōu)點(diǎn)，但必須維持處理環(huán)境的穩(wěn)定。

3.3超低含氨廢氣處理的示例

在進(jìn)入氨氣回收系統(tǒng)前對(duì)RO純水經(jīng)過制冷系統(tǒng)冷卻至4~6℃，從膜吸收組件吸收液入口進(jìn)入氣態(tài)分離膜組件。每級(jí)氨氣回收系統(tǒng)配20支氣態(tài)分離膜組件，每支氣態(tài)分離膜組件膜壁孔徑為0.0001~20μm，吸收面積為105m2，并聯(lián)排列。

氨氣回收系統(tǒng)入口風(fēng)壓控制在35~40kPa，氣態(tài)分離膜為中空纖維微孔膜，廢氣和冷凍純水分別在膜的兩側(cè)，氨氣透過膜孔被另一側(cè)的冷凍純水所吸收進(jìn)入吸收液。氣態(tài)分離膜親氣而疏水，氨氣從膜的極微小的孔徑內(nèi)透過進(jìn)入另一側(cè)的吸收液中，而吸收液卻不能進(jìn)入氨氣流動(dòng)一側(cè)。

氨氣回收系統(tǒng)中，各路流體的狀態(tài)參數(shù)均通過傳感器轉(zhuǎn)送至自動(dòng)控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)根據(jù)回傳的信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，保證系統(tǒng)處于穩(wěn)定的工作狀態(tài)。氨氣與低溫的純水相遇迅速溶于水中形成稀氨水后進(jìn)入吸收液箱，同時(shí)產(chǎn)生大量的反應(yīng)熱。

本工藝中設(shè)有五級(jí)吸收氨氣的吸收液箱，在第五級(jí)吸收液箱是最濃的，當(dāng)?shù)谖寮?jí)吸收液箱達(dá)到濃度時(shí)自動(dòng)排放到氨水儲(chǔ)槽，此時(shí)第四級(jí)吸收液箱內(nèi)的還未達(dá)濃度要求的氨水會(huì)通過五級(jí)液位傳感器發(fā)出的低液位信號(hào)控制電動(dòng)三通閥切換排入第五級(jí)吸收液箱進(jìn)行進(jìn)一步吸收以增加濃度。

由此方式第三級(jí)排入第四級(jí)，第二級(jí)排入第三級(jí)，依次進(jìn)行。多級(jí)膜吸收組件的吸收液經(jīng)多次循環(huán)后，可以達(dá)到20%以上的濃度品格，作為成品氨水引出。再補(bǔ)充純水，重復(fù)以上步驟。

由于氣態(tài)分離膜系統(tǒng)預(yù)先去除了大部分氨，總?cè)コ蔬_(dá)99%，剩余1%的超低含氨廢氣從膜吸收組件下方排出，接入尾氣吸收酸池。經(jīng)吸收酸池吸收后尾氣中氨濃度極低，可以穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。

4結(jié)束語

綜上所述，VOC廢氣的排放不滿足凈化標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，將會(huì)在大氣中發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，形成PM2.5，影響人們的視線范圍。另外，人體長期吸入大量的VOC氣體，還會(huì)導(dǎo)致呼吸道與肺部的感染，嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致機(jī)體細(xì)胞的癌變，給人們的生命安全構(gòu)成威脅。

因此，必須采取合理有效的治理手段，使得VOC廢氣中的有害物質(zhì)被成功消除或減少，降低VOC廢氣給環(huán)境帶來的危害。回收與銷毀是當(dāng)前的VOC廢氣中比較常用的兩大處理技術(shù)，在實(shí)際的應(yīng)用中，需要根據(jù)廢氣物質(zhì)的具體組成以及處理目標(biāo)的差異進(jìn)行科學(xué)選擇，使得VOC廢氣的凈化效果得到最大程度提高。