我国石化行业VOCs政策体系、处理技术及国外经验

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2018-10-04

根据比较普遍的世界卫生组织的定义,挥发性有机物通常是指沸点50~260、室温下饱和蒸气压超过的有机化合物,在常温下以蒸汽形式存在于空气中,包括烃类、卤代烃、芳香烃、多环芳香烃等。

VOCs不仅会对人体健康产生危害,也是形成臭氧和细颗粒物污染的重要前体物。

其主要来自于石油化工、包装印刷、涂料、汽车制造、家具制造、船舶、医药等行业。 据大部分研究结果统计,石化行业在VOCs排放源中站很大比例,是防治重点之一。

我国VOCs政策虽然我国有关VOCs治理政策起步比较晚,但随着对VOCs的重视,已经逐步颁布了一系列法律法规文件,尤其针对石化行业。 2010年,《关于推进大气污染联防联控工作改善区域空气质量的指导意见》中在国家层面首次提出将挥发性有机物作为重点大气污染物开展污染防治;2011年,《国家环境保护“十二五”规划》,提出加强挥发性有机污染物和有毒废气控制;2012年,《重点区域大气污染防治“十二五”规划》将VOCs列入控制指标;2013年,环保部发布《挥发性有机物污染防治技术政策》。

国务院颁布《大气污染防治行动计划》等,要求推进石化、有机化工、表面涂装、包装印刷等行业实施挥发性有机物综合整治,同时将挥发性有机物纳入排污费征收范围。

同年,环保部还制定了《挥发性有机物污染防治技术政策》;2014年,环保部发布《石化行业挥发性有机物综合整治方案》;2015年,陆续出台《石油炼制工业污染物排放标准》和《石油化工工业污染物排放标准》,并将挥发性有机物污染防治写入了2015版《大气污染防治法》中;2015年开始试行的《挥发性有机物排污收费试点办法》,石化行业和包装印刷行业作为试点行业;随后北京、上海、广州等14省相继发布了地方挥发性有机物排污收费细则;在石化行业开展泄漏检测与修复技术改造,并限时完成加油站、储油库、油罐车的油气回收治理;2016年,《重点行业挥发性有机物消减行动计划》规定,到2018年,工业行业VOCs排放量比2015年消减330万吨以上;2017年,在《“十三五”挥发性有机物污染防治工作方案》中明确提出了,到2020年,建立健全VOCs污染防治管理体系,实施重点地区、重点行业VOCs污染减排,排放总量下降10%以上。 此外,多地政府也出台了针对本地区及不同行业的VOCs减排工作方案。 石化行业VOCs治理技术石化企业VOCs排放源主要来自石化装置设备与管阀件泄漏、各类贮罐的呼吸、装置尾气、油品装运挥发、废水处理系统逸散等无组织排放。

因此对于石化行业VOCs治理技术主要分为源头、过程控制和末端治理。 源头、过程控制包括改进工艺更换设备和防治泄露为主的预防措施,如泄露检测与修复(LDAR)技术;末端治理又可分为回收技术和销毁技术。 泄漏检测与修复技术泄漏检测与修复(LDAR)技术是在常温下实行,采用固定或者移动检测设备(包括光离子化、非分散红外等)对化工企业生产中可能会产生VOCs泄露的设备或空间源进行定期监测,来确认是否存在发生泄露的设备,最后通过修复超过超出一定浓度的泄露处,从而达到控制原料泄露对环境造成的影响。

回收技术回收技术的目的是资源循环利用,主要方法有冷凝法、吸收法、吸附法等。 当VOCs组分比较单一且具有回收价值时,采用冷凝法回收VOCs具有明显经济优势;吸收法是利用气体溶解度的不容,使气态污染物转入液相,主要适用于大气量和中等浓度的有机废气处理;吸附法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,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。

销毁技术则是通过不同的化学反应,将VOCs转化为其他无毒无害物质排出,达到减排的目的。 传统的销毁技术主要指燃烧技术,近年来发展起来的新技术包括等离子体技术、生物处理技术等技术。

燃烧技术燃烧法又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℃左右。

催化燃烧添加催化剂,使其需要更少的停留时间和更低的温度,但由于VOCs中存在较多杂志易引起催化剂中毒,因此催化燃烧在应用有一定程度的限制。

低温等离子体技术低温等离子体技术治理VOCs的主要原理是在较高的电场强度下,利用介质放电产生的等离子体以极快的速度反复轰击废气中的气体分子,去激活、电离和裂解废气中的各种成分,破坏VOCs分子的结构。 通过氧化等一系列复杂的化学反应,使复杂大分子污染物转变为一些小分子的安全物质,如CO2、H2O、CO和NO2等。 生物处理技术生物处理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CO2和H2O。

最早是应用于废气脱臭,而随着对VOCs治理技术研究的不断深入,该技术逐步被应用于挥发性有机污染物的治理领域。

生物处理技术按照工艺科分为生物洗涤技术、生物过滤技术和生物滴滤技术等,其对应的处理装置分别为生物洗涤塔、生物过滤池和生物滴滤塔等。

不同化工企业中VOCs组成成分、浓度和气体流量均不同,因此在处理技术的选择上需灵活运用。

而且化工企业在生产过程中产生的VOCs均以混合物的形式排放,由此采用组合治理技术,既能实现污染物的达标排放,同时降低了污染治理的费用。

国外VOCs治理经验我国在VOCs治理方面起步比较晚,像美国早在1990通过的《清洁空气法修订案》中要求采取严格措施,至2000年降低70%VOCs排放量。

此后还制定了《新污染源行为标准》,规定了VOCs排放限值等,先后颁布和实施了VOCs污染控制法律法规,在这方面积累了先进的经验。 通常,美国VOCs治理常用的方法有燃烧技术和吸附技术。

直接燃烧法特别适用高浓度低风量地区的VOCs废气,应用广泛。

一般直接热力燃烧器的处理风量在~24m3/s。 最适合的进口浓度为1500~3000×10-6(体积分数,下同),该浓度范围可以保持反应器维持在高温并且不需要添加额外的燃料。

换热燃烧法则适用于~24m3/s的气流。 蓄热燃烧法适用于治理浓度小于1000×10-6、风量大于/s的VOCs废气。 该法的处理风量范围在~240m3/s之间,适于浓度小于100×10-6的气体。

吸附技术可将VOCs浓度从400~2000×10-6降低至50×10-6,处理废气的浓度范围在20×10-6到1/4爆炸浓度极限之间,风量大于/s。 常用的吸附剂有活性炭、有机聚合物、沸石等。

活性炭的更换频率是6个月至5a,虽然活性炭的更换频率比沸石和有机聚合物高,但价格便宜,因此应用相对广泛些。

活性炭的再生温度是218~318℃,再生后的吸附容量约为初始吸附容量的50%。 通常活性炭吸附装置后还可以连接燃烧/催化燃烧反应器或者冷凝器进一步降解或回收VOCs。