劉玥垠(南京源恒環(huán)境研究所有限公司，江蘇 南京 210000)

0 引言

環(huán)境保護(hù)工作中，處理有機廢氣是重要的工作項目之一。環(huán)保部門加強對廢氣處理技術(shù)的了解，提高廢氣處理的質(zhì)量，進(jìn)而達(dá)到環(huán)境保護(hù)的目的，為人們的生活創(chuàng)造更好的環(huán)境。本文對環(huán)境工程中有機廢氣處理技術(shù)運用進(jìn)行分析，希望能夠為有關(guān)單位提供參考。

1 有機廢氣的概念與影響

有機廢氣的成份一般有非甲烷總烴、含氧化合物、鹵代烴、含氮化合物、含硫化合物。中國在制造領(lǐng)域非常強大，但同時國內(nèi)每年的有機廢氣排放量高達(dá)兩千萬噸，這個數(shù)值超過了二氧化硫、氮氧化物和粉塵的每年排放，而有機廢氣的不當(dāng)釋放對整個生態(tài)環(huán)境造成了很負(fù)面的影響。經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展的同時，人們對生活條件的原則不斷加強。在這方面，中國已經(jīng)在“十三五”規(guī)劃中將相關(guān)(例如有機廢氣處理)的法律規(guī)定引入有關(guān)行業(yè)，制定了各種處理方案，這些成為了相關(guān)制造業(yè)必須重視環(huán)境保護(hù)工作的理由，同時也是產(chǎn)業(yè)提高自身經(jīng)濟(jì)效益的必要條件[1]。

2 精細(xì)化工生產(chǎn)過程中有機廢氣排放源頭

在精細(xì)化工生產(chǎn)過程中，有機廢氣幾乎是全程排放，且大部分排放源頭并非有組織的排放，如：生產(chǎn)裝置泄漏、裝卸車泄漏、設(shè)備管閥不嚴(yán)密、停工維修放空、油污池散逸等無組織排放。從精細(xì)化工生產(chǎn)企業(yè)的整體有機廢氣排放量來看，存在無組織有機廢氣的排放，且不容易及時有效處理。

2.1 有機廢氣的有組織排放源

在精細(xì)化工生產(chǎn)過程中，有組織的排放源基本是生產(chǎn)裝置等，這些排放源產(chǎn)生的煙氣有一定的氣體污染物組成和排放量波動區(qū)間，便于企業(yè)大氣污染物治理團(tuán)隊為其安裝氣體收集、處理設(shè)備，進(jìn)行統(tǒng)一處理后達(dá)標(biāo)排放。在我國正規(guī)的精細(xì)化工生產(chǎn)企業(yè)加工線上，有組織排放源的有機廢氣治理已經(jīng)基本成熟，對大氣環(huán)境的污染影響已經(jīng)被大幅度降低。

2.2 有機廢氣的無組織排放源

在精細(xì)化工生產(chǎn)過程中，除去生產(chǎn)裝置等有組織排放源外，還有很多無組織排放源，這些排放源的有機廢氣沒有固定的氣體污染物組成，排放量波動區(qū)間過大，難以進(jìn)行有效地收集和處理，是導(dǎo)致精細(xì)化工生產(chǎn)企業(yè)有機廢氣污染影響存在的重要原因。精細(xì)化工生產(chǎn)企業(yè)的無組織排放源也是“十三五”期間有機廢氣治理的主要對象。

2.2.1 設(shè)備密封處泄漏導(dǎo)致有機廢氣排放

在精細(xì)化工生產(chǎn)企業(yè)的加工生產(chǎn)過程中，很多設(shè)備中都設(shè)置有密封處，其目的在于防止石油等原材料、產(chǎn)品泄漏，避免造成原材料的浪費和污染物的泄漏。但在實際生產(chǎn)加工過程中，設(shè)備的密封處并不能實現(xiàn)全過程無泄漏，由于各種原因?qū)е碌呐?、冒、滴、漏現(xiàn)象時有發(fā)生，這部分無組織排放源的排放量不容小覷。

2.2.2 污水、冷卻水中有機廢氣散逸

在精細(xì)化工生產(chǎn)過程中，污水需要集中處理后達(dá)標(biāo)排放。在污水的集中、處理過程中，各個污水處理池基本處于露天狀態(tài)，如：格柵、調(diào)節(jié)池、中和池、曝氣池等，這就使得污水中含有的可揮發(fā)、含硫、酚類有機物能夠全程進(jìn)行揮發(fā)逸散。在精細(xì)化工生產(chǎn)過程中，冷卻是不可或缺的輔助環(huán)節(jié)。正常情況下，冷卻水與原材料、產(chǎn)物是不直接接觸的。但當(dāng)設(shè)備存在泄漏問題時，冷卻水就有可能帶走一部分原材料或產(chǎn)物，使得它們隨著冷卻水進(jìn)入汽提等環(huán)節(jié)，進(jìn)而逸散進(jìn)入大氣環(huán)境，形成無組織排放效果。

3 有機廢氣的處理措施

在精細(xì)化工行業(yè)中，在有機合成反應(yīng)和離心提純等工作環(huán)境下會制造出揮發(fā)性有機廢物，同時伴有有機物儲罐的無組織揮發(fā)。

3.1 固有的精細(xì)化工有機廢氣處理手段

有機廢氣在具有不同的產(chǎn)生根源的同時，每種有機廢氣的構(gòu)造非常繁復(fù)。碳?xì)浠衔?、醇類化合物和醚類化合物都是?jīng)常出現(xiàn)的有機廢氣的主要組成成分。因此不可能只采取一個辦法來處理全部精細(xì)化工有機廢氣，因為同一種物質(zhì)，也會在其空氣流通量和濃度相異的情況下發(fā)生各種變化，所以需要采取相應(yīng)的手段。當(dāng)前環(huán)境下，有機廢氣的凈化手段主要有通常包括有價溶劑的回收技術(shù)和有機廢氣分子的分解技術(shù)。例如結(jié)合使用濃縮和燃燒技術(shù)，處理大量低濃度的有機廢棄來降低有關(guān)投資成本。

3.2 現(xiàn)代的精細(xì)化工有機廢氣處理手段

結(jié)合使用RCO(催化式燃燒)、RTO(蓄熱式燃燒)手段，基于精細(xì)化工有機廢氣的物理和化學(xué)特性，對它進(jìn)行完整處理。例如利用精細(xì)化工有機廢氣本身的溶解度和沸點，就能以更少的能耗采取正確的方法完成處理工作。如果采用變溫、變壓吸附法回收溶劑，則主要根據(jù)公司的生產(chǎn)情況選擇相應(yīng)的吸附方法，以下主要介紹其中的兩種：(1)活性炭吸附是精細(xì)化工有機廢氣回收的通常手段。在現(xiàn)階段，它一般使用諸如：環(huán)境溫度、環(huán)境壓力、選擇性吸附劑以及選擇性滲透膜之類的手段對有機廢氣進(jìn)行吸附處理。(2)精細(xì)化工有機廢氣的去除方法包括蓄熱式熱氧化等相關(guān)技術(shù)手段。有害有機物轉(zhuǎn)化為無害的二氧化碳和水的主要原因是處理過程中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)或生化反應(yīng)，例如處理過程受到了熱、催化劑或微生物的影響。

4 精細(xì)化工有機廢氣的主要處理方法

4.1 廢氣吸附法

廢氣吸附根據(jù)物理和化學(xué)的一系列變化過程，經(jīng)吸附劑對污染物進(jìn)行處理來實現(xiàn)有機廢氣的純化。當(dāng)有機廢氣處于的濃度低的狀態(tài)時，使用吸附法成效更強，同時吸附的手段不適合直接被直接使用來處理高濃度的有機廢氣。此時應(yīng)該通過冷凝等方法處理后，再利用這種技術(shù)凈化廢氣[2]。當(dāng)前化工廠進(jìn)行廢氣凈化處理時，在精細(xì)化工有機廢氣純化時，經(jīng)常使用無機或有機吸附劑，表面積大、再生性高、熱穩(wěn)定性及化學(xué)穩(wěn)定性好的吸附量大的吸附劑最受歡迎。當(dāng)今廢物凈化時所能采用的吸附劑有很多種，例如活性炭就是其中一種凈化材料。

采用吸附方法可以更全面地處理有機廢氣。吸附的過程無需利用深冷高壓裝置即能實現(xiàn)回收可再次利用成分的目標(biāo)。而且，該方法在設(shè)備和操作上都要求簡單，并且具有高度自動化，因此不會發(fā)生二次污染。

利用活性炭進(jìn)行吸附，可以凈化各個種類的濃度不高的有機廢氣。顯示進(jìn)行吸附的過程，活性炭和氣體接觸的瞬間就開始起作用。然而使用活性炭吸附廢氣中的污染物有一些不足之處，例如活性炭的吸附容量不大，吸附易飽和，它的消耗較大，但吸附力卻沒有相應(yīng)的強大，因此需要一定時間增加廢氣的吸附量，且時間過長的情況下單位活性炭將降低吸附的質(zhì)量。同時，吸附的目標(biāo)物專一性也是在吸附過程中需要特別注意的關(guān)鍵點。在吸附混合廢氣的情況下，活性炭的吸附力就不太好。由于要處理的廢氣的物質(zhì)分子大小和所使用的活性炭孔洞尺寸不相適應(yīng)，從而引發(fā)解吸的發(fā)生，這種情況也是有的。

4.2 廢氣吸收法

吸收法以使有機廢氣與有機溶劑完全接觸，并使吸收劑完全吸收有機廢氣的污染成分為原則。吸收劑一般通過物理或化學(xué)的變化反應(yīng)達(dá)到有機廢氣的純化處理。污染成分被完全吸收后，可以經(jīng)由解吸的方法去除吸收劑內(nèi)的冗余污染物，再對整體做專門的清潔和回收。酸性溶液和純水等吸收劑較為常見。利用吸收劑進(jìn)行吸收的整個過程優(yōu)點是它創(chuàng)造了一個閉環(huán)的系統(tǒng)，這種吸附工作系統(tǒng)采用先進(jìn)的運行理論來減少人員在設(shè)備平穩(wěn)運行過程中的手動操作。

4.3 廢氣洗滌法

這種方法是指通過霧化噴淋系統(tǒng)將有機廢氣輸送到清洗塔，氣體通過填料床后，與洗滌液整體均勻接觸。結(jié)合排放物的污染成分的物理、化學(xué)特性，使用吸附或化學(xué)手段去除污染物質(zhì)并純化有機廢氣。此外，洗滌塔還具有冷卻、清潔、祛油等功能。

4.4 化工原材料儲罐有機逸散治理技術(shù)

在精細(xì)化工生產(chǎn)企業(yè)中，化工原材料儲罐是十分重要的原材料存儲裝置，化工原料蒸汽通過呼吸閥出現(xiàn)的逸散現(xiàn)象不僅對大氣環(huán)境造成了污染，還或多或少浪費了企業(yè)的生產(chǎn)原材料，造成企業(yè)的生產(chǎn)成本提高。因此，精細(xì)化工生產(chǎn)企業(yè)要重視對儲罐呼吸閥部分的治理工作，采用回收技術(shù)盡可能減少油蒸汽直接進(jìn)入大氣環(huán)境。目前，比較有效的儲罐呼吸閥油蒸汽逸散治理方式包括：呼吸閥聯(lián)通集氣裝置、更換為高效密封呼吸閥、采用高效雙密封形式呼吸閥、采用浮盤形式呼吸閥等。

4.5 裝卸環(huán)節(jié)有機逸散治理技術(shù)

化工原材料和產(chǎn)品裝卸過程中，液體原材料蒸汽的產(chǎn)生、氣壓的變化導(dǎo)致的呼吸閥排氣現(xiàn)象幾乎不可避免。比如以石油煉化企業(yè)為例進(jìn)行分析，原料蒸汽中的輕烴成分能夠較空氣更快的通過有機膜，從而實現(xiàn)輕烴成分與空氣的分離，對輕烴成分進(jìn)行有效回收[3]。

4.6 污水處理場、冷卻水有機廢氣治理技術(shù)

污水成為有機廢氣無組織排放源頭之一的原因是敞開式污水池建設(shè)方式，因此，精細(xì)化工生產(chǎn)企業(yè)可以考慮將污水的處理池進(jìn)行密閉處理，并加載氣體收集處理裝置，將污水散發(fā)出的有機廢氣進(jìn)行集中處理。冷卻水中攜帶的可有機廢氣量波動區(qū)間較大，建議在汽提環(huán)節(jié)的排氣口處添加氣體收集處理裝置，降低冷卻水成為有機廢氣逸散源頭的可能性。與油蒸汽逸散部分的治理技術(shù)相似，冷凝回收、活性炭吸附等回收技術(shù)和燃燒、高溫催化氧化等破壞性技術(shù)都可以參考使用，其中回收技術(shù)在面對高濃度有機廢氣時效果更佳。

5 結(jié)語

結(jié)合前文所述，精細(xì)化工廠產(chǎn)生的有機廢氣應(yīng)得到全面有效地控制處理，應(yīng)根據(jù)實際情況選擇合適的處理技術(shù)。如果最后產(chǎn)生的廢氣中污染物濃度較低，或者是廢氣本身可回收再利用，則要使用有機溶劑通過吸附方式進(jìn)行回收并在處理后排放。接觸燃燒和蓄熱式燃燒也能夠純化有機廢氣，并且進(jìn)行凈化時被放出的熱量能夠被再次使用。