孟凡華

（內(nèi)蒙古榮信化工有限公司，內(nèi)蒙古鄂爾多斯 014300）

對于煤化工行業(yè)中的VOCs 廢氣，有很多技術措施可對其進行有效的回收治理。基于此，煤化工企業(yè)與相關技術人員一定要對此類技術進行深入研究，明確其主要的適用條件，并結合VOCs 廢氣的實際回收與治理需求，對相應的技術措施加以合理應用。通過這樣的方式，才可以實現(xiàn)VOCs 的良好回收與治理。

1 煤化工行業(yè)中的VOCs廢氣概述

VOCs 屬于一種具有揮發(fā)性特征的污染物，其主要組成成分有硫、氮、氯、氧和甲烷等。在煤化工行業(yè)中，VOCs 廢氣污染最為常見，其主要形成過程是煤化工企業(yè)的生產(chǎn)及其流體輸送環(huán)節(jié)。此類廢氣一旦泄漏到大氣環(huán)境中，便會對人體健康產(chǎn)生極大的危害，它可以破壞人的呼吸道、皮膚、黏膜等組織，可使人身體變得十分虛弱甚至衰竭，同時也具有較高的致癌性，且會導致基因突變等不良情況發(fā)生[1]?；诖耍S著現(xiàn)代煤化工行業(yè)的發(fā)展與各類科學技術的進步，VOCs 回收治理也開始備受關注，而其回收治理技術也是現(xiàn)代煤化工行業(yè)與相關研究者的重點研究內(nèi)容。

2 煤化工行業(yè)中VOCs的主要回收治理技術

2.1 吸收技術

吸收技術是VOCs 回收治理中的一種傳統(tǒng)處理技術，其主要原理是將揮發(fā)性低或不揮發(fā)的液體用作吸收劑，利用吸收劑條件下VOCs 中不同組分的不同溶解度或不同化學反應特征，實現(xiàn)VOCs 中各種組分的有效分離與回收，最終達到良好的廢氣凈化效果。比如，對于煤化工行業(yè)煙氣里的二氧化硫，可通過石灰乳來進行吸收；對于煤化工行業(yè)尾氣里的氮氧化物，則可通過堿性溶液進行吸收。

2.2 吸附技術

吸附技術也是煤化工行業(yè)VOCs 廢氣回收治理中的一項典型技術。其主要原理是通過具有較大比表面積的多孔粒狀碳纖維、活性炭、人工沸石以及硅膠等吸附劑對VOCs 中的各種污染物組分進行吸附，使其附著到吸附劑表面，以此來實現(xiàn)VOCs 中各組分的有效回收與治理。此項技術在濃度適中的VOCs 凈化中比較適用，且其處理方法較多，目前最常用的吸附處理方法包括直接吸附、吸附回收以及吸附催化燃燒。

2.3 膜分離技術

膜分離技術是將VOCs 中不同組分的不同分子大小作為依據(jù)，通過特制的膜來分離和回收其中的各種污染物組分。此項技術在濃度較高的VOCs 回收治理中比較適用，其最高回收率可以達到97%。但是由于此項技術的實施成本比較高，膜的穩(wěn)定性不夠理想，所以在當今的使用范圍依然比較有限。

2.4 氧化技術

氧化技術的主要原理是讓VOCs 和空氣之間充分接觸，并在適當?shù)臏囟葪l件下將其中的有毒有害污染物氧化分解。目前，應用在煤化工行業(yè)VOCs 回收治理中的氧化技術主要有兩種類型，第一是高溫氧化技術，包括熱回收氧化技術、蓄熱氧化技術和直燃氧化技術，此項技術具有較為廣闊的適用范圍，可對煤化工行業(yè)VOCs 廢氣中的多種有毒有害物質(zhì)進行回收治理，且在實際應用中具備較大的操作彈性；第二是催化氧化技術，包括熱回收催化氧化技術和蓄熱催化氧化技術，此項技術應用時的溫度較高溫氧化技術低，具有較低的開車能耗，且運行過程中不會產(chǎn)生NOx，在催化劑的影響作用下，該技術的介質(zhì)處理更具針對性。表1為目前煤化工行業(yè)VOCs 回收治理中的氧化技術參數(shù)情況。

表1 目前煤化工行業(yè)VOCs回收治理中的氧化技術參數(shù)情況

因此，在環(huán)保要求比較嚴格的情況下，此項技術在VOCs 回收處理中更加適用。具體處理時，如果VOCs 在廢氣中的濃度占比較大，就不需要進行燃料氣添加，且通常可伴隨著一定量的副產(chǎn)物蒸汽產(chǎn)生。但是對于廢氣中的氯元素、硫元素和氮元素，經(jīng)氧化技術處理之后，其在廢氣中的含量可能依然達不到環(huán)保標準，或產(chǎn)生一些結晶體。在這樣的情況下，就需要根據(jù)實際情況，通過前后洗滌設備的合理添加來提升其回收治理效果。

2.5 生物降解技術

生物降解技術是一種比較簡單的VOCs 廢氣回收治理技術。其主要原理是將煤化工行業(yè)廢氣里的有機組分用作微生物的養(yǎng)分或能源，在被微生物降解之后，這些物質(zhì)便會轉(zhuǎn)化成CO2和H2O，從而達到良好的VOCs 治理效果。目前，應用在煤化工行業(yè)VOCs 廢氣回收治理中的生物降解技術主要實施步驟包括：①首先讓廢氣里的VOCs 和水接觸，并在水中溶解。②借助于濃度差的推動作用，VOCs 會在生物膜中進一步擴散，并被生物膜里的微生物所捕獲。③在進入到微生物體內(nèi)之后，VOCs 會以營養(yǎng)物質(zhì)和能源物質(zhì)的形式被微生物分解，最終轉(zhuǎn)化成無毒無害的無機化合物。相比較傳統(tǒng)的VOCs 回收治理技術，生物降解技術的操作更加簡單，前期投資和運行費用較低，且不會對環(huán)境造成二次污染[2]。憑借著這些優(yōu)勢，此項技術在現(xiàn)代煤化工行業(yè)的VOCs 回收治理工作中得到了非常廣泛的應用。

2.6 光催化降解技術

光催化降解技術也是一種清潔型VOCs 回收治理技術。其主要原理是將半導體材料用作催化劑，將光用作能量，從而使廢氣中的VOCs 被分解成CO2和H2O。隨著現(xiàn)代科學技術的不斷發(fā)展與進步，光催化降解技術也在不斷地應用研究中實現(xiàn)了不斷優(yōu)化。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，如果將鈦酸丁酯用作前驅(qū)體，通過溶膠-凝膠法進行TiO2光催化劑制備，再將紫外燈光用作能量，便可使VOCs 快速降解，通常情況下，其5 min 之內(nèi)的降解率可達到85%。而如果將光沉積法制備出的MoS2/Caln2S4復合型光催化劑應用到此項工藝技術中，便可顯著提升VOCs 降解速度，甚至可以達到光催化降解速度的2~3倍。

2.7 等離子體技術

等離子體技術也是目前煤化工行業(yè)VOCs 回收治理中的一種先進技術。其主要原理是借助于電子、離子、激發(fā)態(tài)分子、原子、自由基等活性物質(zhì)對VOCs進行離解處理，使其轉(zhuǎn)變?yōu)闊o毒無害的小分子物質(zhì)。此項技術應用中具有較低的動力消耗，其裝置十分簡單，占用的空間較小，不需要花費時間進行預熱，且能夠即開即停。同時，此項技術對于高分子VOCs 具有更好的分解作用，可使帶有臭味的VOCs 被有效分解。尤其是在VOCs 濃度比較低的小氣量條件下，此項回收治理技術更加適用。

2.8 冷凝技術

冷凝技術的主要原理是對VOCs 廢氣進行降溫處理，使其溫度低于有機成分露點，從而使其中的VOCs 凝結成液態(tài)，最終被合理回收。該技術在較高濃度且回收價值較大的VOCs 廢氣回收治理中比較適用。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，當VOCs 濃度超過5×10-3時，其處理效率可達到50%~85%。

3 煤化工行業(yè)中VOCs主要回收治理技術選擇策略

3.1 污水池廢氣中的VOCs治理

對于煤化工行業(yè)中的污水池，具體的VOCs 回收治理中，應將生物降解技術作為第一選擇。因為污水池通常具有較小的廢氣排放量，廢氣中的VOCs 濃度也比較低，但是其成分卻非常復雜，一般會帶有一些惡臭性氣體，整體回收價值非常低。同時，由于污水池中的廢氣具有較大含濕量，其腐蝕性也比較強，所以在具體治理中，光催化技術以及等離子體技術都難以達到足夠理想的治理效果，且會面臨較大的治理能耗。而在氧化技術條件下，經(jīng)處理之后的煙氣里通常會含有較多的硫化物，也不能達到相應的環(huán)保標準，需通過水洗和堿洗設備的添加來實施進一步處理，這樣勢必會增加治理技術的投資，且整體系統(tǒng)還很容易受到腐蝕。由此可見，在對此類VOCs 進行治理時，生物降解技術是最為適用的一種技術形式。

3.2 罐區(qū)廢氣中的VOCs治理

煤化工行業(yè)中的罐區(qū)通常具有較小的廢氣量，且其中的VOCs 大多是在水中極易溶解的醇類。因其中的甲醇回收價值很高，所以在具體的VOCs 回收治理中，需要選擇回收技術。但是按照GB 31571—2015《石油化學工業(yè)污染物排放標準》中的相關標準，如果只采用一種回收技術，通常并不能使廢氣在處理之后達到其排放要求。因此，在具體的回收治理中，可對吸收技術、吸附技術以及冷凝技術等加以優(yōu)先選擇與組合應用。圖1為某煤化工企業(yè)罐區(qū)VOCs 廢氣治理流程示意圖。

圖1 某煤化工企業(yè)罐區(qū)VOCs廢氣治理流程示意圖

在通過上述技術進行罐區(qū)內(nèi)VOCs 的回收治理時，需要使罐區(qū)內(nèi)的VOCs 廢氣先進入到冷凝單元里的冷凝換熱器，該換熱器冷源應用的是乙二醇溶液，其溫度約為-5℃。在VOCs 廢氣進入到換熱器之后，冷源可將其溫度冷卻到0~5℃。在這樣的情況下，VOCs 廢氣里的大部分水蒸氣都將會轉(zhuǎn)變?yōu)橐合唷Ｈ缓笤偈筕OCs 廢氣進入到深冷換熱器中。深冷換熱器的冷源是液氮，它可以將進入深冷換熱器中的VOCs廢氣溫度冷卻到-100℃以下，此時，廢氣里的大部分甲醇以及烴類組分都將會轉(zhuǎn)變成液相，并流入到凝液儲罐里進行回收。經(jīng)冷凝技術處理之后，罐區(qū)廢氣里剩余的甲醇和烴類濃度將會降低到2~3 g/m3及以下，使其進入到鍋爐中，通過焚燒的形式進行氧化處理，便可使其中的VOCs 含量符合排放標準。通過這樣的方式，便可使罐區(qū)廢氣中的VOCs 得到足夠科學合理的回收治理。

3.3 低溫甲醇洗廢氣中的VOCs治理

煤化工行業(yè)低溫甲醇洗廢氣中的VOCs 主要的組成成分是低碳烴，此種VOCs 具有很低的沸點，且在水中不容易溶解，其化學性質(zhì)通常也較為穩(wěn)定，與強酸、強堿等物質(zhì)都不易發(fā)生反應，并且其中的VOCs種類很多、每種VOCs 組分的濃度都很低，不具備回收價值，如果強行回收，花費在回收技術中的成本會比VOCs 的回收價值高很多?；诖?，在對其進行治理時，吸收技術、吸附技術、冷凝技術、膜分離技術等的回收技術以及生物降解技術都并不適用。通過上述各方面因素的綜合分析之后可確定，在低溫甲醇洗廢氣匯總的VOCs 治理工作中，高溫氧化技術是最為合理的一種治理技術。具體應用時，由于低溫甲醇洗廢液里的VOCs 具有較高濃度，且高溫氧化處理中會產(chǎn)生大量熱量，所以需要將余熱鍋爐或加熱器等設備增加到處理裝置中，以此來回收反應中產(chǎn)生的熱量。在這樣的情況下，低溫甲醇洗廢氣VOCs 治理中的設備運行收益會進一步提升。

4 結束語

在對煤化工行業(yè)中的VOCs 廢氣進行回收治理時，一定要全面明確其主要的治理技術，然后再結合實際的項目運行情況，根據(jù)其VOCs 廢氣的實際回收與治理需求，選擇合理的技術措施來進行回收治理。通過這樣的方式，才可以充分發(fā)揮出各類VOCs 回收治理技術的應用優(yōu)勢，使煤化工行業(yè)排放出的廢氣得到有效治理，在提升VOCs 回收效果、保障煤化工行業(yè)經(jīng)濟效益的同時避免VOCs 廢氣對生態(tài)環(huán)境和人體健康的不良影響，從而達到良好的環(huán)保效果。這對于煤化工行業(yè)的發(fā)展與當今社會環(huán)保工作質(zhì)量的提升都將十分有利。