煤化工行业挥发性有机物治理新思路

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摘 要：近年来，我国大气污染物治理取得较大成绩，主要污染物排放指标与排放总量持续下降，但大气污染物中臭氧浓度始终呈现上升趋势，春夏季成为部分城市的首要污染物。经研究分析，造成大气污染物臭氧升高的主要原因为挥发性有机物排放造成的，我国挥发性有机物排放两大污染源主要集中在汽车运输行业及化工企业，石化企业挥发性有机物（VOCs）治理已取得较大成果，但煤化工行业挥发性有机物治理工作才刚刚起步，技术可行性、经济性、适用性存在较多问题。本文通过统筹研究分析后，提出挥发性有机物治理新思路。
关键词：煤化工;VOCs排放治理技术;问题与对策
《大气污染防治行动计划》实施以来，全国环境空气质量持续改善，京津冀、长三角、珠三角等重点区域PM2.5浓度下降30%以上，二氧化硫（SO2）、二氧化氮（NO2）、可吸入颗粒物（PM10）浓度也大幅下降，但 PM2.5 浓度仍处于高位，京津冀及周边地区远超过国家环境空气质量二级标准;同时，重点区域O3浓度呈现上升趋势，尤其是在夏秋季已成为部分城市的首要污染物。
挥发性有机物（VOCs）是指在293.15K条件下蒸气压大于或等于10Pa，或者特定适用条件下具有相应挥发性的除CH4、CO、CO2、H2CO3、金属碳化物、金属碳酸盐和碳酸铵外，任何参加大气光化学反应的碳化合物。主要包括具有挥发性的非甲烷烃类（烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃）、含氧有机化合物（醛、酮、醇、醚等）、卤代烃、含氮有机化合物、含硫有机化合物等。
2017年9月13日，环境保护部、国家发展和改革委员会、国家能源局等部委《关于〈“十三五”挥发性有机物污染防治工作方案〉的通知》要求全面实施石化行业达标排放，石油炼制、石油化工、合成树脂等行业应严格按照排放标准要求，全面加强精细化管理，确保稳定达标排放。
煤化工行业无组织排放源治理可以参照石油化工及石油炼制行业成熟可行的治理方案，有组织源涉及的工艺技术较为复杂、气量较大需按照源头控制与末端治理相结合的方式进行治理。
1 控制技术选择原则和方法
1.1 控制技术选择原则
煤化工行业具有工艺复杂，生产工序多样的特点，其排放的挥发性有机污染物涉及的物质种类、排放环节众多，以无组织排放为主等特点，导致在实际生产过程中，各个工序有机废气产生的风量、浓度和所含有机物种类存在较大差异。因此有机废气处理工艺的选择必须结合废气的规模、污染物种类和浓度、企业经济状况等实际情况选择适合的处理工艺，总体应该遵循以下几个原则。
①资源回收利用：结合有机废气的浓度和实际成分，尽量提高废气收集率，优先选择能够对废气中有机物质进行回收利用的技术方案。回收的有机物可以用于生产或出售，降低治理成本。
②处理达标：项目建设应按国家相关的基本建设程序或技术改造审批程序进行，总体设计应满足《建设项目环境保护设计规定》和《建设项目环境保护管理条例》的规定。经过治理后的废气排放应符合《石油炼制工业污染物排放标准》（GB31570-2015）、《石油化学工业污染物排放标准》（GB31571-2015）中的相关规定，治理过程避免产生二次污染。
③效率稳定：企业应把治理设施作为生产系统的一部分进行管理，应根据待处理废气的参数和要求，选用适合企业实际、处理效率稳定的废气处理技术。尽量选择运行、操作、维护及管理简便易行，自动化程度高的技术方案，减少人为操作导致处理效果不稳定的可能性。
④经济实用：在保证稳定达到排放要求的基础上，选择与企业经济承受能力相适应，建设成本和运行成本较低，经济实用的技术工艺;建设中充分利用地形和可用场地面积，缩短废气管网长度，降低废气处理能耗，节约成本。尽量采用经济节能型工艺设备，减少处理设施的数量。
1.2 可行控制技术选择基本方法
首先对企业产生的有机废气的来源进行分析，按照不同的确定的12个污染源项，对各源项产生气量和浓度进行测量，作为处理工艺选择的基础资料。
其次，根据《石油炼制工业污染物排放标准》（GB31570）、《石油化学工业污染物排放标准》（GB31571-2015）《石油化学工业污染物排放标准》（GB31571-2015）等石化行业污染物排放国标和地标要求，确定经过处理后有机废气的排放浓度，再根据测量的浓度，计算有机废气处理工艺需要达到的处理效率，将可达到该处理效率的处理工艺作为备选。
最后，以适宜温度范围作为条件，再根据企业的实际情况，从备选方案中筛选建设成本、运行成本、自动化程度以及占地等各方面都适宜的有机废气工艺。
2 煤化工行业挥发性有机物治理思路与方案
煤化工行业挥发性有机物治理方案需按照差异性统筹考虑，既要达到治理效果与目的，同时又需要考虑治理项目的安全可靠性。
2.1 设备动静密封点泄漏VOCs可行控制技术
可根据企业生产情况，采用减少或改变设备密封点的方法来控制VOCs的无组织排放，比如对管线尽量采用焊接方法，减少法兰连接，并采用高等级密封点;对饱和蒸气压高的物料采用无动密封的屏蔽泵;只要工艺符合要求，在确保安全的前提下，对所有开口管线或开口阀门加装丝堵或盲板等。
2.2 有機液体储存与调和挥发损失VOCs可行控制技术
有机液体储存与调和挥发损失的VOCs排放主要受物料理化性质、储罐类型、附件选型、物料周转量、物料温度、环境条件、表面涂层等因素影响。针对其排放特点，可通过优化罐型、优化罐体设计等源头控制措施和末端收集回收或者处置措施等手段共同控制VOCs的排放和治理。
末端治理需要考虑液体解析过程中释放出的气体，罐体呼吸阀排放由常压变为负压，将有机液体中溶解的气体解析量增加，其中有机液体合成过程中CO、H2、CH4与有机液体挥发物夹杂，该气体易形成爆炸性气体。
罐区末端回收设施的非甲烷总烃的控制效率需大于95%。针对化工行业的特点，为保证液体储罐区废气处理后达标排放，根据企业实际情况，优先选择冷凝回收法+膜分离技术+水吸收法+吸附法的组合工艺对有机物尽可能回收，降低挥发性有机污染物的排放。
2.3 废水集输、储存、处理处置过程散逸VOCs可行控制技术
废水集输、储存、处理处置过程散逸VOCs处理技术主要从全过程密闭运输和末端处置相结合考虑。用于输送、储存、处理含VOCs、恶臭污染物的废水设施应密闭，产生的废水应接至废水回收或处理装置集中处置。
根据废气的产生量、污染物的组分和性质、温度、压力等因素，优先选择冷却洗涤+活性炭吸附+脱附+燃烧法对收集的有机废气进行处置，以保证废气的稳定达标排放。
2.4 工艺有组织排放VOCs可行控制技术
煤化工行业最大有组织排放源为低温甲醇洗装置或与之相近工艺装置排放尾气，该尾气主要成分为CO2和氮气以及气体中夹带的有机物（甲醇等），该尾气气量大，为挥发性有机物重点排放源，一般治理工艺均不适用该污染源治理。
由于该气体不能采用焚烧方法削减VOCs排放，故该重点排放源优先考虑源头治理方案，即在源头降低挥发性有机物夹带量，之后采取洗涤+膜分离等治理工艺。
2.5 其他控制技术与思路
强化基础管理、精细管理，杜绝人为因素造成的VOCs排放，定期对全厂范围内设备进行监测，发现问题及时组织处理。
3 结语
综上所述，煤化工行业挥发性有机物治理刚刚起步，治理工艺繁杂，治理单位水平参差不齐。挥发性有机物治理不仅需要考虑工艺的可行性、经济性，而且要考虑治理方案和工艺的安全性。为此，煤化工行业挥发性有机物治理需统筹综合考虑后实施。
参考文献：
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