新時期環保要求下的尾氣處理工藝探索

張鐵鑫 梁福偉

摘要：較多地區對油氣回收排放標準提高到了60mg/m3～120mg/m3，遠高于國標中規定的25g/m3。目前傳統的油氣回收工藝都無法滿足此標準。因此需要探索新的油氣回收處理工藝，來降低油氣排放的非甲烷總烴濃度，達到油庫類企業環保生產的目的。

關鍵詞：油氣回收;尾氣處理;非甲烷總烴

1 引言

在油庫類裝卸區，通常采用油氣回收裝置來回收裝車過程中車載/船載罐倉中的油氣，減少油氣揮發對人體的危害和對環境的污染，同時產生一部分效益。隨著環保壓力增加，較多地區對油氣回收后排放標準提高到了60mg/m3～120mg/m3，遠高于國標中規定的25g/m3。目前傳統的油氣回收工藝都無法滿足此標準。因此需要探索新的油氣尾氣處理工藝，來降低油氣排放的非甲烷總烴濃度，達到油庫類企業環保生產的目的。

2 油氣排放標準

2.1 常見規范要求

對于油庫類設計，油庫區按《儲油庫大氣污染物的排放標準》GB 20950-2007執行，同時汽車裝載區還要按《油品裝載系統油氣回收設施設計規范》GB 50759-2012執行。以目前國家標準，對油庫區的油氣（非甲烷總烴）排放標準只做了小于等于25g/m3和去除率大于等于95%兩種要求。

2.2 新時期環保要求下的油氣排放

近幾年環境問題日趨嚴峻，并進入大眾的視野，許多地市為了提高本地的環境水平，把油氣排放的標準提高，特別是京津冀提高到遠高于國標的水平。不同地市對油氣回收排放的要求見表1。

山東省發布了《山東省地方揮發性有機物排放標準》，其中《第6部分：有機化學行業》DB37/2801.6-2018，2018年10月23日開始實施，要求2019年12月31日之前建設企業有機廢氣排放按照120mg/m3要求實施，2020年1月1日起所有企業按照60mg/m3的標準實施。采取新的尾氣處理的工藝勢在必行。

3 新的尾氣處理工藝

油庫區通常將產生的油氣先進行回收，通常用吸收、吸附、冷凝、膜滲透法等工藝，或各種組合工藝。這些工藝現在已經較為成熟，不在一一贅述。以下工藝以非甲烷總烴排放≤120mg/m3為基礎來討論。

3.1 冷凝吸附串接催化氧化工藝

催化氧化可以串接熬冷凝吸附設備后面，處理剩余低濃度油氣。催化氧化技術運行溫度為300℃～500℃，相對于直接氧化（燃燒）較低。催化氧化工藝與直接氧化（燃燒）相比，反應溫度低，沒有火焰，且不會產生NOx產物。

直接燃燒起燃溫度高，燃燒過程中產生火焰，而且有一定量的NOx產物，所以處理過程中一般不采用這種方式。與之相比，催化氧化具有起燃溫度低、能耗少、燃燒無焰和不產NOx產物的特點，可將低濃度的油氣處理至很低的濃度，適宜串接在傳統油氣回收裝置后面。

催化氧化工藝的流程簡化圖見圖1。

冷凝吸附后的油氣濃度處理到2g/m3～5g/m3后，與足量的空氣混合后，將油氣濃度稀釋到爆炸極限的四分之一后以下進入變頻風機，增壓后進入換熱器，被350℃的尾氣預熱后進入催化反應器。反應器下端為電加熱器，將油氣升溫至反應溫度后進入催化床，在催化劑的作用下與空氣污染燃燒，最后生成二氧化碳和水。

在低濃度油氣條件下，催化床自身不能維持反應溫度，需要外部加熱。其中變頻風機與尾氣檢測設備連鎖，保證尾氣排放標準。

催化床的反應速度與溫度成線性關系。電加熱溫度提高后，尾氣中油氣濃度減少。油氣排放濃度與電加熱溫度關系[2]見下表2。

從表中可以看出，電加熱器設置溫度為280℃時，尾氣排放濃度為58.9mg/m3，達到120mg/m3的處理標準，當電加熱器溫度設置為285℃時，尾氣濃度為11.3mg/m3，油氣處理效率基本達到99.7%以上。催化氧化裝置排放濃度可調，運行靈活可控。

3.2 冷凝吸附串接低溫等離子工藝

低溫等離子技術起源于20世紀80年代，最早被用于空氣凈化和氣體除臭，現在被越來越多的用作廢氣處理。低溫等離子工藝主要由氣體輸送系統、等離子處理設備、風機排放等部分組成。主要原理圖見圖2。

低溫等離子工藝處理過程中存在著放電盤放電的工藝特征，易引發高濃度可燃氣體在處理過程中發生燃爆，造成危險事故。再次，該技術處理的廢氣濃度一般較低，且氣體濃度需嚴格控制在爆炸極限以下。

3.3 冷凝吸附串接低溫光解

光解氧化技術最早也是被用于空氣凈化和氣體除臭，現在被用作廢氣處理。光解氧化的反應原理圖見圖3。

光波的能量需要比反應物的分子間能量高。裂解反應的時間很短，一般小于0.01s，氧化反應則需要2s～3s，如果處理量大的話，需要比較長的停留時間。當提供的光波能量不足或者氧氣不足時，會產生一定的中間產物，影響尾氣排放的非烷總烴濃度。同時溫度一般小于70℃，粉塵量小于100mg/m3，相對濕度小于99%。如果同時滿足以上條件，光解氧化后的凈化率可達到99.9%。

4 工藝對比

催化氧化技術反應徹底，廢氣排放濃度可控，但是需要提供熱源，并且運行溫度較高，在油庫區與工藝裝置和罐區需保持一定的安全距離，特別是老庫區改造，布置較為困難;低溫等離子和光解氧化技術常溫運行，但是低溫等離子技術需要放電，光解燈管不易做成防爆，濃度控制不好有爆炸危險。三者工藝對比見表3。

催化氧化技術相對比較成熟，在尾氣治理中有一定的應用，在新建項目或者庫區改造空間比較寬裕的情況下可以采用，能耗相對較高，但是在可接受范圍內。

低溫等離子和光解氧化技術被用作除臭和空氣凈化等不易燃易爆的介質中，在油氣處理工況下的應用尚在推廣，未有大規模的技術運用。此技術需嚴格做好設備的防爆措施以及嚴格控制油氣的濃度，以免產生爆炸危險。2017年6月20日，天津福明樹脂有限公司在等離子環保設備調試過程中，發生爆炸事故，造成2人死亡、2人受傷。隨即天津市安監局印發《關于吸取事故教訓開展環保治理設施專項安全檢查的通知》，要求立即停用對采用“低溫等離子”等明火處理設施處理VOCs，并進行嚴格的安評。安評不合格的嚴禁再次投入使用，以防產生二次事故。該技術完善的空間還比較大，在技術推廣和設備采購中應當更加謹慎。

5 結論

（1）山東省發布了《山東省地方揮發性有機物排放標準第6部分：有機化學行業》，其他各省市也發布了遠高于國標的地方標準。新的環保標準勢在必行。

（2）傳統的油氣處理工藝不能滿足新環保條件下的排放要求，需改進新的油氣治理工藝。

（3）可采用傳統油氣回收技術對油氣進行回收，低濃度尾氣串接新型尾氣處理工藝進行處理，來達到排放標準。

（4）催化氧化技術相對比較成熟，在尾氣治理中有一定的應用，在新建項目或者庫區改造空間比較寬裕的情況下可以采用。

（5）低溫等離子及光解氧化技術完善的空間還比較大，在技術推廣和設備采購中應當、謹慎。

參考文獻：

[1]程龍軍，尹樹孟，宮中昊，單曉雯，催化氧化中試裝置對典型VOCs的治理效果分析[J].安全健康和環境，2017，17（1）：34

[2]程龍軍，尹樹孟，宮中昊，單曉雯，催化氧化中試裝置對典型VOCs的治理效果分析[J].安全健康和環境，2017，17（1）：35