揮發性廢氣(VOCs)綜合治理方案

聞艷

一、項目概述

針對當前嚴峻環保形勢，依據《山西省焦化行業污染整治專項行動方案》和《煉焦化學工業污染物排放標準》（GB16171-2012）的相關規定，現有排放方式已經無法滿足最新的環保標準，為實現可持續發展，山西曙光誠信焦化有限公司擬對煤氣凈化區域的揮發性廢氣進行綜合治理，控制工業等生產領域有害氣體的排放，減少其對大氣環境的污染。

二、主要設計原則、范圍、總體要求及指標要求

（一）設計原則

為確保工程施工進度和工程質量，設計方案遵循生產工藝先進、運行可靠、符合規范要求、能力滿足要求以及安全環保生產的總體思路。其設計原則如下：選擇能確保治理效果的技術路線;選用節省投資、因地制宜、操作簡單、運行可靠的設備;結合廠區現狀，布局力求緊湊、簡潔，工藝流程合理通暢，盡可能縮短建、構筑物間的管路距離;異味氣體經本凈化系統處理后，要低于國家排放標準、山西地方排放標準要求限值的80%以上，保持系統的先進性;綜合考慮本項目處理廢氣性質，采取合理可行的處理工藝，減少二次污染;盡量選用國產先進、高效、節能、運行維護簡便的廢氣治理設備，以節省能源，降低處理成本。

（二）指標要求

達到《煉焦化學工業污染物排放標準》GB16171-2012表6“大氣污染物特別排放限值”要求、《山西省工業企業揮發性有機物排放控制標準》的要求。

三、設計方案

（一）處理廢氣工藝介紹

化產廢氣污染物種類繁多，特性各異，因此相應采取的治理方法也應當根據性質不同，目前應用最廣的VOCs治理技術主要有：冷凝法、活性炭吸附法、燃燒法、濃縮法和液體洗滌法、吸收法、生物處理法、光催化氧化技術、膜吸收等。理論上，各種有機物都可以在高溫（800℃或300℃以上）下完全氧化為CO2、水和其他組分的氧化物，但由于各種污染氣體中有機組分含量、廢氣排放溫度和風量的不同，因此，對于各種不同類別的廢氣有不同的廢氣治理方法。具體如下：

（1）活性炭吸附法。回收溶劑：適合廢氣溫度為常溫，且廢氣中含有的有機氣體最好為單一品種。若溫度在50～100℃之間，可選配氣體冷卻裝置來降低廢氣溫度，使之達到活性炭最佳吸附狀態。活性炭吸附回收溶劑法的優點在于運行費用低，缺點是活性炭再生時會產生不凝氣、再生廢水等二次污染。

不回收溶劑：適合廢氣溫度為常溫，廢氣中含有的有機氣體種類多，不適宜回收溶劑。若溫度在50～100℃之間，可選配氣體冷卻裝置來降低廢氣溫度，使之達到活性炭最佳吸附狀態。活性炭不回收溶劑法的優點在于無活性炭再生的二次污染，操作簡便，缺點是活性炭消耗量大，運行費用高。

吸附原理：吸附，就是物質從流體相中由于固體的表面力而富集于固體的表面從而達到分離的過程。在表面上能發生吸附作用的固體物質稱為吸附劑，而被吸附的物質稱為吸附物。將吸附物從吸附劑上脫離出來的過程稱為解吸作用。用于解吸的液體稱為解吸劑。從能量的觀點看，固體表面層分子具有的能量與固體內部分子不同，具有剩余表面能，因而有自發從外界吸引其它分子（原子或離子）以便部分或完全與固體表面力相平衡，并降低自己能量的傾向，而將吸引的分子富集于固體的表面，形成單分子層或多分子層，這就是產生吸附的原因。按照吸附劑和吸附物之間作用力的不同，吸附可分為物理吸附、化學吸附。

（2）吸收法。吸收法也常用于氣態污染物的處理，例如硫化氫、氨等污染物的工業廢氣都可用吸收法加以處理。吸收可分為物理吸收和化學吸收兩大類。物理吸收：大部分利用相似相溶原理，用吸收液吸收類似組分的氣體。這種一般吸收所溶解的氣體與吸收液不發生明顯的化學反應，僅僅是被吸收的氣體組分溶于液體的過程。化學吸收：被吸收的氣體與吸收液發生明顯化學反應的過程稱為化學吸收。由于廢氣中污染物的含量一般很低，所以它們的處理多采用化學吸收法。

（二）高效光解氧化法

采用特殊紫外燈，使380nm波長以下有效紫外輻射大幅提高，并選用185nm、254nm兩種不同優勢波段超強紫外燈，即可直接使廢氣中的O2迅速裂解成O，活性氧重聚成具有超強氧化性的O3，同時又可激發TiO2光催化劑產生更具活性的羥基自由基和超氧自由基，利用兩者復合作用對氣體中的有機物分子進行氧化分解，在相同燈管功率條件下，具有更好的催化氧化效果。

四、設計思路及技術特點

為了使氣--液能充分接觸，充分吸收后達到更好的效果，設計時將水洗塔、酸洗塔均采用填料塔，填料為鮑爾環填料;后置活性炭吸附裝置目的為了凈化后尾氣達標排放。

此工藝是利用液態吸收劑處理氣體混合物以去除其中某一種或幾種污染氣體的過程。在該過程中會發生某些氣體在溶液中溶解的物理作用，屬于物理吸收;也有氣液中化學物質之間發生化學反應，屬于化學吸收。

該工藝的優點是：利用洗滌介質和尾氣的充分接觸，使尾氣降溫并被洗滌介質吸收，吸收效果好且能耗較低;經吸收后的洗滌介質分別送入相應工序，不產生二次污染，可實現洗滌液的循環利用。經吸收后的循環液分別送入相應工序進行處理。

根據貴公司實際情況，貴公司無氮氣源，此方案設計時增加制氮機系統。氮封系統能夠依據儲槽內部壓力變化自動調節氮封氣上氣和排氣，在泄氮排氣的同時攜帶儲槽揮發性有機物引入廢氣處理系統，同時能夠有效防止儲罐內物料與外界氣體（空氣）接觸而被污染變質或與外界進入的氣體（空氣）發生化學和（或）生物反應，防止儲罐內儲存的物料由于被泵抽出和（或）由于外界溫度降低，使儲罐內氣體冷凝或收縮，導致儲槽內壓力波動。對儲槽設置氣封系統，能夠確保系統安全生產。

（2）粗苯排渣廢氣區域改造。粗苯排渣處設計排渣池密封罩，同時密封罩頂部設計收集管道，將揮發性廢氣送入廢氣處理系統。考慮到排渣池需定期清理，密封罩的設計可便于清理排渣池。

（3）設計時考慮將庫區苯儲槽進行氮封后，泄氮閥管道送入粗苯區廢氣處理系統，同時對庫區苯儲槽揮發性廢氣進行處理。