化工廢氣處理工藝的相關研究

王永亮 安珊 徐濤

摘 要：化工生產過程中排放的有機廢氣對空氣質量的影響巨大，有毒有害的化工廢氣，甚至危害人們的健康，造成嚴重的環境污染。為了減少空氣污染，提升人們的生活質量，應加強研制高效處理化工廢氣的工藝方法，結合專業的技術來高效的處理廢氣，并探索各類化工廢氣的主要應用價值，有效推動生態環境和經濟效益的共同發展。

關鍵詞：化工廢氣;處理;工藝;技術;利用

絕大多數的化工廢氣會散發刺鼻的氣味，甚至惡臭，具有一定毒性和可燃性，化工廢氣所產生參與大氣光化學反應的揮發性有機化合物種類眾多，諸如含有氯氟烴等廢氣的排放，會對大氣臭氧層造成破壞。其中包括非甲烷烴類（烯烴、炔烴、烷烴、芳香烴等）、含氧有機物（醇、醛、酮、醚等）、含氮、含氯、含硫有機物等，都是臭氧（O3）和細顆粒物（PM2.5）污染的重要前體物。為此，環保部等六部委提出的“十三五”揮發性有機物污染防治工作方案，要求到2020年建立健全化工污染防治管理體系，化工生產的有機廢氣排放總量要求下降10%以上。在大環境背景下，化工企業必須要重視化工廢氣的治理，廢氣排放達標程度成為企業發展成敗的關鍵。

1 化工廢氣處理技術的選擇

當前，國內對化工廠生產過程的末端處理一直是處理有機廢氣的主要方式，處理方法有吸收、吸附、熱分解、焚燒及催化燃燒等。廢氣中所含化學和物理性質、濃度、排放量、排放標準等都決定選擇有機廢氣處理方法的不同，以及變廢為寶處理后回用作原料或副產品的經濟價值都各不同。化工廢氣治理技術體系十分復雜，涉及十余種技術及其組合技術，普遍情況下，一個治理企業僅掌握一種或幾種技術;化工業內應擴大對技術適用范圍、使用條件的規律性認識，加強對工藝設計和凈化裝備的設計要求，選擇適合而高效的處理技術。

2 化工廢氣處理的幾種主要技術方法

2.1 熱破壞處理法

熱破壞法用來處理濃度較低的有機廢氣效果較好，主要是采取火焰直接燃燒或催化燃燒的方式，利用燃燒產生的高溫高熱來裂解或氧化有機廢氣，進行凈化。燃燒消除有機物時操作溫度要高達650℃-1000℃，致使燃料成本很高，盡管不斷研發出一些新的熱回用技術，成本仍是居高不下。而催化燃燒方法比直接燃燒的用時要少，其主要流程是廢氣經阻火器→催化凈化裝置→板式熱交換器→與高溫尾氣熱量交換→預熱廢氣→加熱室（內設加熱電管）升溫達到起燃溫度→催化床，在催化劑作用下，迅速加快有機廢氣化學反應速度，H2O和CO2在有機溶劑完全氧化后被分解出來，并釋放大量反應熱維持催化燃燒所需起燃溫度，達到熱平衡后自動關閉電加熱裝置，系統依靠廢氣中有機溶劑燃燒產生熱能繼續催化燃燒，直至結束。該處理技術屬于高濃度、小流量有機廢氣凈化首選技術。另外催化劑選取也非常重要。

2.2 吸附處理法

吸附法是一種物理處理方式，通過多孔固體吸附劑（粒狀活性炭和活性炭纖維），將有害成分有效轉移至吸附劑表面，處理和凈化廢氣。該技術優勢在于對廢氣處理效率高、吸附劑損耗較低、凈化徹底。值得注意的是吸附劑極易造成二次污染，需要及時回收處理，甚至廢氣中有機成分使吸附劑成為嚴重污染物，反而增加了治理成本。目前也有采用液體吸收法，使有機廢氣內有機溶劑被液體吸收劑吸收，再經過解吸將有機溶劑除去或回收，吸收劑可再生重復使用。采用蜂窩輪式濃縮系統也是吸附處理法的一種手段，是治理低濃度、大風量有機廢氣的首選方法。

2.3 生物處理法

生物處理方法是利用微生物在特定的環境中，將有機廢氣中有害物質進行分解，使有機成分轉化為能源，以維持生物自身生命體征的一種方法，該法脫臭效果明顯，生物處理裝置主要有：生物洗滌塔、濾池及滴濾池。該法優點突出受到人們重視，生物法耗能較低，操作簡便，運轉費用便宜，應用實例正呈逐漸增多趨勢。

3 化工尾氣的回收再利用

治理的精髓重在利用，以合成氨尾氣和甲醇施放氣綜合利用為例。某化工公司2014年投產合成氨系統尾氣綜合利用制LNG產量：2200Nm3/h甲烷回收率：≥95%，制冷能耗：≤0.75kW.h/Nm3，取得良好效果。①在合成氨系統尾氣綜合利用技術中，如果將合成塔的放空氣及氨儲槽弛所排放氣體中所含大量甲烷及氫氣，直接送進三廢鍋爐燃燒，則只是利用該組分的熱能，浪費并不見效益。由于合成放空氣中各組分沸點存在差異，通過深冷精餾分離原理分離出氣體中高沸點組分CH4，再以LNG形式銷售，分離出H2再回到合成氨系統，提高了產品附加值;②甲醇施放氣通過膜提氫裝置回收完H2，仍有部分H2及大量CH4，使用深冷精餾分離技術將施放氣內CH4分離并以LNG形式存儲銷售，主要工序：原料氣→原料氣壓縮→脫碳→脫甲醇→脫水→液化分離→儲存及裝車;剩余氣體可再進入變壓吸附裝置，進一步提取氣體中CO和H2組分。采用氮氣膨脹制冷及低溫精餾分離工藝，操作簡單，CH4回收率高。

綜上所述，化工廢氣的有效綜合性治理，處理后衍生品的合理利用，均起到對環境重點維護作用，這是保障社會、經濟可持續發展的一項重要措施。未來，化工企業要更深入的研究與推廣有機廢氣相關科學而實用的處理方式，促進先進處理技術充分的發展，為社會做出更大貢獻。

參考文獻：

[1]王志強，王明健.生物治理技術對工業有機廢氣 （VOCs）的工程應用研究[J].中小企業管理 與科技（中旬刊），2018， No.539（05）：125-126.