企業VOCs廢氣治理技術分析

張遠軍

（惠州大亞灣經濟技術開發區環保咨詢中心 516081）

0 前言

VOCs是指在正常溫度條件下，可揮發的固體和液體，并且相關物質能夠參與光化學反應，排放出大量廢氣，產生化學污染。對揮發性有機物VOCs廢氣進行處理，利用先進技術對相關問題進行調整，是目前石油企業工作重點，也是踐行節能減排理念的必然選擇。技術應用過程中，應分析目前廢氣控制技術應用現狀，發現其中存在的主要問題，并且對廢氣處理技術的實踐應用，提高關注力度，注重利用綜合治理措施，提升石油化工企業廢氣處理能力。

1 VOCs概述

1.1 VOCs簡介

VOCs主要指揮發性有機化合物，能夠在正常環境下出現揮發效應，釋放出廢氣，加重空氣污染。化工企業生產中，相關存儲設備和工業生產設施的應用，會釋放出較多含量的有機化合物。工業生產技術的發展和進步，使得產品的精細化加工成為可能。企業生產過程更加注重對自然環境進行保護，關注工業生產中廢氣的零排放，實現清潔生產的目標[1]。

石油化工領域，VOCs的污染問題受到人們廣泛關注，相關污染引發霧霾天氣、使得局部空氣質量下降，對人們的身體健康造成威脅，為有效治理相關污染問題，我國頒布了《大氣污染物綜合排放標準》，對VOCs的排放標準和治理問題進行了規范，為環境保護作出貢獻。一直以來，治理揮發性有機化合物VOCs納入國家大氣管控的工作重點，政府相關部門已對此作出了詳細的規劃。

為降低石油化工行業揮發性有機化合物VOCs的排放量，應注重加強廢氣控制，對廢氣治理中存在的主要問題進行說明。目前，VOCs已經成為空氣污染物的重要來源，需要對治理措施的應用效果進行分析，通過對不同廢氣處理技術的對比和分類，制定合理的治理方案，以期提升綜合治理能力。

1.2 VOCs治理問題

現階段，VOCs治理中存在的突出問題主要有以下幾點：

第一，監管難度比較大。結合石油化工行業的實際情況來看，生產污染的來源比較復雜，可有工藝廢氣、燃燒煙氣、工業污水、灌裝泄漏、裝卸泄漏等十余種類型。同時，各類污染源背景下VOCs的排放量也存在很大差異，且均處在較高水平。這樣一來，相關部門及人員在開展VOCs監管工作時，需要進行大范圍、多角度的排查檢測，存在很大的任務壓力與工作難度[2]；第二，計量缺乏精準性。現階段，我國VOCs的相關計量規范并未達成統一，實踐中可用的檢測運算方法有平均排放系數法、實際測量法等多種類型。對于同種污染源下的VOCs量級，不同運算方法往往會得到不同的結果，且差異可能高達十倍乃至數十倍。在此背景下，相關計量活動勢必難以保證精準穩定，為VOCs的治理工作造成了很大阻礙；第三，處理效果不理想。在目前，我國相關學界、行業在VOCs的治理方式、評價標準上并未達成共識統一，使得不同企業在治理實踐上會采取出明顯差異的治理方案，其取得的最終效果自然也參差不齊。除此之外，缺乏性價比較高的VOCs治理方案，也是導致石化企業形成實踐差異的主要原因。

2 石化企業VOCs廢氣控制和減排途徑

2.1 實現源頭預防減排

在任何一個行業當中，“追根溯源”都是安全管理、風險治理的必要原則。因此，石化企業在VOCs廢氣治理的實踐工作中，也應堅持從源頭入手，施行有效的減排舉措。例如，閥門密封結構的質量不佳，是導致VOCs氣體泄漏的主要“元兇”之一。據相關調查顯示，我國石化企業的設備泄漏率在0.9%左右，而西方發達國家的設備泄漏率僅為0.2%3]。究其原因，主要是設備先進水平的差異造成的。所以，石化企業應及時做好設備的更新換代，盡量選擇高質量、高標準的進口設備作為生產基礎，以此保證泵、閥門等結構的密封質量，將VOCs廢氣牢牢封鎖在工業容器當中。

2.2 完成儲罐減排

通常情況下，儲罐的溫度應控制在40℃左右。一旦儲罐溫度達到較高水平，其內容物料將處在異常的溫度環境當中，進而產生蒸汽不平衡的現象，并引發VOCs油氣的大量排放。對此，可在儲罐結構中增設出自動補氣系統、蒸汽平衡系統以及油氣回收裝置，以此實現儲罐溫度、油氣排放量的穩定控制。據相關研究顯示，優化后儲罐的減排能力可提高80%以上[4]。

2.3 過程控制減排

做好石化企業生產過程中的精細化管理，也能達到VOCs減排治理的效果。例如，可對儲料罐的配風量、提料溫度進行科學控制，進而降低VOCs氣體的反應產生量級。再如，可對切水質量實施嚴格把關，杜絕水油混入的情況發生，也可達到VOCs減排的過程優化效果。

2.4 基于吸附及吸收原理的處理技術

2.4.1 吸附再生技術

應用吸附再生技術處理廢氣的過程中，應重點對吸附材料進行合理選擇，確保其與廢氣中的相應物質相互親和，從而將其吸附，實現對氣體的凈化。吸附劑并非能夠長期發揮作用，當其飽和時，可采用抽真空的方式進行處理，使內部污染物被降解，為吸附劑作用的進一步發揮奠定基礎。實踐經驗顯示，可用于吸附VOCs廢氣的材料，以活性炭、硅膠、分子篩最為常見，而三者之中，前者應用最為廣泛。采用活性炭吸附VOCs廢氣，凈化有效率可達到90%左右。吸附再生技術處理VOCs廢氣，具有工藝簡單、使用便利、處理效果好的優勢，因此具有一定的推廣價值，但由吸附材料飽和所導致的二次污染問題，仍需有關領域加以重視。

2.4.2 吸收法

吸收法同樣可用于處理石化企業VOCs廢氣，與吸附法不同，這一方法強調利用低揮發溶劑的作用，與有機烴分子相互親和，將其自廢氣中吸收，最終對其進行分離，從而完成整個廢氣處理的過程。在石化企業的廢氣處理工作中，吸收法同樣較為常用，但往往應用于化工生產以及產品貯運的過程。石化企業中，部分VOCs廢氣具有濃度高、壓力大，且溫度低的特點，采用這一技術處理，有效率最高可達到98%。但需要注意的是，吸收法的應用效果，受吸收劑性能以及所使用的設備影響較大。企業需頻繁對吸收劑進行更換，方可取得良好的處理效果。受該特點的影響，如采取這一技術處理廢氣，成本通常較高。

2.5 基于壓力原理的處理技術

2.5.1 膜分離技術

膜分離技術，屬于石化企業處理VOCs廢氣常用的降解減排技術。在VOCs廢氣中，不同成分在壓力的作用下，透過膜的程度存在差異。而膜分離技術則可利用上述特點，對廢氣中的部分組分進行分離，從而使其得到凈化以及提純。膜分離技術的使用效果，對膜材料的依賴性大，常用的硅橡膠材料，應用效果已經得到了認可。這一技術的優勢，主要在于分離率高，但其使用成本同樣較高。未來，研發新型的膜材料，是對技術進行普及的關鍵。

2.5.2 冷凝回收技術

冷凝回收技術用于VOCs廢氣處理，強調對氣體進行冷卻與加壓，通過該過程，使廢氣中的有機物逐漸達到過飽和的狀態，從而逐漸分離。利用此技術處理廢氣，需充分考慮到氣體的沸點、濃度等問題，如VOCs廢氣兩項指標均較高，這一技術則較為實適用。冷凝回收技術的優勢，主要在于操作性強，冷凝過程具有可控制性，但其廢氣處理有效率不盡人意，最低可達到50%。此外，該技術下，為達到制冷效果所需輔助的設備成本同樣較高，因此不建議使用。

2.6 基于燃燒原理的處理技術

2.6.1 蓄熱氧化工藝

蓄熱氧化工藝，又稱RTO，要求借助蓄熱氧化反應裝置，對VOCs廢氣進行處理。常見的蓄熱氧化反應裝置，由燃燒器、燃燒室、蓄熱室、閥門等部分構成，不同部分功能存在一定的差異。燃燒器一般存在于燃燒室中，功能在于為燃料的燃燒提供空間，室內溫度一般為800℃～900℃。經過燃燒處理后的VOCs廢氣，有機物可氧化，成為H2O與CO2。采用這一工藝處理廢氣，優勢在于處理量大，效率高，且可同時將廢氣中的粉塵排除。但由于設備占地面積大，且維護復雜，因此石化企業仍需根據自身情況使用。

2.6.2 催化氧化技術

催化氧化技術，又稱催化燃燒技術，以及無焰燃燒技術。與蓄熱氧化工藝類似，此技術同樣強調利用高溫對廢氣進行處理，但相對而言處理溫度較低，一般為200℃～450℃。經過催化氧化技術處理的VOCs廢氣，同樣能夠形成H2O與CO2，從而得到凈化。這一技術的優勢，主要體現在無污染方面，且對能源的需求量與消耗量均較低。實踐經驗顯示，利用此技術處理VOCs廢氣，有效率可達到99%乃至以上的水平。催化氧化過程，需借助催化劑而進行，常用的催化劑多為貴金屬以及稀土元素。兩者之中，前者性能更佳。但使用時，無有機物濃度過高，則容易發生催化劑中毒的風險。

2.6.3 熱力燃燒和直接燃燒工藝

熱力燃燒工藝，指的是將輔助材料應用到廢氣處理過程中，通過燃燒的方式，對其進行凈化的一項工藝。當石化企業所排出的VOCs廢氣有機物含量低，且自身無法燃燒時，采用這一工藝處理，能夠取得較好的效果。熱力燃燒常用的設備，以焚燒爐為主，這一設備結構相對簡單，且造價低，因此廢氣處理成本低廉，但在應用技術時，應做好安全措施，避免發生風險。直接燃燒工藝，要求將助燃劑應用到廢氣處理中，使廢氣燃燒，這一工藝處理VOCs廢氣的有效率可達到99%，應用價值值得肯定。

2.7 生物處理技術

生物處理技術的原理在于利用微生物的降解功能，對VOCs廢氣進行處理。微生物可作用于廢氣中的有機物，使其降解為小分子化合物，從而使氣體得到凈化。應用這一技術時，如廢氣濃度過高，效果往往不盡人意。但處理濃度低的VOCs廢氣時，其能源消耗量較少，且具有穩定性強、安全性高、無二次污染的優勢，故可予以使用。但這一處理技術，同樣具有一定的缺陷，主要體現在處理不完全方面。因此需要注意，如氣體采用生物處理技術處理后，仍無法滿足國家相關標準，則需進一步采用蓄熱氧化技術給予處理。

3 結論

綜上所述，本文對石化企業VOCs廢氣治理技術的分析，為相關領域提供了參考，有助于進一步提高廢氣處理質量，改善處理效果，使石化企業朝著綠色化方向發展。未來，企業需要在充分掌握不同VOCs廢氣治理技術原理的基礎上，根據自身情況，對各項技術進行應用，為自身的長遠發展奠定基礎。