石油化工廢氣處理技術應用研究

代恒超

（蘇州中材非金屬礦工業設計研究院有限公司，江蘇 蘇州 215031）

中國石油化學產業既是我國經濟來源的主要部門之一，也是其他領域所需原料的生產渠道。通常，石油化工產業所需原料會含有烴基基團的化學物質，是用于生產國家所需的其他資源，如石油、汽油等。但在石油化工企業的生產過程中，產生的廢氣嚴重影響了生態環境，也對人們身體健康造成了一定影響。而我國目前的處理技術還不夠完善，因此，要加大對廢氣處理的研究力度。

1 石油化工廢氣中污染物的來源

1.1 石油煉油過程中產生的廢氣污染物

在石油煉油的生產過程中，所產生的廢氣主要包括六種類型。其一是化瀝青裝置產生的有毒尾氣，這種尾氣是由氮氣、氧氣、水蒸氣、可凝油分以及不凝性有機氣體所組成。這種氣體除惡臭難聞使人惡心外，還含有世界上公認的強致癌物－苯并（a）芘；其二是在一系列實驗中催生的一氧化硫、二氧化碳等有害氣體；其三是在催化再生廢氣過程中出現的粉塵煙氣。這種廢氣更多地來自于供應能源的鍋爐等裝置；其四是含酚、硫等元素的惡臭氣體。這些氣體是在脫硫、污水治理等環節中產生的；其五是含硫氣體。該廢氣往往是在回收硫的過程中形成的；其六是非甲烷總烴（烷烴、烯烴、炔烴、芳香烴），這是在石油煉油的工業環節中出現量最多、最為常見的一種廢氣，其來源也是極為廣泛，且在整個提煉的多個流程中都會產生非甲烷總烴，這種廢氣對生態環境和人們身體健康造成的危害不可小覷[1]。

1.2 化工生產過程中產生的廢氣污染物

在日常的化工生產過程中，往往會出現大量的、各種各樣的污染氣體，其中，最常見、最受關注的是燃燒煙氣石油，其主要構成成分是二氧化硫、一氧化碳等基本的污染物要素，與之相對應的是產生的各種粉塵，該類污染氣體往往來自于鍋爐、加熱爐等加熱設備。除此之外，還有工藝廢氣，這種廢氣是化工生產環節產出最多的廢氣類型，所攜帶的污染物質也最繁雜，主要包括了大量的烴類物質、鹵化物、醇類，以及氰化物等無機物，這些有害物質給環境造成的破壞極為嚴重[2]。

1.3 石油化工裝置產生的有機廢氣

VOCs是可揮發性有機物的統稱，主要包括非甲烷總烴（烷烴、烯烴、炔烴、芳香烴）、含氧有機化合物（醛、酮、醇、醚等）、鹵代烴、含氮化合物、含硫化合物等。由于VOCs可揮發，且性質活潑，還能夠參加大氣光化學反應產生有害物質，這對環境和人類造成了極大危害[3]。VOCs的來源有兩種，分別是天然源和人為源，一半以上的來源還是工業排放。

2 石油化工廢氣的現狀

截至目前，我國對于石油化工廢氣處理的速度遠遠達不到其產生的速度，導致越來越多的有害氣體被釋放到大氣中。比如，廢氣中的二氧化碳，該氣體無法對人體產生直接的損害，但大量的二氧化碳釋放到空氣中就會破壞空氣平衡，導致云層對紫外線的長波輻射發生飽和現象，從而引發嚴重的溫室效應。在石油化工廢氣中，存在著大量的一氧化碳、一氧化硫等有害氣體，這表明了石油化學工業中原料的利用率較低，所以，需要投入大量的人力資源和經濟去除這些有害氣體，要有效防止氣體逸散以及危害工廠附近居民的身體健康，也要防止有害氣體進入大氣層，破壞大氣層的氣體平衡。石油化學工業產生的氣體除了有毒害作用，還會因廢氣中散發出的刺激性氣味。所以，在中國石油化學工業中，需要進一步提高原料的利用率，要采取正確的措施消除工業廢氣中的有害物質和刺激性氣味，這才能保證化學工業的進一步發展擴大。從近觀上講，能提高可利用的資源總量，從遠觀上講，可有效解決石油化工廢氣，從而保護人類生存的生態環境。

3 石油化工廢氣的污染特征

3.1 產量巨大

目前，石油是不可或缺的化學能源。石油化工作為石油的主要提供者，為保證社會生產和生活的正常運轉，就必須保證石油源源不斷的供給，以滿足各行各業的需求。然而，石油開采和加工不僅會破壞地質環境，還會產生巨大的廢氣污染。除此之外，在生產高分子合成材料、有機化學材料、農業機械染料和其他工業原料的過程中，大量石油化工廢氣不斷地產生。所以，石油化工產業規模的擴大，其廢氣產量也會增加，這給自然環境帶來了巨大壓力。

3.2 成分混雜

石油化工產品種類繁多，其廢氣種類和成分也較為復雜，其中，無機廢氣和有機廢氣都會對自然環境和人體健康產生不同程度的影響。例如，含硫廢氣主要由二氧化硫和硫化氫組成，如果二者排入空氣后被人體吸入，就會影響人們身體健康，同時，二氧化硫還會導致酸雨的形成，若處理不當或不完全，都會對人們構成嚴重傷害。正是因為這些復雜的成分，石油化工廢氣治理才變得更加繁瑣，治理難度也更大[4]。

4 石油化工廢氣的宏觀處理方法

4.1 石油化工廢氣的物理處理法

石油化工廢氣的物理處理法主要包括吸附法和過濾法。其中，吸附法主要是用于吸附一些具有強烈刺激性的有機化合物，一般情況下是使用活性炭作為載體，因為活性炭具有表面積大、吸附能力強以及再生能力優的獨特特點，而且，活性炭還可以對石油化工產生的臭氣進行脫離處理[5]。而過濾法的處理介質一般都是玻璃纖維，通常過濾法都是對那些粒徑比較小的油煙物質進行處理。也正是因為油煙物質粒徑小的特點，所以，在遇到冷氣的時候會產生快速凝結的現象，這時就可以利用過濾法對石油化工廢氣進行處理，這更有利于對有害物質進行有效濾除，因為玻璃纖維本身就具有濾除有害物質的有利條件。

4.2 石油化工廢氣的化學處理法

石油化工廢氣的化學處理方式主要是催化法，該方法也分為很多種類型，比如催化氧化法、接觸催化法、光催化法等。而在使用催化法的過程中，必然要使用催化劑。催化劑又分為三大類：重金屬、非重金屬還有非金屬，且活性炭也可以作為催化劑對石油化工廢氣進行處理。此外，石油化工廢氣的化學處理法除了催化法，還有放電分解法。放電分解法對于石油化工廢氣的處理也是一種比較普遍的處理方式，該方法最主要的作用就是使用高電壓放電的方式分解非熱平衡等物質離子的過程，然后再經過化學反應把有害化合物轉化為無害化合物，最終使石油化工廢氣合格排出[6]。

4.3 石油化工廢氣的生物處理方法

石油化工廢氣的生物處理方法主要是充分利用微生物，然后再對石油化工廢氣進行適當處理。微生物對于石油化工廢氣的處理首先是以普通的廢水處理方式為基礎，然后才發展起來的，而對于那些很容易將有害氣體與水進行溶解的物質化學變化，就可以使用生物處理法對石油化工廢氣的細菌進行降解，相反的情況，就可以利用真空對細菌進行降解。

4.4 石油化工廢氣的洗滌塔處理方法

石油化工廢氣的洗滌塔處理方法主要是將氣體通入含噴淋系統的洗滌塔中，然后氣體經過填料床的均勻分布，與洗滌液充分接觸，并利用氣體中污染物的溶解性或化學性質，將氣體中的污染物吸收或通過化學反應去除，從而達到氣體凈化的目的。除此之外，洗滌塔還具有降溫、除塵、除油的作用。其主要特點是反應速度快，適用性強，節省空間以及操作簡單，且建設成本低[6]。在實際應用中中，洗滌法應用于石化行業的具體表現形式為油洗塔。油洗塔是乙烯裝置熱回收區的關鍵核心設備，其作用是將來自裂解氣中的重油和輕油組分冷凝，并最大程度地實現熱量回收。

5 石油化工廢氣的微觀處理技術

5.1 燃燒產物的處理技術

煤和石油的主要燃燒產物是二氧化硫，而二氧化硫有著比較明顯的特點：一是具有強烈的刺激性氣味；二是污染性極強，影響廣泛；三是在工業廢氣污染比重中占比最多；四是對人體具有傷害性，主要體現在呼吸道系統的損害上。如當二氧化硫被過量吸入人體時，會嚴重影響呼吸系統的正常工作，嚴重時還會造成中樞神經和免疫系統方面的問題。如果不能及時處理，后果非常不堪設想。目前，我國在燃燒產物二氧化硫的處理技術中主要采用脫硫法。該方法主要是采用超聲波、催化劑、離子液等脫硫手段，這些手段都是比較廣泛應用的脫硫處理方案。而最普遍的辦法就是催化脫硫，優點明顯，脫硫效果好，投入較低，重點是避免了二次污染，所以，是化工企業中最認可的脫硫技術[7]。

5.2 VOC廢氣處理技術

VOC廢氣屬于有機化合物的一種，且具有較強的揮發性特點。該類廢氣的形成原因有許多方面，比如汽車排放的尾氣和鋼鐵冶煉過程中排出的大量氣體，都是造成VOC廢氣形成的主要原因。因此，VOC廢氣的排放對大氣污染帶來了巨大壓力。現階段，VOC廢氣處理技術已有了初步成效，最常用的處理方法就是以下幾種。第一，熱破壞處理方法。該方法主要的載體是催化劑，是通過化學反應降低污染濃度。第二，吸附式處理方法。吸附式處理技術主要采用的吸附劑是活性炭。第三，生物處理技術。該技術主要是利用微生物實現生物處理的過程，并將VOC廢氣中的有害物質集中轉化成為簡單的有機物質，進而達到無害化的處理目標。第四，等離子體處理技術，這種技術在企業中并不常用，主要是因為投資數額巨大，限制較多。所以，要想實現大范圍的高端處理技術，還需要投入大量的精力進行VOC廢氣處理技術的研究[8]。

6 石油化工廢氣處理技術的應用

隨著市場經濟的繁榮，人們對生活品質的要求越來越高，同時，對環境保護概念有了全面的認知。在此背景下，石油化工廢氣處理技術的廣泛應用能有效改善空氣水平和環境質量。但由于石油化工廢氣造成的污染成分復雜多樣，這就要求技術人員應按照不同成分的特征，實施安全有效地處理技術。近年來，脫硫脫氮技術的出現，有效削弱了氮氧化物和硫化物的排放量，也有效控制了石油化工廢氣的污染指數。目前，人們已經開發出WSH-5型催化燃燒催化劑，該催化劑可有效降低VOC的廢氣含量，處理后，非甲烷總烴等其他污染物均在國家規定標準內。另外，使用生物降解技術也可以有效減少二次污染，節約成本，且該技術簡單方便。基于以上廢氣治理技術，我國石油化工廢氣處理已取得了很好的效果。目前，在各行各業排放的廢氣中，石油化工廢氣的濃度處于較低水平，所以，廢氣污染治理效果明顯，這也促進了石油工業具有較好的發展前景。

7 石化廢氣處理技術的發展方向

7.1 處理重心前移

石油廢氣處理技術的重心，已逐漸從處理廢氣向提高原油利用率轉移。在石油廢氣當中，二氧化硫、二氧化碳、以及一氧化碳等多種化學物質構成了FCC再生煙氣。而通過硫轉移催化劑的應用，使FCC再生煙氣可以直接達到二氧化硫的排放標準，不需要進行脫硫技術的處理。且在燃料中采用低硫、后經低烯烴的清潔作用，可有效處理汽車尾氣的排放污染。由此可見，未來的發展趨勢是要將處理技術的重心轉移到原料利用率上來。同時，這也是今后科研人員一個非常值得研究的思路與方 向[9]。

7.2 增加組合流程

由于廢氣構成具有一定的復雜性，因此，在對其進行處理時，必須要先關注廢氣成分的分離和去除問題。這說明在選擇某種特定的處理方法時，應該對單元過程的組合加以分析，進而形成一個更具有可行性的組合流程。

7.3 重視處理與回收

近年來，經過實施的各項控制措施以及廢氣處理方案，使環境污染的程度有所減輕，空氣質量也有了明顯提高。但要加大環境污染治理的指標，還是要將處理技術與廢氣的回收利用同時重視起來，所以，要從優化資源的利用率著手，以實現石油廢氣處理的最佳效果。

8 結語

在當前的背景下，為了實現綠色家園的目標，減少石油化工廢氣的污染勢在必行。而為了應對污染類型的多變，一定要找準污染源頭，并針對廢氣污染成分的特性，對其進行分類后再展開治理。在此基礎上，相關石油化工企業也要將現有的廢氣處理技術進行不斷創新，并優化管理體系，以此為今后的石油化工發展提供一定保障。同時，在保證石油化工企業持續發展的前提下，一定要保護好環境，提升空氣質量，努力為人們創造出一個綠色無污染的大氣環境。