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摘要：本文分析石化工业典型 VOC 废气深度净化处理技术开发，包括“脱硫及总烃浓度均化－催化氧化”，橡胶尾气“冷凝－除雾－催化氧化”以及 PO/SM 生产装置废气双系列催化氧化处理，结合工业应用试验探讨在工业上的具体应用。
关键词：VOC，废气，催化氧化，深度净化
VOC 是挥发性有机废气（Volatile Organic Com-pounds）的缩写，其可通过多种途径产生并污染空气。当前国内对于 VOC 废气的治理也取得了一定的效果，但却无法彻底将其除去，仍需深度研究，改进并完善VOC 废气的治理技术，争取从根本上将其铲除，创造一个绿色健康的环境氛围。
1石化工业典型 VOC 废气深度净化处理技术开发
1.1 炼油污水场 VOC 废气“脱硫及总烃浓度均化－催化氧化”处理
炼油污水处理场隔油池、浮选池等一直是炼厂重要的恶臭源，其散发的废气中含有烃类、硫化物、氨等污染物，气量和浓度波动大，硫化物易造成催化剂中毒。本研究开发的“脱硫及总烃浓度均化－催化氧化”工艺见图 1。
图1 炼油污水处理场废气“脱硫及总烃浓度均化－催化氧化”工艺
来自隔油池等 VOC 废气，依次通过脱硫及总烃浓度均化罐、换热－加热－催化氧化反应单元处理后达标排放。脱硫及总烃浓度均化罐内装填脱硫及总烃浓度均化剂，主要功能有:1)吸附脱除硫化氢和有机硫化物，防止催化剂中毒；2)通过 VOC 在活性炭材料的吸附与解吸作用，使波动的 VOC 浓度得到均化处理，防止反应器温度剧烈波动。换热－加热－催化氧化反应单元是整个装置的核心单元设备，在催化氧化反应器内装填催化剂，在反应器入口温度 240～280 ℃的条件下，将 VOC 氧化为 CO2 和 H2O。
1.2 橡胶尾气“冷凝－除雾－催化氧化”处理
热塑性丁苯橡胶(SBS)后处理单元有 3 种尾气排放:闪蒸气，产品风力输送排放气，热风干燥排放气。闪蒸气主要由水蒸汽和环己烷组成，回收价值很高；后两种尾气主要是空气，含有环己烷和己烷等烃类物质，尾气的总烃浓度 5 000～20 000 mg/m 3。本研究开发了“冷凝－除雾－催化氧化”处理工艺见图 2。
图2 橡胶尾气“冷凝－除雾－催化氧化”处理工艺
闪蒸气首先经过两级冷凝，分别用循环水冷凝回收凝结水、用低温盐水冷凝回收环己烷，产生的不凝气与其余尾气混合，经过除雾器去除填充油雾和粉尘后再进行催化氧化处理。产生的高温净化气用于SBS 物料的热风干燥。
1.3 PO/SM 生产装置废气双系列催化氧化处理
PO/SM(环氧丙烷/苯乙烯)装置是某炼化企业100 万 t/a 乙烯的一套主体生产装置，生产过程中排放含环氧丙烷、苯乙烯、乙苯、乙醛等 10 多种 VOC 的尾气。
本研究开发了具有自主知识产权的 PO/SM 废气双系列催化氧化工艺见图3。
图3 PO/SM 废气双系列催化氧化处理工艺
双系列的处理装置符合最先进的环保设计理念，每个系列能将尾气 100% 处理；双系列切换操作，确保装置即使在意外停车或检维修时也不会排放污染。
2工业应用试验
2.1 炼油污水场废气“脱硫及总烃浓度均化－催化氧化”处理
2003 年，首套炼油污水场废气“脱硫及总烃浓度均化－催化氧化”处理装置建成投用，到 2013 年，共建成应用装置 10 余套。
2.1.1 脱硫及总烃浓度均化
脱硫及总烃浓度均化罐对废气总烃浓度的均化效果见图4。
图4 反应器出口温度记录曲线
图 4 中，上图和下图分别为无和有脱硫及总烃浓度均化罐时的反应器出口温度记录曲线。由图 4 知，没有浓度均化功能时，温度曲线呈锯齿状，出口温度波动较大；有浓度均化功能后，温度曲线比较平滑，短时间内温度变化不大，这为保证反应器平稳运行，及通过总烃浓度与反应器出口温度关系实现安全联锁控制创造了有利条件。
2.1.2 催化氧化处理效果
污水处理场废气处理装置 VOC 废气净化情况见表 1、表 2。
表1 催化氧化对非甲烷总烃脱除效果
注:—为未分析该项目。
表2 催化氧化对三苯的脱除效果 mg/m 3
表1、表2的数据表明，经过催化氧化处理，净化气体中的非甲烷总烃、苯、甲苯、二甲苯等均符合我国GB 16297—1996《大气污染物综合排放标准》；非甲烷总烃去除率达到 98%以上。
2.2 橡胶尾气“冷凝－除雾－催化氧化”处理
2007 年，首套橡胶尾气“冷凝－除雾－催化氧化”处理装置建成投用，尾气处理量 30 000 m 3/h。
2.2.1 水、环己烷冷凝回收效果
进料口闪蒸气、螺杆挤压机出口闪蒸气两股废气分别经过循环水冷凝、低温盐水冷凝，回收冷凝水约1 050 kg/h，回收环己烷约 11.0 kg/h，全部回用 SBS合成系统。
2.2.2 有机物去除效果
反应器入口总烃浓度 4 000～7 000 mg/m 3，VOC去除情况见表 3。
表3 催化氧化去除 VOC 处理效果
由表3 可知，净化气体总烃浓度在 100 mg/m 3 以下，满足国家和地方的排放标准。
2.3 PO/SM 废气处理
2010 年 6 月，镇海炼化 PO/SM 废气双系列催化氧化处理装置投产，废气处理量 86 000 m3/h。表 4 是装置 A 系列在长周期运转过程中的运行效果。
表4A 系列长期运行排放情况 mg/m3
由表 4 可知:PO/SM 废气经过处理，净化气中的苯、甲苯、乙醛、非甲烷总烃等指标均满足排放要求。
至 2014 年 12 月，处理装置已经连续运转了 4年，反应器进口温度也由开工初期的 250～ 280 ℃提高到了目前的 310 ℃，净化气符合国家排放标准。根据 4 年来装置的运行情况，按照目前的废气排放工况，预计催化剂的使用寿命可达 5 年以上。
随着中国工业发展带来的 VOC 排放量的增加，以及大众对环境安全意识的逐渐增强，环保部在 2013 年发布了《挥发性有机物(VOCs)污染控制政策》，各地方政府也相应颁布地方标准，对 VOC 排放限值做出要求，因此各行业应该严格落实 VOC 治理要求，保证 VOC达标排放，减少 VOC 排放，进而有效缓解 O3 超标问题。
参考文献：
[1]叶红.VOC废气治理工程技术方案探究[J].资源节约与环保，2017年12期.
[2]胡瑞.VOC废气处理技术的相关思考[J].中国化工贸易，2017年21期.
[3]杨会玲.我国voc废气治理的现状及展望[J].化工管理，2017年16期.
论文作者:齐锴煊
论文发表刊物:《基层建设》2018年第25期
论文发表时间:2018/9/18
标签：废气论文; 浓度论文; 尾气论文; 反应器论文; 装置论文; 环己烷论文; 闪蒸论文; 《基层建设》2018年第25期论文;