浅析常见挥发性有机化合物回收与处理技术

2019-02-15杨晓东梅峰彪刘玉伟

山东化工 2019年14期

杨晓东,梅峰彪,刘玉伟

(1.陕西未来能源化工有限公司陕西榆林 719000;2 兖矿集团有限公司煤制油二期筹备处,陕西榆林 719000;3 兖矿榆林精细化工有限公司,陕西榆林 719000)

VOCs是挥发性有机化合物(Volatile organic compounds)的缩写，现国际上并未对VOCs有一个统一的定义，不同的国家和组织对VOCs的具体定义有所差别。环境保护部2014年8月20日发布公告2014年第55号“附件2大气挥发性有机物源排放清单编制技术指南(试行)”中对VOCs定义为：标准状态下饱和蒸气压较高(标准状态下大于13.33Pa)、沸点较低、分子量小、常温状态下易挥发的有机化合物。同时在《石油炼制工业污染物排放标准》(GB31570-2015)和《石油化学工业污染物排放标准》(GB31571-2015)中使用"非甲烷总烃(NMHC)"作为排气筒和厂界挥发性有机物排放的整合控制指标。废气排放控制指标中NMHC的涵盖内容更广，指标要高于VOCs，更为严格。目前企业控制VOCs排放主要有分为回收措施和处理措施。

1 VOCs的回收技术[1]

VOCs回收技术主要有冷凝法、吸附法、吸收法和膜分离法，其原理均是利用排放气物理性质将排放气中挥发性有机物进行分离出来，以达到回收有价值组分再利用的目的。

1.1 冷凝法

冷凝法回收技术主要是利用物质在不同温度下具有不同的饱和蒸气压这一性质，利用低温技术将排放气中VOCs达到冷凝状态，从而将VOCs从排放气中分离出来进行回收。该技术的回收率与VOCs初始浓度、沸点有关，VOCs的初始浓度越大，沸点越高，回收率越高，适合较高浓度、大气量含VOCs的排放气体工况。通常获得较高的回收率需降低气体温度或升高气体压力来实现。该技术所需设备和操作条件相对简单，一般不单独使用，联合其他技术一起使用。

1.2 吸附法

吸附法回收技术分为固定床吸附法、流动床吸附法和浓缩轮吸附法等，主要是利用具有吸附剂具有密集的细孔结构、内表面积比较大的多孔结构，将VOCs组分吸附在固体表面，利用吸附剂不断吸附、脱附的循环，达到排放气净化和VOCs回收的目的，属于干法工艺。该技术除与吸附剂类型相关外，还与排放气中VOCs种类、浓度、操作温度、压力有关，往往不建议使用在排放气含多种VOCs性质差异较大的环境，适合浓度中等、气量大等含VOCs的排放气体工况下使用。常用的吸附剂主要有粒状活性炭、炭纤维、硅胶、人造沸石等，使用吸附法回收技术在目前应用最为广泛的VOCs回收技术。

1.3 吸收法

吸收法回收技术主要是利用有机物相似相溶原理，采用低挥发或不挥发溶剂对排放气中VOCs进行吸收，再利用VOCs分子与吸收剂物理性质的差异进行分离的一种方法，属于湿法工艺。该技术与吸收剂的的吸收性能、设备结构等有关，适合湿度大、气量大、浓度中等含VOCs的排放气体工况下使用。吸收法使用难点在于吸收剂的选择，同时吸收后富吸溶剂需进一步处理，可能会造成二次污染。

1.4 膜分离法

膜分离法回收技术源于海水淡化研究中发现的一种新的高效分离方法，是一种选择性透过技术。主要是采用对有机化合物选择性渗透的高分子膜，排放气VOCs在一定压力下通过膜元件，未通过气体被排除在外，以达到排放气体净化目的。目前该技术适合中等浓度的含VOCs气体，主要回收脂肪和芳香族碳氢化合物，含氯、酮、醛、腈、醇、胺、酸等大部分挥发性有机化合物。

VOCs回收技术主要主要根据排放气中挥发性有机化合物的种类、含量以及排放气的气量来选择搭配的，不仅可以减少企业对环境的压力，同时可增加企业部分经济效益。

2 VOCs的处理技术[2-3]

VOCs处理技术主要有燃烧法、低温等离子法、光催化降解法、微生物净化法等，其原理均是利用各种反应类型，将VOCs分解为水和二氧化碳，以达到排放气环保排放的目的。

2.1 燃烧法

燃烧法技术分为直接燃烧法技术和催化燃烧法技术。

直接燃烧法技术是利用明火直接将高浓度VOCs进行燃烧成水和二氧化碳，温度一般为1100℃左右。因为要保持燃烧区的温度，维持燃烧的持续性，较低浓度的VOCs则不可燃烧或加入燃料使其燃烧。因燃烧温度较高，该技术使用过程中会产生大量的NOx，造成二次污染。同时因为有明火存在，不宜使用在罐区等易燃易爆介质较多的场所。

催化燃烧法技术是利用一定催化剂，对排放气中的可燃烧气体在短时间、较低温度下进行燃烧，将排放气中挥发性有机化合物转化为二氧化碳与水，从而达到保护环境的作用。该技术因有催化剂的存在，避免使催化剂中毒，保证燃烧效果，需将空气中灰尘等杂质进行消除。同时该技术燃烧是不会产生明火、燃烧温度较低，不会产生NOx，安全性也较高。