UV光解技术在采油（气）田脱水废气处理中的应用

任 雁，谢 锄，张行进

(深圳市天浩洋环保科技有限公司，广东 深圳 518034)

UV光解技术在采油（气）田脱水废气处理中的应用

任 雁，谢 锄，张行进

(深圳市天浩洋环保科技有限公司，广东 深圳 518034)

采用UV高效光解净化设备，对采油(气)田TEG脱水工艺产生的废气深度净化、脱臭，其净化效率达99%；同时克服了废气成分复杂、浓度高、含水率高、环境温差大、防爆要求高等废气净化方法的限制性难题，并能广泛适用于多种行业的废气净化。

采油气田;UV光解净化技术;废气净化;净化率

1 项目概况

我国的采油（气）田一般分布在北部地区，属于露天作业，昼夜温差大，冬夏最大温差可高达60℃以上。采用TEG脱水工艺[1]脱除天然气中的水分，工艺中的脱水装置排放的尾气具有刺激性恶臭异味，严重影响了厂区工作人员和周边居民的生产、生活和身体健康，对环境造成了较大影响。脱水过程中产生的废气成分复杂[2]，其中含有VOCs（总烃）、硫化氢、甲烷、一氧化氮、一氧化碳、二氧化硫、二氧化碳、水蒸气、TEG溶液及其他成分。废气具有温度高、含水率高、含氧量低、排放时间短暂、排放峰值高等特点。厂区对防爆的要求也极高。近年来，从防爆、防水、防冻等限值条件，到废气成分的复杂性及投资运行成本等各方面考虑，该废气的处理办法可以通过UV光解的技术，在一个很温和的环境下将废气分解成呈离子状态的原子、自由基混合气体，再通过臭氧将其氧化成简单的小分子化合物[3]，达到分解净化的目的，简单、实用、高效。

2 基础资料

废气源：陕西某采油气田TEG脱水装置排放的废气。

2.1 气候条件

1）年平均气温7.8℃，最高35.9℃，年最低 -30℃。除臭设备试运行期间正值冬季，日气温在-21℃至12℃之间。2）当地大气压86.7kPa。3）降雨量，年平均417.7mm，最大日降63.6mm，年平均蒸发量1809mm。4）年均风速3.2m/s，最大风速24m/s。5）年沙尘暴日数最高30d。

2.2 废气情况

1）温度：99℃；2）流量：在正常生产下脱水废气排气量为30～100m3/h，其中水蒸气量约为50m3/h，天然气量为5～25m3/h，硫化氢含量为1.6～20mg/m3。

2.3 净化要求

1）为杜绝安全隐患，要求废气除臭成套设备必须符合国家“防火、防爆、防水”的三防相关标准；2）去除集气站脱水尾气散发的恶臭气味，对臭气收集净化处理后排放，达到国家相关排放标准，改善厂区环境。排放标准执行《大气污染物综合排放标准》（GB16297-1996） 二级标准和《恶臭污染物排放标准》（GB14554-93）二级厂界标准，以及排放烟囱为15m时的标准排放限值。

3 UV光解净化技术原理[4-5]

（1）利用特定的高能高臭氧UV紫外线光束照射恶臭气体，裂解恶臭气体如：氨、三甲胺、硫化氢、甲硫氢、甲硫醇、甲硫醚、二甲二硫、二硫化碳、苯乙烯、VOCs、苯、甲苯、二甲苯等的分子链结构，使有机或无机高分子恶臭化合物分子链，在高能紫外线光束照射下，降解转变成原子、自由基等。

（2）利用高臭氧高能UV紫外线光束分解空气中的氧分子产生游离氧，因游离氧所携正负电子不平衡所以需与氧分子结合，进而产生臭氧。

UV＋O2→O-+O＊（游离氧） O+O2→O3（臭氧）

由于臭氧对有机物具有极强的氧化作用，因而其对恶臭气体及其它刺激性异味有立竿见影的消除效果。

（3）恶臭气体利用排风设备输入到本净化设备后，净化设备运用高能UV紫外线光束及臭氧对恶臭气体进行协同分解、氧化反应，将恶臭气体物质降解转化成低分子化合物，如水和二氧化碳等，达到废气净化、脱臭的目的。

4 工艺流程

将采油（气）田的TEG脱水装置的废气排放管末端，用一个带有开口的集气罩套住（开口用于补充新风），并用收集管引至UV高效光解净化设备的进气口；净化设备的前端设有脱水装置，将大量的水气凝结并排出；然后将废气引入UV光解反应室，在UV高效光解净化设备出风口处连接风机，反应后的净化气体由风机出口接至排气管排出。如下图所示。

废气净化工艺流程图

5 数据与分析

该UV高效光解净化设备于2011年1—2月期间试运行，并于2月下旬得出实验检测分析报告，数据见表1。

表1 UV高效光解净化系统进、出口废气成分检测数据

由表1中数据得出，主要的废气成分硫化氢和总烃大幅度减少，其中总烃的净化率为76.58%～76.95%，硫化氢的净化率高达99.35%。

6 技术特点与扩展应用

适用于采油（气）田TEG脱水工艺产生的废气深度净化、脱臭的UV高效光解净化设备，其技术特点在于：通过低压水银放电管发射出高能UV光子，裂解切断废气分子的化学键，使其转化呈离子状态、自由基气态混合物；再利用裂解产生的臭氧对其进行强氧化反应，使其生成、转变成简单的、稳定的小分子化合物，如CO2、H2O等；再通过排风管道排出，达到废气净化、脱臭的目的。该专利技术[6]的UV光子能量可达800kJ/mol，波长小于180nm。

采油（气）田TEG脱水工艺产生的废气中，绝大多数废气成分的化学键能均低于800kJ/mol，例如，硫化氢的S-H键键能为339kJ/mol，故硫化氢能达到很好的处理效果。VOCs的成分复杂，不排除部分化合物的化学键能高于800kJ/mol，如C≡C键键能为837kJ/mol，故不能裂解。

参照常见化学键的键能[7]数据表（见表2），可以知道哪些化学键可以被高能UV光子切断，并可得知哪些废气物质是能被裂解、净化的。

由此可见，只要化合物的化学键能低于800kJ/mol，该UV光解专利技术都能将其裂解，形成简单的、稳定的小分子化合物。所以该技术能广泛应用于有废气产生的行业，只需要废气成分的化学键键能低于UV光子能量，如硫化氢、氨、二硫化碳、胺类、硫醇类、硫醚类、烃类、苯及苯系物等，能广泛应用于采油（气）田、污水处理厂、垃圾处理场、炼油厂、塑料厂、橡胶厂、化工厂、垃圾堆肥/焚烧厂、垃圾站、制药厂、皮革厂、造纸厂、喷涂厂、印刷厂、冶炼厂、食品加工厂、饲料加工厂等。

表2 常见化学键的键长与键能

7 结论

采用UV光解净化技术，净化采油（气）田TEG脱水工艺产生的废气，克服了防爆、防水、防冻等限制条件，投入及运营成本相对较低。该技术并能在其他行业的废气处理中得到广泛的应用，其表现在：

（1）硫化氢净化率在99%以上；

（2）只要废气中化合物的化学键能低于800 kJ/mol，都能得到有效裂解，生成简单的、稳定的小分子化合物，如CO2、H2O等；

（3）能分解诸如硫化氢、氨、二硫化碳、胺类、硫醇类、硫醚类、烃类、苯及苯系物等；

（4）能广泛应用采油（气）田、污水处理厂等。

综上，UV光解净化技术在处理某些特定的环境和特殊工艺要求时，能有很好的效果，能分解绝大多数的废气，是其他技术无法替代的。

[1]邬霁，韩雷.高含硫天然气脱水新工艺探讨[J].内蒙古石油化工，2009（17）．

[2]项波，彭磊，边云燕.高含硫天然气脱水工艺技术研讨[J].天然气与石油，2006，24（2）．

[3]深圳市天浩洋环保科技有限公司.恶臭气体及工业烟气光解净化处理方法和设备[P].中国发明专利，200710075448.X, 2011-4-27．

[4]谢锄，郭信圭.高浓度恶臭气体及工业废气净化处理设备[P].中国实用新型专利，200920206306.7，2010-11-17．

[5]谢锄.烟气及工业化合物气体光解净化设备[P].中国实用新型专利，200720118416.9, 2008-01-30.

[6]深圳市天浩洋环保科技有限公司.油田高浓度恶臭废气UV光解净化设备[P]．中国实用新型专利申请号，201120124294.0.2011-4-26.

[7]李梦龙.化学数据速查手册[K].北京：化学工业出版社，2004．

Application and Extension of UV Photodissociation Technology in Oil (gas)Field Denitration and Waste Gas Purification

REN Yan, XIE Chu, ZHANG Xing-jin
(Shenzhen Thyture Environ-Tech Development Co., Ltd, Shenzhen Guangdong 518034, China)

In this paper, progress and application of biological control technologies for aquaculture wastewater treatment are reviewed, some recent research perspectives and shortcomings of the technologies are analyzed in order to provide some references on aquaculture wastewater treatment.

oil (gas) field; UV photodissociation purification technology; waste gas purification; purification rate

X701

A

1006-5377（2011）12-0028-03