VOC废气治理的实际应用

王 孟，常寅杰

（华能（天津）煤气化发电有限公司，天津 300452）

华能（天津）煤气化发电有限公司酸性气处理工艺选用的是LO-CAT硫磺回收技术。LOCAT硫磺回收技术是以水作介质，利用可再生的铁离子络合物催化剂的液相催化氧化法来回收硫磺的一种技术。由于它在常温和常压下进行操作，不能对气体进行高温焚烧预处理。因此再对多种不同气体中硫化氢转化成固体硫磺处理时，气体中所含有的其他气体，如苯胺类、三甲胺、甲硫醇、甲硫醚等污染废气不会参与系统反应。这些气体直接从尾气排空口排入大气，对大气造成污染。因此需要对这部分排放气体进行处理。本文通过我厂在吸收氧化塔排放气上做出的VOC废气治理改造，探究VOC废气治理在氧化塔排放气上的实际应用。

1 酸性气处理工艺及存在问题

我厂酸性气来源主要分为三个部分，即来自MDEA脱硫产生的酸性气2000m3/h，主要成分硫化氢。来自合成气凝液气提系统和酸性水的气提系统的酸性气共500m3/h，主要成分氨气。这些酸性去全部进入吸收氧化塔内进行反应，由于塔内反应参与气体主要是硫化氢和部分氨气，导致了还有部分氨气和异味气体排入大气。甚至还有在进行硫磺滤饼制作时，硫磺中所夹带的有机挥发气体通过真空泵排放气进入大气。经排放气测量，排放气中含有氨气、苯胺类、三甲胺、甲硫醇、甲硫醚等污染废气，这些气体浓度到达一定数值后，就会使人在周边闻到臭味。为了满足环保要求，净化排放气周边空气，我厂经多方面调查研究，针对我厂实际进行了吸收氧化塔排放气VOC治理改造。

2 VOC废气治理改造

2.1 增加水洗系统

水洗系统主要构成部分有水洗塔、循环泵、引风机。该工艺对废气的处理量与水洗塔体积和水洗循环量呈正相关关系，能同时处理多种恶臭废气，且祛除效率很高。综合考虑本次尾气处理包括吸收氧化塔和真空泵两个气体来源、将来可能面临的高负荷运行情况以及经济性等诸多因素，经现场工程测算本次尾气处理装置总处理风量设计为15000m3/h。吸收氧化塔R-5101R-5201的尾气及真空泵排气进入水洗塔后，废气中的污染性可溶解性臭味气体溶于水中，而高浓度的恶臭气流处理效果取决于恶臭气体在化学溶液中的溶解度，采用特质填料的水洗塔相较于常规水洗塔具有比表面积大、孔隙率高、阻力小、润湿性能好等优点，这样就大大除去了可溶于水的污染物。塔顶喷淋经特制喷嘴雾化后的液相均匀喷淋在固相填料上，由上而下在填料的空隙中流过，并润湿填料表面形成流动的液膜。废气在引风机作用下自下而上穿过填料层，与液膜逆向接触发生传质过程，废气中的污染物质在固、液、气三相交互作用下得到去除。

净化后的废气从塔顶排出，水洗塔内的水经多次循环利用（设置循环泵）后，最终送到现有污水处理单元进行处理和再次利用。经现场实际运行测算，在废气氨含量300mg/m3时，水洗塔的废水排放量不大于18m3/d，且废水排放量随废气氨含量的降低近似等比例下降。本系统可以通过调节加药量和溶液的循环量来适应废气流量和浓度的变化，因此具有操作简单、便于调节，设备少，流程短等诸多优点。

2.2 增加UV光解催化氧化箱

光催化降解可在常温、常压下处理多种VOC废气，处理成本相对较低。降解速率受吸附效率和光催化反应速率的影响。经水洗塔水洗后的废气经除雾器进入UV光催化氧化箱进行光催化氧化处理。这一过程主要分为两个阶段：第一阶段采用波长为185nm的紫外光对废气进行照射，被照射的废气就会裂解为多种小分子物质，同时产生水和二氧化碳，因为经高能紫外光照射还会产生大量的臭氧，臭氧的强氧化性又能将硫化氢、氨气、甲硫醇和烃类化合物等物质分解为小分子物质；第二阶段采用波长为254nm的紫外光对上一阶段的的废气进一步氧化分解，处理后的废气臭气浓度低于1500（无量纲）。

2.3 增加活性炭吸附箱

活性炭吸附处理主要作用过程为“吸附—氧化反应—再吸附”，而不单纯是简单的物理作用，废气经UV光催化氧化箱氧化作用后，被分解为大量的小分子物质，与附属产物臭氧、活性氧、羟基自由基等活性基团一起进入活性炭吸附箱，很快被多孔结构的填料吸附于其表面及内部孔隙中，而这种多孔结构不但增加了吸附效果，而且还能为进一步的氧化增大反应表面积，小分子物质与臭氧、活性氧、羟基自由基等活性基团发生反应，被进一步氧化分解为CO2、H2O等无污染物质，活性炭表面空间得到释放，又能够继续吸附污染物质。经活性炭吸附后的气体由引风机送至距地面38m高点排放，最终排放的废气臭气浓度低于500（无量纲）。

3 VOC废气治理应用效果

吸收氧化塔排放气在增加水洗、UV光催化氧化、活性炭吸附等一些列VOC废气治理改造后。前后数据取见表1。

表1 废气处理前后污染气体排放浓度对照表

由工程实测结果表明，废气经过处理后排至大气，符合《天津市恶臭污染物排放标准》(DB12/059-1995)、《工业企业挥发性有机物排放控制标准》 （DB12/524-2014）及《大气污染物综合排放标准》 （GB16297-1996）等国家强制性标准和行业标准。说明了VOC废气治理在吸收氧化塔排放气上的应用可行性。