石油炼化企业VOCs废气治理技术研究

肖静 赵守环 刘文磊

摘 要：VOCs，volatile organic compounds的英文缩写，中文名称为挥发性有机物。VOCs通常指常温状态下沸点在50～260℃范围内的可挥发有机物，其中包括非甲烷碳氢化合物、卤代烃和含氮、硫、氧有机物数个种类。VOCs一般具有以下特点：异味，有毒、有害、有刺激性、有致癌作用，是光化学烟雾的重要组成。本文从石油炼化过程中VOCs废气的产生环节入手，分析并探讨石油炼化过程中VOCs废气的治理技术及应用，希望可以为降低石油炼化企业VOCs废气排放量、改善大气污染现状提供一些思路。

关键词：石油炼化;VOCs;治理技术

1 石油炼化加工过程中VOCs废气排放源头

在石油炼化加工生产过程中，VOCs废气几乎是全程排放，且大部分排放源头并非有组织的排放，而是如生产装置泄露、装卸车泄露、设备管阀不严密、停工维修放空、油污池散逸等无组织排放。从石油炼化企业的整体VOCs废气排放量来看，无组织VOCs废气排放量并不小，且不容易及时有效的进行处理。

1.1 VOCs废气的有组织排放源

在石油炼化加工生产过程中，有组织的排放源基本是锅炉、生产装置加热炉等，这些排放源产生的烟气有一定的气体污染物组成和排放量波动区间，便于企业大气污染物治理团队为其安装气体收集、处理设备，进行统一的烟气处理后达标排放。在我国正规的石油炼化企业加工线上，有组织排放源的VOCs废气治理已经基本成熟，对大气环境的污染影响已经被大幅度降低。

1.2 VOCs废气的无组织排放源

在石油炼化加工生产过程中，除去锅炉、加热炉等有组织排放源外，还有很多无组织排放源，这些排放源的VOCs废气没有固定的气体污染物组成，排放量波动区间过大，难以进行有效地收集和处理，是导致石油炼化企业VOCs废气污染影响居高不下的重要原因。石油炼化企业的无组织排放源也是“十三五”期间VOCs废气治理的主要对象。

1.2.1 焦化过程VOCs废气排放

焦化过程是石油炼化加工生产的重要过程之一，而VOCs废气是焦化装置在切焦、冷焦、除焦过程中的常见产物，这些生产过程的VOCs废气无序排放是石油炼化企业VOCs废气污染的重要来源之一。在焦炭塔的放水冷焦、吹扫放空、水力除焦等过程中，焦化过程产生的含油、含硫化合物等成分复杂的废气会直接排放进大气环境，沉淀池、污油池等环节逸散出的废气中含有较多的硫醇等污染物，都属于VOCs废气范畴。

1.2.2 设备密封处泄露导致VOCs废气排放

在石油炼化企业的加工生产过程中，有很多设备中都设置有密封处，其目的在于防止石油等原材料、产品泄露，避免造成原材料的浪费和污染物的泄露。但在实际生产加工过程中，设备的密封处并不能实现全过程无泄漏，由于各种原因导致的跑、冒、滴、漏现象时有发生，这部分无组织排放源的排放量不容小觑。比如：储油罐的油蒸汽逸散，通常情况下储油罐中储存的液态油品，在白天受太阳炙烤时，储油罐内油温随着太阳辐射量的增加而升高，导致罐内上层油品蒸发现象加剧，罐内气压不断升高，当罐内压强超过呼吸阀阙值时，为了保证储油罐的安全，呼吸阀会自动开启进行排气，这时候就出现了油蒸汽的逸散排放。

1.2.3 有机液體装卸、使用逸散

石油炼化企业在生产加工过程中，必然伴随着原材料、产品的收发作业，在此过程中有部分油气会逸散到大气当中，形成无组织排放效果。比如：当储油罐中进油时，随着罐内油量的增加，罐内气体所占据的空间快速减少，单位体积内的气体密度大幅度增加，当储油罐内的气压超过呼吸阀的阙值时，为了保证储油罐本身的安全，呼吸阀会自动开启进行排气，这一过程必然伴随着油蒸汽的逸散，对大气环境造成一定量的污染。与此类似的是，当工人将油品从储油罐向槽车内灌装时，也会有油蒸汽从槽车的减压装置、密封不严处逸散。

1.2.4 炼油污水、冷却水中VOCs废气散逸

在石油炼化加工生产过程中，炼油污水需要集中处理后达标排放。在炼油污水的集中、处理过程中，各个污水处理池基本处于露天状态，比如格栅、调节池、中和池、曝气池等，这就使得污水中含有的可挥发、含硫、酚类有机物能够全程进行挥发逸散。在石油炼化过程中，冷却是不可或缺的辅助环节。正常情况下，冷却水与石油炼化的原材料、产物是不直接接触的，但当设备存在泄漏问题时，冷却水就有可能带走一部分原材料或产物，使得它们随着冷却水进入汽提等环节，进而逸散进入大气环境，形成无组织排放效果。

2 石油炼化企业生产过程中VOCs废气的治理技术及应用

VOCs作为具有挥发性的有机物，目前大气污染治理领域中的主要治理技术可分为两类，分别是回收法和破坏法，其中吸收、冷凝、吸附、膜分离等属于回收法，高温催化氧化、燃烧等属于破坏法。以上两类治理技术都能够有效降低VOCs废气的排放量和污染程度，但前提是能够正确应用在石油炼化生产加工过程中，能够有效收集到无组织排放的VOCs废气。

2.1 储油罐VOCs逸散治理技术

在石油炼化企业中，储油罐是十分重要的原材料存储装置，油蒸汽通过呼吸阀出现的逸散现象不仅对大气环境造成了污染，还或多或少浪费了企业的生产原材料，造成企业的生产成本提高，因此，石油炼化企业要重视对储油罐呼吸阀部分的治理工作，采用回收技术尽可能减少油蒸汽直接进入大气环境。目前，比较有效的储油罐呼吸阀油蒸汽逸散治理方式包括：呼吸阀联通集气装置、更换为高效密封呼吸阀、采用高效双密封形式呼吸阀、采用浮盘形式呼吸阀等。首先，储油罐呼吸阀联通集气装置，对储油罐顶部呼吸阀口设置收集管道，将收集到的油蒸汽进行冷凝回收、活性炭吸附、膜分离等处理，使收集到的油品能够重新参与进石油炼化生产加工过程，减少企业的原材料浪费量，减少VOCs气体对大气环境的污染和影响。其次，变更储油罐呼吸阀形式，无论是采用高效密封呼吸阀，还是采用双密封、浮盘式呼吸阀，目的都是减小油蒸汽通过密封处逸散的可能性，从源头上减少VOCs废气的产生量。

2.2 装卸环节VOCs逸散治理技术

从储油罐到运油车的装卸过程中，油蒸汽的产生、气压的变化导致的呼吸阀排气现象几乎不可避免，当前比较成熟的治理技术是装载油气回收装置，通过冷凝回收、活性炭吸附、膜分离等技术来将逸散的油蒸汽重新转为油品，减少装卸过程中的原材料损失，降低VOCs逸散的总量。以膜分离技术为例，油蒸汽中的轻烃成分能够较空气更快的通过有机膜，从而实现轻烃成分与空气的分离，对轻烃成分进行有效回收。除此外，柴油吸收是比较有效的治理油蒸汽逸散的技术。柴油能够吸收大部分逸散出的油蒸汽，从而形成内涵回收油气、喷淋液体汽油的富集油品，这部分油品可以在压力的辅助下重新返回储油罐或运油车，重新参与石油炼化加工生产过程。

2.3 污水处理场、冷却水VOCs废气治理技术

炼油污水成为VOCs废气无组织排放源头之一的原因是敞开式污水池建设方式，因此，石油炼化企业可以考虑将炼油污水的处理池进行密闭处理，并加载气体收集处理装置，将污水散发出的VOCs废气进行集中处理。冷却水中携带的可挥发性有机物量波动区间较大，建议在汽提环节的排气口处添加气体收集处理装置，降低冷却水成为VOCs废气逸散源头的可能性。与油蒸汽逸散部分的治理技术相似，冷凝回收、活性炭吸附等回收技术和燃烧、高温催化氧化等破坏性技術都可以参考使用，其中回收技术在面对高浓度VOCs废气时效果更佳。

3 结束语

在石油炼化加工生产过程中，会出现VOCs废气的环节有很多，会逸散出VOCs废气的材料遍布原材料、中间产物和最终产物，连炼油废水、冷却水中都有可能存在可挥发性有机物，成为产生VOCs废气的源头。因此，石油炼化企业应当积极改进传统的VOCs废气治理方式，从有组织排放源头控制转向有组织、无组织源头协同控制，最大程度上降低VOCs废气的排放量和污染程度，节约企业生产原材料，提高企业的经济效益、环保效益和社会效益。

参考文献：

[1]肖慧英.炼化企业VOCs及异味治理技术的应用与探讨[J].石油化工设计，2017，34（04）：12-16+1.

[2]唐安中.炼化行业VOCs综合治理技术应用与进展[J].江西化工，2017（06）：58-63.

[3]杨海菊.炼化企业挥发性有机物排放及治理效果[J].城市建设理论研究（电子版），2018（34）：148-149.