企业VOCs废气治理技术分析

张远军

（惠州大亚湾经济技术开发区环保咨询中心 516081）

0 前言

VOCs是指在正常温度条件下，可挥发的固体和液体，并且相关物质能够参与光化学反应，排放出大量废气，产生化学污染。对挥发性有机物VOCs废气进行处理，利用先进技术对相关问题进行调整，是目前石油企业工作重点，也是践行节能减排理念的必然选择。技术应用过程中，应分析目前废气控制技术应用现状，发现其中存在的主要问题，并且对废气处理技术的实践应用，提高关注力度，注重利用综合治理措施，提升石油化工企业废气处理能力。

1 VOCs概述

1.1 VOCs简介

VOCs主要指挥发性有机化合物，能够在正常环境下出现挥发效应，释放出废气，加重空气污染。化工企业生产中，相关存储设备和工业生产设施的应用，会释放出较多含量的有机化合物。工业生产技术的发展和进步，使得产品的精细化加工成为可能。企业生产过程更加注重对自然环境进行保护，关注工业生产中废气的零排放，实现清洁生产的目标[1]。

石油化工领域，VOCs的污染问题受到人们广泛关注，相关污染引发雾霾天气、使得局部空气质量下降，对人们的身体健康造成威胁，为有效治理相关污染问题，我国颁布了《大气污染物综合排放标准》，对VOCs的排放标准和治理问题进行了规范，为环境保护作出贡献。一直以来，治理挥发性有机化合物VOCs纳入国家大气管控的工作重点，政府相关部门已对此作出了详细的规划。

为降低石油化工行业挥发性有机化合物VOCs的排放量，应注重加强废气控制，对废气治理中存在的主要问题进行说明。目前，VOCs已经成为空气污染物的重要来源，需要对治理措施的应用效果进行分析，通过对不同废气处理技术的对比和分类，制定合理的治理方案，以期提升综合治理能力。

1.2 VOCs治理问题

现阶段，VOCs治理中存在的突出问题主要有以下几点：

第一，监管难度比较大。结合石油化工行业的实际情况来看，生产污染的来源比较复杂，可有工艺废气、燃烧烟气、工业污水、灌装泄漏、装卸泄漏等十余种类型。同时，各类污染源背景下VOCs的排放量也存在很大差异，且均处在较高水平。这样一来，相关部门及人员在开展VOCs监管工作时，需要进行大范围、多角度的排查检测，存在很大的任务压力与工作难度[2]；第二，计量缺乏精准性。现阶段，我国VOCs的相关计量规范并未达成统一，实践中可用的检测运算方法有平均排放系数法、实际测量法等多种类型。对于同种污染源下的VOCs量级，不同运算方法往往会得到不同的结果，且差异可能高达十倍乃至数十倍。在此背景下，相关计量活动势必难以保证精准稳定，为VOCs的治理工作造成了很大阻碍；第三，处理效果不理想。在目前，我国相关学界、行业在VOCs的治理方式、评价标准上并未达成共识统一，使得不同企业在治理实践上会采取出明显差异的治理方案，其取得的最终效果自然也参差不齐。除此之外，缺乏性价比较高的VOCs治理方案，也是导致石化企业形成实践差异的主要原因。

2 石化企业VOCs废气控制和减排途径

2.1 实现源头预防减排

在任何一个行业当中，“追根溯源”都是安全管理、风险治理的必要原则。因此，石化企业在VOCs废气治理的实践工作中，也应坚持从源头入手，施行有效的减排举措。例如，阀门密封结构的质量不佳，是导致VOCs气体泄漏的主要“元凶”之一。据相关调查显示，我国石化企业的设备泄漏率在0.9%左右，而西方发达国家的设备泄漏率仅为0.2%3]。究其原因，主要是设备先进水平的差异造成的。所以，石化企业应及时做好设备的更新换代，尽量选择高质量、高标准的进口设备作为生产基础，以此保证泵、阀门等结构的密封质量，将VOCs废气牢牢封锁在工业容器当中。

2.2 完成储罐减排

通常情况下，储罐的温度应控制在40℃左右。一旦储罐温度达到较高水平，其内容物料将处在异常的温度环境当中，进而产生蒸汽不平衡的现象，并引发VOCs油气的大量排放。对此，可在储罐结构中增设出自动补气系统、蒸汽平衡系统以及油气回收装置，以此实现储罐温度、油气排放量的稳定控制。据相关研究显示，优化后储罐的减排能力可提高80%以上[4]。

2.3 过程控制减排

做好石化企业生产过程中的精细化管理，也能达到VOCs减排治理的效果。例如，可对储料罐的配风量、提料温度进行科学控制，进而降低VOCs气体的反应产生量级。再如，可对切水质量实施严格把关，杜绝水油混入的情况发生，也可达到VOCs减排的过程优化效果。

2.4 基于吸附及吸收原理的处理技术

2.4.1 吸附再生技术

应用吸附再生技术处理废气的过程中，应重点对吸附材料进行合理选择，确保其与废气中的相应物质相互亲和，从而将其吸附，实现对气体的净化。吸附剂并非能够长期发挥作用，当其饱和时，可采用抽真空的方式进行处理，使内部污染物被降解，为吸附剂作用的进一步发挥奠定基础。实践经验显示，可用于吸附VOCs废气的材料，以活性炭、硅胶、分子筛最为常见，而三者之中，前者应用最为广泛。采用活性炭吸附VOCs废气，净化有效率可达到90%左右。吸附再生技术处理VOCs废气，具有工艺简单、使用便利、处理效果好的优势，因此具有一定的推广价值，但由吸附材料饱和所导致的二次污染问题，仍需有关领域加以重视。

2.4.2 吸收法

吸收法同样可用于处理石化企业VOCs废气，与吸附法不同，这一方法强调利用低挥发溶剂的作用，与有机烃分子相互亲和，将其自废气中吸收，最终对其进行分离，从而完成整个废气处理的过程。在石化企业的废气处理工作中，吸收法同样较为常用，但往往应用于化工生产以及产品贮运的过程。石化企业中，部分VOCs废气具有浓度高、压力大，且温度低的特点，采用这一技术处理，有效率最高可达到98%。但需要注意的是，吸收法的应用效果，受吸收剂性能以及所使用的设备影响较大。企业需频繁对吸收剂进行更换，方可取得良好的处理效果。受该特点的影响，如采取这一技术处理废气，成本通常较高。

2.5 基于压力原理的处理技术

2.5.1 膜分离技术

膜分离技术，属于石化企业处理VOCs废气常用的降解减排技术。在VOCs废气中，不同成分在压力的作用下，透过膜的程度存在差异。而膜分离技术则可利用上述特点，对废气中的部分组分进行分离，从而使其得到净化以及提纯。膜分离技术的使用效果，对膜材料的依赖性大，常用的硅橡胶材料，应用效果已经得到了认可。这一技术的优势，主要在于分离率高，但其使用成本同样较高。未来，研发新型的膜材料，是对技术进行普及的关键。

2.5.2 冷凝回收技术

冷凝回收技术用于VOCs废气处理，强调对气体进行冷却与加压，通过该过程，使废气中的有机物逐渐达到过饱和的状态，从而逐渐分离。利用此技术处理废气，需充分考虑到气体的沸点、浓度等问题，如VOCs废气两项指标均较高，这一技术则较为实适用。冷凝回收技术的优势，主要在于操作性强，冷凝过程具有可控制性，但其废气处理有效率不尽人意，最低可达到50%。此外，该技术下，为达到制冷效果所需辅助的设备成本同样较高，因此不建议使用。

2.6 基于燃烧原理的处理技术

2.6.1 蓄热氧化工艺

蓄热氧化工艺，又称RTO，要求借助蓄热氧化反应装置，对VOCs废气进行处理。常见的蓄热氧化反应装置，由燃烧器、燃烧室、蓄热室、阀门等部分构成，不同部分功能存在一定的差异。燃烧器一般存在于燃烧室中，功能在于为燃料的燃烧提供空间，室内温度一般为800℃～900℃。经过燃烧处理后的VOCs废气，有机物可氧化，成为H2O与CO2。采用这一工艺处理废气，优势在于处理量大，效率高，且可同时将废气中的粉尘排除。但由于设备占地面积大，且维护复杂，因此石化企业仍需根据自身情况使用。

2.6.2 催化氧化技术

催化氧化技术，又称催化燃烧技术，以及无焰燃烧技术。与蓄热氧化工艺类似，此技术同样强调利用高温对废气进行处理，但相对而言处理温度较低，一般为200℃～450℃。经过催化氧化技术处理的VOCs废气，同样能够形成H2O与CO2，从而得到净化。这一技术的优势，主要体现在无污染方面，且对能源的需求量与消耗量均较低。实践经验显示，利用此技术处理VOCs废气，有效率可达到99%乃至以上的水平。催化氧化过程，需借助催化剂而进行，常用的催化剂多为贵金属以及稀土元素。两者之中，前者性能更佳。但使用时，无有机物浓度过高，则容易发生催化剂中毒的风险。

2.6.3 热力燃烧和直接燃烧工艺

热力燃烧工艺，指的是将辅助材料应用到废气处理过程中，通过燃烧的方式，对其进行净化的一项工艺。当石化企业所排出的VOCs废气有机物含量低，且自身无法燃烧时，采用这一工艺处理，能够取得较好的效果。热力燃烧常用的设备，以焚烧炉为主，这一设备结构相对简单，且造价低，因此废气处理成本低廉，但在应用技术时，应做好安全措施，避免发生风险。直接燃烧工艺，要求将助燃剂应用到废气处理中，使废气燃烧，这一工艺处理VOCs废气的有效率可达到99%，应用价值值得肯定。

2.7 生物处理技术

生物处理技术的原理在于利用微生物的降解功能，对VOCs废气进行处理。微生物可作用于废气中的有机物，使其降解为小分子化合物，从而使气体得到净化。应用这一技术时，如废气浓度过高，效果往往不尽人意。但处理浓度低的VOCs废气时，其能源消耗量较少，且具有稳定性强、安全性高、无二次污染的优势，故可予以使用。但这一处理技术，同样具有一定的缺陷，主要体现在处理不完全方面。因此需要注意，如气体采用生物处理技术处理后，仍无法满足国家相关标准，则需进一步采用蓄热氧化技术给予处理。

3 结论

综上所述，本文对石化企业VOCs废气治理技术的分析，为相关领域提供了参考，有助于进一步提高废气处理质量，改善处理效果，使石化企业朝着绿色化方向发展。未来，企业需要在充分掌握不同VOCs废气治理技术原理的基础上，根据自身情况，对各项技术进行应用，为自身的长远发展奠定基础。