沥青储运过程废气治理技术研究

何中秋

摘 要：沥青从生产、储存到运输的整个过程都会排放大量有毒有害废气，但传统的沥青治理只注重生产阶段，在储运过程中没有加强废气治理。基于此，文章将从沥青储运过程中废气的影響出发，研究沥青储运过程废气治理和抑制技术，以期为沥青储运过程废气的有效治理提供参考。

关键词：沥青废气;储运过程;治理技术

中图分类号：TU57 文献标识码：A 文章编号：1674-1064（2021）12--03

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.12.038

在我国环境保护、节能降耗的政策方针下，环境治理达到了前所未有的新高度，因此，要从多方面、全方位地考虑并实践治理措施，而沥青从加工生产到储运的过程中都会产生废气，加强储运过程的废气治理已经刻不容缓。

1 沥青储运过程废气的影响

沥青废气治理主要分为两个阶段。前一个阶段是从废气产生的源头治理，也就是在生产环节通过先进的技术工艺、材料设备、科学管理，增强对沥青废气排放的治理控制。后一个阶段则是在存储和运输过程中控制，尽可能消除沥青废气。前期阶段虽然是治理废气的最佳方式，但受限于人员、技术、设备等条件，很难完全消除废气，仍然有20%～40%的废气排放存在，这就要求在沥青储运过程中进行有效治理。

沥青的特性决定了其在储运过程中多以高温恒温储罐为主，而在加热高温条件下，沥青分子会与氧气发生平行顺序反应，即裂解和缩合反应。裂解反应是沥青产生烟气的主要原因，这些烟气排放后会与大气中的成分发生光化学反应，增加污染气体和地表臭氧浓度，造成环境污染。沥青烟气本身也会刺激人体，使人产生头痛、心悸、视力模糊等症状，威胁人体健康，因此，加强沥青储运过程的废气治理势在必行。

2 沥青储运过程废气治理技术

沥青废气主要以粒径在0.1 μm～1.0 μm的雾粒、VOCs为主，在生产制造中以成熟的VOC治理技术为主，在储运过程中要结合储运的特点采取相应的治理技术。现阶段，沥青储运过程废气治理技术包括低温柴油吸收法、三级冷凝法、碱液脱硫法、活性炭吸附法等技术。

2.1 低温柴油吸收法

低温柴油吸收法采用低温柴油吸收、脱硫与烃浓度均化、蓄热氧化技术的联合配置，通过专门的设备装置治理废气。整个废气治理装置包括压缩机、低温柴油吸收塔、制冷集成系统、脱硫反应器、蓄热氧化反应器等，如图1所示。

沥青储运过程中，利用低温柴油吸收的废气治理工艺流程从废气提压开始，进入低温柴油吸收和脱硫设备中处理，经过冷却降温吸收，在压缩机和富油泵的驱动下进行柴油储罐。低温柴油可以吸收大量油气并脱除部分硫化物和氢化物，废气在脱硫处理后进入氢浓度均化罐中进行浓度均匀化处理，这时废气总烃浓度可降至4 000 mg/m3以下，再进入三床蓄热氧化反应器进行高温氧化处理，在800 ℃左右的氧化室内使废气中的污染物氧化为二氧化碳和水，最后经由排气筒排放至大气中，实现有效治理。此装置的优势在于其温度可以满足反应要求，在正常运行过程中无需补充热量，只有开车阶段才会加热[1]。

此装置在处理中可配有压力、温度、流量、VOCs浓度等监控仪表系统，在质量安全方面可设置VOCs浓度超高停车保护系统，而在运行中也需考虑储运的稳定性和便捷性，可以通过信息化系统控制。从实践经验看，此方法可以控制沥青浓度，油气回收率达到70%，苯、甲苯、二甲苯去除率接近100%，基本实现了VOCs的极限排放，净化气各项指标远低于相关排放标准。不过，此装置阀门切换频次较高，对密封和耐腐蚀性要求严格，需要密封性能好、耐高温、耐腐蚀的阀门作为支撑。

2.2 三级冷凝法

沥青储运过程中废气治理的原理，是利用相关装置将废气中的VOCs等有毒有害物质分离出来，使气体排放符合规定，并在此基础上将回收的油气再次利用。相比低温柴油吸收法，三级冷凝法更为简单。

在整个装置中，所有设备皆处在同一区域，先将沥青中的苯和水通过一级冷却至8 ℃左右，凝集进入收集罐当中，然后在二级冷却处理中将水和油的混合物冷却至﹣30 ℃，5 ℃时苯就会凝固，在﹣30 ℃状态下，可以回收99%的苯，将水汽和苯冷冻晶体回收至收集罐，而油气在﹣30 ℃状态下会呈现液化态，90%的油气也可以收集。其余油气和苯则进入三级冷凝器，将温度降至﹣80 ℃，油气包含的烃基本液化，也可收集。经过三级冷凝之后的气体等待回温或加热至10 ℃左右便可排放，之前收集的气液可以用于压缩机加热作用，可以提高治理效率并降低能耗。

三级冷凝法的优势在于其能耗较为理想，苯和油气混合的处理较好。三级冷凝法的关键是制冷剂的选用，一般来说，一二级制冷多使用丙烯作为制冷剂，三级则使用乙烯作为制冷剂。在运行过程中，要对相关设备进行除霜处理，通过增加系统压降或降低盘管传热，减少凝结。不过，三级冷凝法实际运用效果并不理想，以VOCs为例，其回收率为83%～85%，出口位置非甲烷总烃浓度为32 g/m3，不符合国家排放标准。这是因为当前国内排放指标要求极为严格，三级冷凝法在沥青储运过程中的废气治理上存在设备、技术问题，出现故障时，维修改造较为困难，很多设备都是带病运行，难以满足排放要求，因此，需要与其他技术方法配合，或是在沥青生产阶段进一步加强相关污染物的治理[2]。

2.3 碱液脱硫法

碱液脱硫法利用沥青废气中能够溶于碱液的硫化物性质处理污染物质，实现对相关硫化物的回收利用。一般来说，碱液脱硫法的装置系统会增加碱液与废气的接触面积，提高吸收效率。其运作流程较为简单，在废气经过压缩机排入碱液装置中，两者相互接触发生反应，从而实现脱硫。不过，碱液脱硫法受限于沥青的高温储存条件，为保证安全，通常会增加运行成本，与其他处理技术一同使用。

2.4 活性炭吸附法

活性炭吸附法多用于工业废水处理，在沥青废气上也有一定治理效果，通过小颗粒或多孔物质对沥青废气中的微粒进行浓缩富集，达到废气治理的效果。活性炭吸附装置较为简单，以吸附塔和吸收塔为主，配以吸收剂供给、真空泵等，如图2所示。沥青废气进入吸附塔后与其中的活性炭接触，之后便会通过吸附塔排放，中间无需其他过程[3]。

活性炭吸附的关键在于吸附剂的选用，要具有较强的吸附能力，还需满足沥青储运过程中的高温环境，在经济成本上也应考虑重复利用的次数，目前活性炭、煅后焦、氧化铝等吸附剂都可运用在沥青废气治理中，具有良好的吸附效果。但是，活性炭吸附法在沥青储运过程中存在一个问题，尤其是在运输阶段，由于活性炭吸附需要良好的接触面积和吸附时间，如果储运时间较短，活性炭吸附的效果不理想，废气与吸附剂的富集接触不到位，吸附能力无法充分发挥。

2.5 燃烧处理技术

燃烧处理的基本原理就是通过利用挥发性有机物的可燃性使其充分燃烧殆尽，将沥青废气收集或送入专门的燃烧室内，并设定适宜的温度以及过量空气，使其发生燃烧，从而将挥发性有机物分解为水和二氧化碳。燃烧处理常与吸附催化一同进行，能够针对低浓度、大风量的低温低挥发性有机物，虽然极大地减少废气处理的时间，但是对于辅助燃料方面有着一定要求，能耗投入并未显著降低。

2.6 生物降解处理技术

生物降解处理沥青废气没有任何副产品或新的污染源产生，其原理是在水、微生物和氧气的作用下通过微生物代谢分解氧化污染物，实现净化气体的目的，此种方式在发达国家的沥青废气治理中已经得到广泛应用。

生物降解包括滤池法、滴滤池法和洗涤法。滤池法属于生物膜处理方式，主要针对异戊烷、丙烷、乙醇等特定烷烃类化合物;滴滤池也属于生物膜处理，在反应装置中发生吸收和讲解，与滤池法相比相关条件更容易控制，对各类废气都有着显著的处理效果;洗涤法属于活性淤泥处理方式，瀝青废气从生物洗涤设备底部进入，与填料液体接触后排出，污染物便会被液体吸收。此方法可以通过控制调节喷射方式提供专门的液体，处理多种污染物都有着良好的适用性。

生物降解处理的优势在于化学过程简单、无二次污染、吸收后还可以循环利用，技术和设施也较为简单，在投入和维护上比较方便。缺点在于面对复杂混合类的废气污染物时生物处理难以彻底，生物降解效率直线下降，只有针对沥青废气的特点设计才能有效处理，这使得生物降解难以大规模应用，只是在面对特殊沥青废气时才有高质量的表现[4]。

3 沥青储运过程废气抑制技术

3.1 改性技术

废气抑制技术是在沥青废气治理前处理废气，可以运用在沥青储运过程中，对于铺路施工中产生的沥青烟气也有一定的抑制效果。改性技术就是通过向沥青烟气中加入添加剂抑制沥青，实现较好的净味抑烟效果。这些添加剂与沥青废气中的部分微粒、硫化物发生反应，生成不易挥发的物质，达到抑制沥青废气的效果。

例如，Bitufresh沥青净味剂、SBS改性剂等就是将小分子物质固定，实现抑烟效果。一般来说，在沥青废气治理中会使用多种添加剂，以避免单一添加剂对沥青的影响[5]。

3.2 温拌技术

沥青废气治理的关键在于其中的有毒有害物质，高温加热是使这些物质挥发的重要原因，沥青本身无法消除这些物质，可以通过降低温度抑制烟气挥发。通过温拌沥青混合料的拌和，可以使沥青废气减少30%以上。现阶段，我国公路建设中的沥青路面逐步使用温拌沥青混合料进行施工。不过，在沥青储运过程中的拌和及抑制温度仍然存在技术难点，需要进一步研究。

3.3 乳化技术

乳化抑制与碱液脱硫法类似，是将沥青中微小的颗粒溶于带有乳化剂的水溶液中，通常与温拌技术一同使用，在降低温度的同时抑制烟气排放，但是其在路面沥青使用上并不理想。

3.4 物理净化

通过改良沥青储罐结构增设烟气收集或处理装置是一种简单且便捷的方式。常与冷凝过滤处理方法一同使用。在沥青储罐口处布置罗茨风机，并将沥青储罐通气孔与沥青烟气收集通道相互连接，在冷凝过滤吸附处理以及罗茨风机的负压作用下，沥青烟气便会得到收集，从管道进入冷凝吸附净化处理装置，经处理过后的沥青烟气会被再次排入到沥青搅拌缸内，调整储罐结构能够便于废气处理技术的应用，通过组合的方式高效处理沥青废气，可以降低沥青废气的排放。也可以在搅拌缸放料口安装收尘罩，将搅拌缸放料口半封闭处理，并在收尘罩内设置管道，将管道与沥青搅拌设备的除尘系统相连，在工作时，搅拌缸内的沥青烟气及粉尘便会随着气体流动通过烟道排入除尘设备当中[6]。

4 结语

在沥青加热升温、使用及储存的过程中，会在沥青搅拌设备、沥青储存罐口等处散发大量沥青废气。如果沥青废气得不到有效处理，会造成环境污染，严重影响了工人的身体健康。严格控制沥青废气，对沥青废气进行净化治理，使其排放满足环保要求和健康要求具有重要意义。

因此，要借鉴先进科学技术，加强对沥青废气处理方法的研究，沥青在储存运输阶段生成的废气依然要结合生产阶段沥青废气治理的方式优化和改良，分析现阶段储运过程沥青废气治理和抑制方法，可以深入了解各类治理技术的优缺点，通过多种治理技术结合与进一步研究改良，充分发挥废气治理效果。

参考文献

[1] 刘成，李志军，宁爱民，等.沥青烟气治理技术分析与展望[J].石油沥青，2020，34（1）：41-45.

[2] 周志华.大型炼厂油品罐区VOCs治理设计[J].辽宁化工，2018，47（9）：966-968.

[3] 张磊，宋长轩，张勇，等.乙烯厂裂解汽油直送实现VOCs减排流程探讨[J].石油化工安全环保技术，2018，34（1）：61-64.

[4] 王立丽.高效沥青加热器在沥青生产及储运中的应用[J].石油沥青，2021，35（3）：40-44.

[5] 孙希刚.沥青搅拌设备沥青烟气净化处理的研究[J].工程机械与维修，2018（4）：58-59.

[6] 王伟.炼厂储运过程中VOCs治理技术应用与研究[D].青岛：中国石油大学（华东），2017.