石油化工废气处理技术应用研究

代恒超

（苏州中材非金属矿工业设计研究院有限公司，江苏 苏州 215031）

中国石油化学产业既是我国经济来源的主要部门之一，也是其他领域所需原料的生产渠道。通常，石油化工产业所需原料会含有烃基基团的化学物质，是用于生产国家所需的其他资源，如石油、汽油等。但在石油化工企业的生产过程中，产生的废气严重影响了生态环境，也对人们身体健康造成了一定影响。而我国目前的处理技术还不够完善，因此，要加大对废气处理的研究力度。

1 石油化工废气中污染物的来源

1.1 石油炼油过程中产生的废气污染物

在石油炼油的生产过程中，所产生的废气主要包括六种类型。其一是化沥青装置产生的有毒尾气，这种尾气是由氮气、氧气、水蒸气、可凝油分以及不凝性有机气体所组成。这种气体除恶臭难闻使人恶心外，还含有世界上公认的强致癌物－苯并（a）芘；其二是在一系列实验中催生的一氧化硫、二氧化碳等有害气体；其三是在催化再生废气过程中出现的粉尘烟气。这种废气更多地来自于供应能源的锅炉等装置；其四是含酚、硫等元素的恶臭气体。这些气体是在脱硫、污水治理等环节中产生的；其五是含硫气体。该废气往往是在回收硫的过程中形成的；其六是非甲烷总烃（烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃），这是在石油炼油的工业环节中出现量最多、最为常见的一种废气，其来源也是极为广泛，且在整个提炼的多个流程中都会产生非甲烷总烃，这种废气对生态环境和人们身体健康造成的危害不可小觑[1]。

1.2 化工生产过程中产生的废气污染物

在日常的化工生产过程中，往往会出现大量的、各种各样的污染气体，其中，最常见、最受关注的是燃烧烟气石油，其主要构成成分是二氧化硫、一氧化碳等基本的污染物要素，与之相对应的是产生的各种粉尘，该类污染气体往往来自于锅炉、加热炉等加热设备。除此之外，还有工艺废气，这种废气是化工生产环节产出最多的废气类型，所携带的污染物质也最繁杂，主要包括了大量的烃类物质、卤化物、醇类，以及氰化物等无机物，这些有害物质给环境造成的破坏极为严重[2]。

1.3 石油化工装置产生的有机废气

VOCs是可挥发性有机物的统称，主要包括非甲烷总烃（烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃）、含氧有机化合物（醛、酮、醇、醚等）、卤代烃、含氮化合物、含硫化合物等。由于VOCs可挥发，且性质活泼，还能够参加大气光化学反应产生有害物质，这对环境和人类造成了极大危害[3]。VOCs的来源有两种，分别是天然源和人为源，一半以上的来源还是工业排放。

2 石油化工废气的现状

截至目前，我国对于石油化工废气处理的速度远远达不到其产生的速度，导致越来越多的有害气体被释放到大气中。比如，废气中的二氧化碳，该气体无法对人体产生直接的损害，但大量的二氧化碳释放到空气中就会破坏空气平衡，导致云层对紫外线的长波辐射发生饱和现象，从而引发严重的温室效应。在石油化工废气中，存在着大量的一氧化碳、一氧化硫等有害气体，这表明了石油化学工业中原料的利用率较低，所以，需要投入大量的人力资源和经济去除这些有害气体，要有效防止气体逸散以及危害工厂附近居民的身体健康，也要防止有害气体进入大气层，破坏大气层的气体平衡。石油化学工业产生的气体除了有毒害作用，还会因废气中散发出的刺激性气味。所以，在中国石油化学工业中，需要进一步提高原料的利用率，要采取正确的措施消除工业废气中的有害物质和刺激性气味，这才能保证化学工业的进一步发展扩大。从近观上讲，能提高可利用的资源总量，从远观上讲，可有效解决石油化工废气，从而保护人类生存的生态环境。

3 石油化工废气的污染特征

3.1 产量巨大

目前，石油是不可或缺的化学能源。石油化工作为石油的主要提供者，为保证社会生产和生活的正常运转，就必须保证石油源源不断的供给，以满足各行各业的需求。然而，石油开采和加工不仅会破坏地质环境，还会产生巨大的废气污染。除此之外，在生产高分子合成材料、有机化学材料、农业机械染料和其他工业原料的过程中，大量石油化工废气不断地产生。所以，石油化工产业规模的扩大，其废气产量也会增加，这给自然环境带来了巨大压力。

3.2 成分混杂

石油化工产品种类繁多，其废气种类和成分也较为复杂，其中，无机废气和有机废气都会对自然环境和人体健康产生不同程度的影响。例如，含硫废气主要由二氧化硫和硫化氢组成，如果二者排入空气后被人体吸入，就会影响人们身体健康，同时，二氧化硫还会导致酸雨的形成，若处理不当或不完全，都会对人们构成严重伤害。正是因为这些复杂的成分，石油化工废气治理才变得更加繁琐，治理难度也更大[4]。

4 石油化工废气的宏观处理方法

4.1 石油化工废气的物理处理法

石油化工废气的物理处理法主要包括吸附法和过滤法。其中，吸附法主要是用于吸附一些具有强烈刺激性的有机化合物，一般情况下是使用活性炭作为载体，因为活性炭具有表面积大、吸附能力强以及再生能力优的独特特点，而且，活性炭还可以对石油化工产生的臭气进行脱离处理[5]。而过滤法的处理介质一般都是玻璃纤维，通常过滤法都是对那些粒径比较小的油烟物质进行处理。也正是因为油烟物质粒径小的特点，所以，在遇到冷气的时候会产生快速凝结的现象，这时就可以利用过滤法对石油化工废气进行处理，这更有利于对有害物质进行有效滤除，因为玻璃纤维本身就具有滤除有害物质的有利条件。

4.2 石油化工废气的化学处理法

石油化工废气的化学处理方式主要是催化法，该方法也分为很多种类型，比如催化氧化法、接触催化法、光催化法等。而在使用催化法的过程中，必然要使用催化剂。催化剂又分为三大类：重金属、非重金属还有非金属，且活性炭也可以作为催化剂对石油化工废气进行处理。此外，石油化工废气的化学处理法除了催化法，还有放电分解法。放电分解法对于石油化工废气的处理也是一种比较普遍的处理方式，该方法最主要的作用就是使用高电压放电的方式分解非热平衡等物质离子的过程，然后再经过化学反应把有害化合物转化为无害化合物，最终使石油化工废气合格排出[6]。

4.3 石油化工废气的生物处理方法

石油化工废气的生物处理方法主要是充分利用微生物，然后再对石油化工废气进行适当处理。微生物对于石油化工废气的处理首先是以普通的废水处理方式为基础，然后才发展起来的，而对于那些很容易将有害气体与水进行溶解的物质化学变化，就可以使用生物处理法对石油化工废气的细菌进行降解，相反的情况，就可以利用真空对细菌进行降解。

4.4 石油化工废气的洗涤塔处理方法

石油化工废气的洗涤塔处理方法主要是将气体通入含喷淋系统的洗涤塔中，然后气体经过填料床的均匀分布，与洗涤液充分接触，并利用气体中污染物的溶解性或化学性质，将气体中的污染物吸收或通过化学反应去除，从而达到气体净化的目的。除此之外，洗涤塔还具有降温、除尘、除油的作用。其主要特点是反应速度快，适用性强，节省空间以及操作简单，且建设成本低[6]。在实际应用中中，洗涤法应用于石化行业的具体表现形式为油洗塔。油洗塔是乙烯装置热回收区的关键核心设备，其作用是将来自裂解气中的重油和轻油组分冷凝，并最大程度地实现热量回收。

5 石油化工废气的微观处理技术

5.1 燃烧产物的处理技术

煤和石油的主要燃烧产物是二氧化硫，而二氧化硫有着比较明显的特点：一是具有强烈的刺激性气味；二是污染性极强，影响广泛；三是在工业废气污染比重中占比最多；四是对人体具有伤害性，主要体现在呼吸道系统的损害上。如当二氧化硫被过量吸入人体时，会严重影响呼吸系统的正常工作，严重时还会造成中枢神经和免疫系统方面的问题。如果不能及时处理，后果非常不堪设想。目前，我国在燃烧产物二氧化硫的处理技术中主要采用脱硫法。该方法主要是采用超声波、催化剂、离子液等脱硫手段，这些手段都是比较广泛应用的脱硫处理方案。而最普遍的办法就是催化脱硫，优点明显，脱硫效果好，投入较低，重点是避免了二次污染，所以，是化工企业中最认可的脱硫技术[7]。

5.2 VOC废气处理技术

VOC废气属于有机化合物的一种，且具有较强的挥发性特点。该类废气的形成原因有许多方面，比如汽车排放的尾气和钢铁冶炼过程中排出的大量气体，都是造成VOC废气形成的主要原因。因此，VOC废气的排放对大气污染带来了巨大压力。现阶段，VOC废气处理技术已有了初步成效，最常用的处理方法就是以下几种。第一，热破坏处理方法。该方法主要的载体是催化剂，是通过化学反应降低污染浓度。第二，吸附式处理方法。吸附式处理技术主要采用的吸附剂是活性炭。第三，生物处理技术。该技术主要是利用微生物实现生物处理的过程，并将VOC废气中的有害物质集中转化成为简单的有机物质，进而达到无害化的处理目标。第四，等离子体处理技术，这种技术在企业中并不常用，主要是因为投资数额巨大，限制较多。所以，要想实现大范围的高端处理技术，还需要投入大量的精力进行VOC废气处理技术的研究[8]。

6 石油化工废气处理技术的应用

随着市场经济的繁荣，人们对生活品质的要求越来越高，同时，对环境保护概念有了全面的认知。在此背景下，石油化工废气处理技术的广泛应用能有效改善空气水平和环境质量。但由于石油化工废气造成的污染成分复杂多样，这就要求技术人员应按照不同成分的特征，实施安全有效地处理技术。近年来，脱硫脱氮技术的出现，有效削弱了氮氧化物和硫化物的排放量，也有效控制了石油化工废气的污染指数。目前，人们已经开发出WSH-5型催化燃烧催化剂，该催化剂可有效降低VOC的废气含量，处理后，非甲烷总烃等其他污染物均在国家规定标准内。另外，使用生物降解技术也可以有效减少二次污染，节约成本，且该技术简单方便。基于以上废气治理技术，我国石油化工废气处理已取得了很好的效果。目前，在各行各业排放的废气中，石油化工废气的浓度处于较低水平，所以，废气污染治理效果明显，这也促进了石油工业具有较好的发展前景。

7 石化废气处理技术的发展方向

7.1 处理重心前移

石油废气处理技术的重心，已逐渐从处理废气向提高原油利用率转移。在石油废气当中，二氧化硫、二氧化碳、以及一氧化碳等多种化学物质构成了FCC再生烟气。而通过硫转移催化剂的应用，使FCC再生烟气可以直接达到二氧化硫的排放标准，不需要进行脱硫技术的处理。且在燃料中采用低硫、后经低烯烃的清洁作用，可有效处理汽车尾气的排放污染。由此可见，未来的发展趋势是要将处理技术的重心转移到原料利用率上来。同时，这也是今后科研人员一个非常值得研究的思路与方 向[9]。

7.2 增加组合流程

由于废气构成具有一定的复杂性，因此，在对其进行处理时，必须要先关注废气成分的分离和去除问题。这说明在选择某种特定的处理方法时，应该对单元过程的组合加以分析，进而形成一个更具有可行性的组合流程。

7.3 重视处理与回收

近年来，经过实施的各项控制措施以及废气处理方案，使环境污染的程度有所减轻，空气质量也有了明显提高。但要加大环境污染治理的指标，还是要将处理技术与废气的回收利用同时重视起来，所以，要从优化资源的利用率着手，以实现石油废气处理的最佳效果。

8 结语

在当前的背景下，为了实现绿色家园的目标，减少石油化工废气的污染势在必行。而为了应对污染类型的多变，一定要找准污染源头，并针对废气污染成分的特性，对其进行分类后再展开治理。在此基础上，相关石油化工企业也要将现有的废气处理技术进行不断创新，并优化管理体系，以此为今后的石油化工发展提供一定保障。同时，在保证石油化工企业持续发展的前提下，一定要保护好环境，提升空气质量，努力为人们创造出一个绿色无污染的大气环境。