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新型煤化工行业中VOCs处理技术的选用
新型煤化工指煤制油、煤制天然气、煤制二甲醚、煤制烯烃、煤制乙二醇等先进现代化工技术,区别于煤炭焦化、电石、煤制合成氨等传统煤转化技术。近年来,随着国际油价不断攀升和应对全球气候变化压力的不断增大,美国、印度、韩国以及非 洲部分国家启动了一些新型煤化工商业化项目,部分项目已进入实施阶段。我国面临发展新型煤化工的市场需要,也面临资源、技术等多方面的挑战。煤化工行业是 挥发性有机物排放重户,但是 企业对其认识 及治理起步较晚,且排放的组分较复杂。
VOCs是 一类低沸点、易挥发的有机化合物,通常是 指在20℃条件下,蒸汽压大于或等于0.01kPa,或者在特定条件下具有相应挥发性的全部有机化合物的总称。VOCs大多有有害性,严重危害人体健康,轻则刺激眼睛和呼吸系统,重则中有害。此外,VOCs对大气的危害还在于它与NOx在阳光下会产生光化学反应,在一定条件下生成光化学烟雾而造成二次污染。由于VOCs的危害,国家出台了一系列法规,《石化行业挥发性有机物综合整治方案》对VOCs的排放作出了严格控制。
一、VOCs处理技术分类
目前VOCs处理方法按原理来分有回收技术和破坏技术两类。回收技术主要是 采用物理方法回收气体中的有价值溶剂,包括冷凝法、吸附法、吸收法和膜分离法;破坏技术主要是 采用化学和生物方法将气体中的有机物转化为CO2、H2O等物质,包括直接燃烧法、蓄热式燃烧法、催化燃烧法、生物降解法以及光催化降解、等离子体、电晕法等近年发展的新技术。
(1)冷凝法是 将废气降温至VOCs成分露 点以下,使之凝结为液态后回收有价值的溶剂。主要适用于处理量较小且可冷凝物质的浓度相对较高的废气处理。
(2)吸收法是 采用低挥发或不挥发液体作为吸收剂,利用VOCs各种组分在吸收剂中溶解度的差异而净化废气。适用于高水溶性、小到中等废气量的处理。
(3)吸附法是 吸附剂(多为多孔性固体)从废气中有选择的吸附某些组分而去除VOCs的一种方法。适用于中低浓度的VOCs净化。
(4)膜分离法是 借助载体空气和VOCs蒸汽不同的渗透能力,或膜对气体混合物中分子的不同选择性而使VOCs分子分离的技术。适用于较高浓度的VOCs分离与回收。
(5)生物降解法是 在生物反应器中利用微生物对废气中的有机物进行消化代谢,将其分 解成水、CO2及其他无机盐类。主要用于低浓度,且以微生物可分 解物质为主的废气处理。
(6)燃烧技术是 基于含VOCs废气具有可燃性的特点,通过燃烧将废气中的可氧 化组分转化为CO2和水等无害物质,包括直接燃烧、蓄热式燃烧(RTO)和催化燃烧(RCO)。直接燃烧是 将有机废气当做燃料来燃烧,主要是 处理VOCs浓度很高且具有相对较高燃烧热值的废气,燃烧温度一般在1100℃;蓄热式燃烧主要处理可燃物浓度较低的废气,无法着火或依靠自身来维持燃烧,是 采用先进的热交换设计技术和新型陶瓷蓄热材料,把有机废气加热到800℃左右,使VOCs氧 化分 解成CO2和水,燃烧后的尾气除提供尾气蓄热升温所需要的热量,富余的热量余热回收副产蒸汽,保证净化效果和热量的有效回收;催化燃烧是 利用催化剂的催化作用来降低氧 化反应温度和提高反应速率,可以在较低的温度下进行氧 化燃烧,使有机物转化为无害物质。
二、几种常用VOCs处理技术的比较及其选择
上述VOCs气体处理技术是 目前工业应用比较广泛的几种废气处理技术,而UV光氧废气净化器技术、等离子体技术、电晕等方法是 近年发展的新技术,工业应用较少,主要处于实验室研究阶段。
目前应用广泛的VOCs废气处理技术各自的优缺点,工业企业在选择合理有效的处理方法时应从以下几个方面进行考虑。
(1)环保政策、法规要求。处理后的废气必须达到排放标准要求(石化行业要求限值120mg/m³)。(2)技术条件。在对含VOCs废气处理工艺的选择中,在技术领域应考虑如下因素:VOCs的去除效率;废气性质(废气中有机物的组成、VOCs含量、废气流量、气味指标);可用建设面积;技术经济使用期;必要的附属设施建设(如水蒸气生产设施);与原有治污设备的配套;有机溶剂的回收等。(3)经济因素。主要考虑投资、运行费用和财 务风险。
在满足环保要求的前提下,根据废气的性质、流量、温度、浓度等参数,企业应对几种废气处理技术进行技术、经济等方面的综合分析比较,通过可行性论证后,做出适合企业运行的技术方案。
新型煤化工是 高技术、高投资、高风险、高回报的战略性新兴产业,在高油价下具有一定的经济优越性,成为近年来煤炭、电力、石化等企业新的重点投资领域。新型煤化工项目投资大,对地方经济拉动作用大,所以有部分煤炭生产地不顾本地煤炭资源、水资源、生态环境、技术能力等方面的约束,纷纷规划和开工建设了一批煤化工项目.加剧了局部地区煤炭供需矛盾,也加大了节能减排压力。必须从战略和全局的高度,加快制定国家发展新型煤化工规划及产业政策,进一步加强项目审批管理,严格审批程序,促进新型煤化工产业有序、健康、科学发展。
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