石油化工行業VOC廢氣處理技術介紹

石油化工行業(ye) VOC廢氣處理工藝簡介

1、高濃度廢氣處理工藝

1） 洗滌法

◆ 原理：

將氣體(ti) 通入含噴淋係統的洗滌塔中，氣體(ti) 經過填料床的均勻分布，與(yu) 洗滌液充分接觸，利用氣體(ti) 中汙染物的溶解性或化學性質，將氣體(ti) 中的汙染物吸收或通過化學反應去除，從(cong) 而達到氣體(ti) 淨化的目的。除此之外，洗滌塔還有降溫、除塵、除油的作用。通常采用的方式為(wei) 逆流式洗滌。常用的洗滌劑包括清水、植物液、硫酸溶液、氫氧化鈉溶液、次氯酸鈉溶液等。其中清水洗滌和植物液洗滌是利用汙染物的溶解性，植物液的一些基團也參與(yu) 化學反應；硫酸溶液洗滌、氫氧化鈉溶液洗滌和次氯酸鈉洗滌則是利用了汙染物的化學性質。

◆  特點：

（1）反應快速，洗滌劑與(yu) 氣體(ti) 接觸的時間一般不超過12秒；

（2）適用性強，常和其它處理工藝結合，是有效的預處理設施；

（3）常用立式結構，節約占地；

（4）操作簡單，除了定期更換洗滌劑外基本為(wei) 無人操作（洗滌劑更換也可通過增加配套PLC自動控製係統實現無人操作）；

（5）工藝靈活，若氣體(ti) 性質發生變化，則通過更換洗滌劑即可繼續使用；

（6）建設成本低。

◆ 適用條件：

適用性較強，可起到除塵、除油、降溫、除臭的作用，常作為(wei) 其它工藝的預處理設施。

◆ 應用於(yu) 石化行業(ye) ：

洗滌法應用於(yu) 石化行業(ye) 的具體(ti) 表現形式為(wei) 油洗塔。油洗塔是乙烯裝置熱回收區的關(guan) 鍵核心設備，其作用是將來自裂解爐的裂解氣中的重油和輕油組分冷凝，並*大的實現熱量回收。原理為(wei) 將來自裂解爐的裂解氣和急冷油/水逆流接觸冷卻，裂解氣中的重油和輕油組分因此得以冷凝。冷凝的熱媒和冷媒可采用直接或間接接觸形式進行熱交換。

2） 催化燃燒法

◆ 原理：

通過引風機將廢氣送入淨化裝置換熱器換熱，再送入到加熱室，通過加熱裝置，使氣體(ti) 達到催化反應溫度，再通過催化床內(nei) 催化劑作用，使有機氣體(ti) 分解成二氧化碳和熱能。

◆ 特點：

（1）高濃度時耗能僅(jin) 為(wei) 風機功率，濃度較低時自動間歇補償(chang) 加熱。

（2）催化起燃溫度為(wei) 300~500℃。

◆ 適用條件：

（1）中、高濃度的有機廢氣，*佳濃度 2500~3000mg/m³；

（2）主要針對烴類、苯類、酮類、醚類、酯類、醇類、酚類。

◆ 應用於(yu) 石化行業(ye) ：

催化燃燒法適用於(yu) 處理高濃度的有機廢氣，而且技術本身已經發展的相當成熟。但是該方法一次性投入和維護運行費用都比較昂貴，因此應用於(yu) 大氣量廢氣的處理會(hui) 給企業(ye) 帶來較大的經濟負擔。另外如果催化劑床層溫度控製不好，還會(hui) 有爆炸的危險。因此在選擇使用該技術的同時要做好防爆**措施。

3） 直接燃燒法 

◆ 原理：

利用輔助燃料燃燒所發生熱量，把可燃的有害氣體(ti) 的溫度提高到反應溫度，從(cong) 而發生氧化分解。

◆ 特點：

利用熱力法燃燒方式氧化分解廢氣中的汙染物，在適當的溫度下，提供充足的燃燒氧氣和一定駐留時間，高效除臭，高淨化率。同時該設備主機工作穩定，不存在堵塞現象。

◆ 適用條件：

中高濃度有機廢氣。例如溶劑廢氣：苯類、酮類等。

◆ 應用於(yu) 石化行業(ye) ：

直接燃燒法對廢氣的要求較高，因此還是要根據具體(ti) 問題具體(ti) 分析。

4） 蓄熱式催化淨化（RCO） 

 ◆  原理

將低溫催化氧化與(yu) 蓄熱技術相結合的一種有機廢氣淨化技術。

◆ 特點

1）采用預熱和蓄熱交替切換技術，使之具有較高的換熱效率，效率高達90%以上，節能性能顯著；

2）具有催化燃燒法相同的特點。

◆ 適用條件

適用與(yu) 塗裝線及烘房有機廢氣處理，化學工業(ye) 、化學合成工藝（ABS合成），石油煉化工藝等各種產(chan) 生有機廢氣的場所。在氣體(ti) 中含有S、鹵素等成分時可使催化劑失活，該情況下不適用。

5） 蓄熱式熱力氧化（RTO）

左上：負載貴金屬催化劑；左下：陶瓷蓄熱體(ti) 俯視圖；右上：蜂窩狀活性炭；右下：蜂窩狀陶瓷體(ti) 。

◆ 原理

將高溫氧化與(yu) 蓄熱技術相結合的一種有機廢氣處理技術。

爐體(ti) 在進行廢氣處理之前，先將燃燒室、蓄熱床進行預熱；預熱完畢後，將廢氣源接入設備。有機廢氣在配套風機作用下，首先經預熱的蓄熱陶瓷體(ti) 1進行熱交換，廢氣經過一次提溫後進入加熱區，在加熱區廢氣得到**次提溫，此時廢氣溫度達到800℃左右廢氣直接燃燒，生成二氧化碳與(yu) 水排出並釋放熱能；處理後的潔淨氣體(ti) 再經過蓄熱陶瓷體(ti) 2進行蓄熱由風機排出。經排風機進口測溫棒進行溫度檢測後達到設定溫度時，進行閥門切換由蓄熱陶瓷體(ti) 2進入廢氣、由蓄熱陶瓷體(ti) 1排出，如此循環往複。

◆ 特點

（1）采用預熱和蓄熱交替切換技術，使之具有較高的換熱效率，效率高達90%以上，節能性能顯著；

（2）采用燃燒機供熱，可實現大、小功率運行比例調節功能，並具有預清掃、歇火保護、超溫報警及自動切斷燃料供應功能；運行**、可靠、高效、耐用；

（3）采用微機自動控製、多點溫控，實現多種保護動作、運行信息檢索、監控信息反饋，使係統**、穩定、可靠地運行；

（4）閥門采用氣動傳(chuan) 動機構，與(yu) 電動傳(chuan) 動機構相比較閥門切換更靈敏、更迅速；

◆ 適用條件

（1）適用於(yu) 中高濃度的有機廢氣

（2）適用於(yu) 塗裝線、印刷、化學合成工藝（ABS合成）、石油煉化工藝各種產(chan) 生有機廢氣的場所。

2、中低濃度廢氣處理工藝

1） 光解法

光解法以是否需要電極來激發產(chan) 生臭氧分為(wei) 有極紫外和無極紫外兩(liang) 種，首先介紹有極紫外光解法： 

◆ 原理：

在波長範圍170nm-184.9nm（704kJ/mol-647kJ/mol）高能紫外線的作用下，一方麵空氣中的氧氣被裂解，然後組合產(chan) 生臭氧；另一方麵將惡臭氣體(ti) 的化學鍵斷裂，使之形成遊離態的原子或基團；同時產(chan) 生的臭氧參與(yu) 到反應過程中，使惡臭氣體(ti) *終被裂解、氧化生成簡單的穩定的化合物，如CO₂、H₂O、SO2、NO2等。

◆ 特點：

（1）裂解反應時間極短（＜0.01s），氧化反應的時間需2~3s；

（2）可以破壞惡臭物質部分化學鍵，從(cong) 而改變其性質，達到除臭的目的，不需耗費大量能量將有機物全部轉化為(wei) 無機物，節約能源；

（3）UV 光解淨化長期穩定、高效。燈管使用壽命12000~15000小時，箱
體(ti) 通常為(wei) 不鏽鋼材質，美觀大方，使用壽命可達15年以上；

（4）條件滿足的情況下，UV 光解的淨化效率*高可達到99.9%以上；

（5）占地麵積小，操作靈活，可實現自動無人操作。

◆ 適用條件：

（1）反應溫度低於(yu) 70℃，粉塵量低於(yu) 100mg/m3，相對濕度低於(yu) 99%；

（2）適用於(yu) 中、低濃度有機氣體(ti) 廢氣處理，尤其在消除臭味方麵得到廣泛的好評。

◆ 應用於(yu) 石化行業(ye) ：

光解法在處理烴類汙染物（“三苯”、非甲烷總烴等）方麵具有較高的去除率，特別適用於(yu) 中低濃度石化行業(ye) 廢氣處理，能廣泛使用與(yu) 石油化工領域。另外，UV光解淨化技術在處理某些特定的環境和特殊工藝式，能有很好的處理效果，並能淨化絕大多數種類的廢氣，是其他技術無法替代的。

◆ 無極紫外：

無極紫外光解法所采取的發光原理與(yu) 有極法不同：利用微波發生器產(chan) 生的高頻電磁波激發等內(nei) 填充氣體(ti) 產(chan) 生紫外光。同普通紫外相比，微波無極紫外光源由於(yu) 沒有電極，不會(hui) 產(chan) 生由於(yu) 電極氧化、損耗和密封問題引起的發黑現象，而且具有製造容易、價(jia) 格低廉、能耗小和反映其簡單等優(you) 點。

然而，無極紫外燈在利用電能轉化成微波時，*高轉化率隻有70%，這些微波也不能全部作用於(yu) 燈的激發，一部分用於(yu) 加熱作用，使得反應體(ti) 係過熱，嚴(yan) 重時使無極燈不穩定，甚至出現暫時熄滅的現象，冷卻裝置也帶了一部分能量，這些都導致了微波無極燈能量利用率不高。

2） 活性炭法

◆ 原理：

活性炭是*常用的吸附劑之一，它具有孔隙率高的特點，其孔徑分布為(wei) ：大孔半徑＞20000nm，過渡孔半徑150~20000nm，微孔半徑＜150nm。孔徑相對越小且孔數越多的活性炭，其比表麵積就越大。巨大的比表麵積就有強大的表麵吸附能。表麵吸附能把小分子（分子直徑數量級通常在10-10m）汙染物捕捉並固定在微孔中，通過的氣體(ti) 即為(wei) 幹淨氣體(ti) 。

此外，活性炭顆粒散裝放置可形成堆疊效應，使比表麵積擴大，表麵活性能增強。有時候，氣體(ti) 中往往摻雜一些粒徑相對較大的液相或固相物質，即霧或煙。這些物質直徑比活性炭微孔孔徑大，因此氣體(ti) 在通過活性炭層時它們(men) 會(hui) 被活性炭阻截，這邊是活性炭的過濾作用。

◆ 特點：

（1）適用性強，幾乎所有汙染物質都能用活性炭吸附法去除；

（2）設備簡單，吸附過程不使用其它能源，建設費用低廉；

（3）活性炭再生後可重複使用。 

◆ 適用條件：

（1）空氣幹燥。活性炭具有很強的吸濕性，若空氣潮濕，活性炭很快會(hui) 失
去作用。

（2）顆粒物濃度低。活性炭對顆粒物或油狀物具有阻截作用，當阻截物增加到一定量後，整個(ge) 係統的風壓會(hui) 特別大，對動力設備的使用壽命有很大影響。

（3）汙染物濃度較低。汙染物濃度高的話，活性炭很快吸附飽和，降低或失去吸附作用。經常更換活性炭會(hui) 產(chan) 生較大的運行費用，活性炭再生又會(hui) 消耗大量的能源，也是運行費用的組成部分。

◆ 應用於(yu) 石化行業(ye) ：

石化行業(ye) 廢氣普遍存在氣量偏大的情況，在此情況下，活性炭法並不適合該類廢氣淨化。因為(wei) 相應產(chan) 生的換炭成本較高，進而會(hui) 給企業(ye) 或業(ye) 主造成經濟負擔。另外，某些情況下石化廢氣的氣溫較高，高於(yu) 80℃就不太適合應用活性炭吸附法。因此是否要采用此法處理石化行業(ye) 廢氣還要根據具體(ti) 廢氣性質來分析和選擇。

此外，活性炭對其他直連的烷烴吸附效果較差。對於(yu) 低濃度、大氣量的廢氣，通常是將活性炭吸附和催化燃燒結合起來使用。先采用活性炭進行吸附提濃，然後在再生過程將含有高濃度有機物的解析器進行催化燃燒，這樣可以避免產(chan) 生大量的活性炭二次汙染物。

3） 活性炭吸附—蒸汽脫附—催化燃燒（VOC-XC）

◆ 原理

根據吸附（效率高）和催化燃燒（節能）兩(liang) 個(ge) 基本原理設計的，即吸附濃縮—催化燃燒法。

◆ 特點

（1）采用吸附濃縮+催化燃燒組合工藝，整個(ge) 係統實現了淨化、脫附過程閉循環，與(yu) 回收類有機廢氣淨化裝置相比，無需備壓縮空氣和蒸汽等附加能源，運行過程不產(chan) 生二次汙染，設備運行費用較低，但是一次性投資較高。

（2）設計時在活性炭達到94%飽和之前即開始脫附。可自動/手動切換閥門。活性炭更換周期3-5年。

（3）爐內(nei) 正常溫度400℃，500℃將報警，並通過補冷風進行降溫，溫度達600℃時停機，同時設計泄壓閥保證**。

◆ 適用條件

適用於(yu) 常溫、大風量、中低濃度，易揮發的有機廢氣，主要包括一些有機溶劑如苯類、酮類、醛類、醚類、烷烴及其混合類等。濃度小於(yu) 1000mg/m³。

4） 淨化回收法

◆ 原理

吸附過程：廢氣經空氣過濾器除去微小懸浮顆粒後進入罐內(nei) ，通過填裝在罐內(nei) 的顆粒狀活性炭（或活性炭纖維）吸附過濾後再由後置風機排空（如氣體(ti) 的濃度較高時可采用多節吸附裝置，保證氣體(ti) 達標排放）。

脫附過程：活性炭使用一段時間後活性炭處於(yu) 飽和狀態，此時需對活性炭進行再生處理，脫附再生選用加溫解析法，將0.5MPa高溫蒸汽自塔底噴入罐內(nei) 將有機物從(cong) 活性炭中剝離，剝離後的氣體(ti) 通過配套的冷凝器降溫後進入分離桶，分離回收有機溶劑，殘液進入曝氣桶經曝氣後排出（如需回收高精度溶劑，可在分離桶後置一套精餾設備）。

◆ 特點

（1） 有機溶劑回收，不需要對脫附氣體(ti) 進行處理，降低了建設成本和運行成本；

（2）有機溶劑回收，杜絕資源浪費，回收產(chan) 品價(jia) 值抵消部分運行費用；

（3）在線脫附，使活性炭可以重複使用，降低了活性炭更換費用。

◆ 適用條件

（1）適用於(yu) 中低溫度有機氣體(ti) ；

（2）適用需要回收揮發分有機溶劑的行業(ye) 。

◆ 應用於(yu) 石化行業(ye) ：

由於(yu) 石化行業(ye) 廢氣普遍具有大風量、含有中高濃度有機廢氣的特點，回收法廣泛適用於(yu) 石化行業(ye) 各領域。然而回收法如果不與(yu) 活性炭吸附裝置串聯使用的話，處理效率並不理想；而與(yu) 活性炭串聯，無形中又增加了一部分運行和換炭的費用。

5） 生物法

◆ 原理：

生物過濾工藝采用了液體(ti) 吸收和生物處理的組合作用。廢氣首先被液體(ti) （吸收劑）有選擇地吸收形成混合汙水，再通過微生物的作用將其中的汙染物降解。具體(ti) 過程是：先將人工篩選的特種微生物菌群固定於(yu) 填料上，當汙染氣體(ti) 經過填料表麵初期，可從(cong) 汙染氣體(ti) 中獲得營養(yang) 源的那些微生物菌群，在適宜的溫度、濕度、pH值等條件下，將會(hui) 得到快速生長、繁殖，並在填料表麵形成生物膜，當臭氣通過其間，有機物被生物膜表麵的水層吸收後被微生物吸附和降解，得到淨化再生的水被重複使用。

汙染物去除的實質是以廢氣作為(wei) 營養(yang) 物質被微生物吸收、代謝及利用。這一過程是微生物的相互協調的過程，比較複雜，它由物理、化學、物理化學以及生物化學反應所組成。

生物淨化法可以表達為(wei) ：汙染物+O₂→細胞代謝物+CO₂+H₂O

具體(ti) 過程分為(wei) 三步：

（1）廢氣同水接觸並溶解到水中；

（2）水溶液中的汙染物成分被微生物吸附、吸收，從(cong) 水中轉移至微生物體(ti) 內(nei) ；

（3）進入微生物細胞的汙染物成分作為(wei) 營養(yang) 物質為(wei) 微生物所分解、利用，從(cong) 而使汙染物得以去除。

◆ 特點：

（1）不產(chan) 生二次汙染物，*後的產(chan) 物是良性的；

（2）全自動控製，全天候工作，隻需巡視，運行穩定可靠，適應不同條件的運行狀況；

（3）處理效率高、去除效果明顯；

（4）運行費用低，前期微生物馴化期間需要添加些營養(yang) 物質，微生物掛膜後無需添加任何物質。

◆ 適用條件：

適用於(yu) 溶解性好，汙染物濃度較低，可生化性較好的氣體(ti) 。在汙水處理廠、垃圾填埋場、汙泥處理場等場合應用較為(wei) 廣泛，且效果受到認可。

◆ 應用於(yu) 石化行業(ye) ：

采用經過專(zhuan) 門培養(yang) 、馴化的微生物菌種處理含有“三苯”的石化有機廢氣是可行的。微生物菌種同事對“三苯”之外的其他烴類物質也有一定的去除效果。另外，生物膜填料塔在停止運行期間，生物膜填料應該保持濕潤狀態，以維持微生物菌種的活性。在循環液流量過低或無流量的情況下，應停止廢氣進入填料塔，防止生物膜的幹化、失效。

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