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化工园区企业VOCs排放治理技术的评价分析

时间:2019-03-13 10:10

来源:《化工设计通讯》

作者:李文娟 董事壁等

以浙江省某典型化工园区为研究对象,通过对园区内化工企业的生产工艺、VOCs排放情况及VOCs处理设施的详细调研,总结园区内企业VOCs排放特征,从技术和经济两方面对园区内主流VOCs治理技术进行了分析和评价,为化工企业选择VOCs治理技术提供参考.

和吸收法的技术成熟度最高,投资成本和运行成本较低,但VOCs的去除率差别大,效果不稳定。等离子体法技术成熟度不高,电晕放电形式的等离子体法投资和运行成本较低,其他放电形式的等离子体法投资和运行成本较高,但在目前的应用案例中总体去除效果不理想。燃烧法包括直接燃烧法和蓄热式热力焚烧法(RTO),VOCs去除率高,适合大部分中高浓度、低含氯的VOCs废气,但投资成本和运行成本高于其他处理方法。

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在投资费用和运行费用中,+的多少代表费用的高低(1)吸收法。吸收法是利用VOCs组分在吸收剂中的溶解性差异对不同VOCs吸收分离的技术[8]。吸收法在化工园区内使用率最高,主要原因是技术成熟、工艺流程简单、投资运行费用低。化工企业排放的VOCs废气中水溶性组分,采用水喷淋吸收法具有较好的处理效果;酸性、碱性组分则可利用酸碱中和原理,分别采用碱性、酸性的喷淋液吸收。

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表2列举了典型企业吸收法的相关指标。由于化工企业排放VOCs种类复杂,当单级吸收处理效率有限时,可采用多级吸收方式。在调研中发现,吸收法使用时存在吸收液更换不及时等问题,会导致处理效率严重下降。因此,化工企业需要及时更换并妥善处理吸收液,如有回用价值,可对吸收液进行精馏处理。

(2)吸附法。吸附法是利用固体表面的不平衡的化学键力或分子引力,使VOCs其中的一种或多种组分浓缩于固体表面上, 以达到分离的目的。吸附法是目前处理VOCs最常见的方法,特别适用于处理中、低浓度、总排放量较少的VOCs ,技术成熟度高。吸附法设备简单、投资小、操作方便,但废吸附剂需要作为固废单独处理。高宗江等人实测了吸附法的处理效率不超过80%,并且保证吸附剂及时更换。

表3列举了典型企业吸附法的相关指标。吸附法的投资成本和运行成本较吸收法有所增加。企业E和企业F的运行成本集中在购买吸附剂的费用。有些企业安装了脱附再生装置则可以降低运行成本(如企业G)。目前吸附法应用存在的问题是吸附剂更换不及时。如果没有适时更换或再生,吸附剂饱和后处理效率甚至可以降至零。

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(3)燃烧法。燃烧法是目前应用较为广泛的VOCs治理技术之一。本次调研中涉及的燃烧法为直接燃烧和RTO。化工企业排放的废气往往温度较高,采用燃烧法可以利用这部分热量。直接燃烧法工艺简单、技术成熟度高,但能耗高、运行成本高,且不适于处理含氯有机废气,否则易产生C1,、COCl2,、NOX、多氯二苯呋喃等有毒副产物。RTO则通过蓄热材料回收热量,可以达到90%~95% 的热回收率,运行费用降低。园区内采用燃烧法的企业VOCs排放组分复杂,包含甲苯、二氯甲烷、二甲基亚砜、甲醇等十几种,基本来自生产工艺(如精馏、反应釜等)排放的废气。燃烧法的处理效率一般认为可达到95%以上 。

表4列举了燃烧法的相关指标。直接燃烧法的投资成本低于RTO法,但运行成本高于RTO法。目前应用的主要问题是燃烧法投资成本和运行成本均较高,且存在二嗯英污染隐患。

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(4)等离子体法。低温等离子体法利用高压脉冲放电获得高能电子、离子和自由基等活性粒子可与VOCs发生作用,将VOCs转化为CO2、H2O等无害或低害物质,从而使废气得到净化。有研究表明,等离子体容易打开C—S和S—H,对于臭味和苯系物的净化均具有良好的效果。等离子体法适宜处理低浓度、大风量的废气,但是实际应用的处理效果一般不超过70%。表5列举了等离子体法处理的相关指标。

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等离子体处理设施对恶臭指标有一定的处理效果,但对VOCs净化效率不高。目前等离子体处理在化工园区内的应用存在的问题是企业对于其作用机理研究不够充分,还没有形成规律性认识,很多企业只是在模仿这项技术,并没有真正掌握核心机理。

3 结束语

园区内化工企业以溶剂消耗型企业为主,VOCs废气排放量大且浓度较高。废气成分复杂、种类繁多,废气排放与化工企业生产情况息息相关,并伴有恶臭异味等,导致化工企业VOCs处理难度大。

园区内VOCs排放治理技术覆盖率为85%,以吸收法及其组合工艺为主,部分企业采用活性炭吸附、燃烧法、等离子体等技术。鉴于园区内VOCs排放特征复杂,部分企业采用的治理技术去除效果一般。园区内正推广燃烧法等高效治理技术,以提高vOCs处理效率。

园区内VOCs排放治理技术在长期的应用过程中存在不同程度的问题,主要有治理设施监管不力、吸附剂或吸收液更换不及时等。因此园区内企业应提高处理设施运行管理水平,保证处理设施的正常运行。


编辑:李丹

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