石油化工废气处理技术研究

2022-09-11

引言

石油化工行业排放到大气中的污染物主要有:苯系物、醛酮类、卤代烃、醇类等, 这些污染物的传统常规处理技术有:催化燃烧法、吸附法、吸收法、焚烧法、化学洗涤法等。实践证明, 这些废气处理技术在对废气处理过程中具有一定的局限性, 经济上所消耗的成本较高。近年来, 在节能减排的大背景下, VOCs的处理技术有了很大突破, 如:生物分解法、放电等离子处理法等, 国内有些技术已经达到了世界先进水平, 由中国石化抚顺石油化工研究院研制开发成功, 并在北京顺利通过中国石油和化学工业联合会组织的技术鉴定, 应用该技术净化后的气体, 苯、甲苯、二甲苯、乙醛、非甲烷总烃等符合我国《大气污染物综合排放标准》 (GB16297-1996) , 非甲烷总烃浓度小于30毫克/立方米, 实现了VOCs废气深度净化处理。

一、VOCs废气处理技术

对VOCs废气进行处理的技术有很多, 但能够进行深度净化处理的技术不多, 该技术就是其中之一。该技术比以往其他技术有多处创新, 不仅仅体现在工艺流程、配套催化剂及关键设备等方面, 更重要的是开创性性的开发出针对不同VOCs废气的四种典型石化工业废气深度净化处理工艺, 如:硫及总烃浓度均化—催化氧化、环氧丙烷/苯乙烯 (PO/SM) 废气双系列催化氧化等。在该技术的支持下, 相关工作人员还发明了四种典型VOCs废气催化氧化剂及具有脱硫和浓度均化双功能的试剂, 例如:蜂窝状WSH-1、HBFW-1等。此外, 在该技术的应用基础之上, 还开发了一些大型方形催化氧化反应器, 这些设备具有较高的热回收效率。

根据统计结果显示, 该技术已经申请50项专利, 基础该技术开发出来的一系列石油化工废气处理技术已经达到世界先进水平, 如:、PO/SM尾气和橡胶尾气处理等技术。实际应用证明, 利用此项技术已经成功建成20多套聚酯废气、橡胶尾气、PO/SM尾气催化氧化处理装置。

二、生物分解处理技术

是一种成熟的处理有机废气的方法, 它的技术前身为微生物处理废水技术。以微生物为载体, 将大气中低浓度的有机废气作为附着在多孔、潮湿介质上的活性微生物的营养供给, 通过一系列变化, 转化为简单的无机物或细胞组成物质等。Ottengraf是荷兰一位著名的学者, 在早期他就提出了通过三步来处理有机废气的生化法。首先, 有机污染物首先溶于水中。其次, 溶于水中的有机物, 在水中受到压力差的作用进一步扩散, 在扩散过程中被水中的微生物捕获并吸收。最后, 有机污染物在微生物体内经历自身代谢后作为能源和营养物质被分解, 在生物化学反应过程中生成了无害的化合物。

国内外研究者近年来对生物分解法处理VOCs技术及工艺方面做了大量工作, 例如:动力学模型、微生物菌种的培养等。在数学模型的建立与计算过程中, 预测了生物废气在特定条件下的处理效果。其中, 在这一领域做出突出贡献的有:Tang、Okkerse、Hwang、Abumaizar、郭静等人。Tang通过研究发现了生物过滤器的吸附、微动力学、质量传递和气体流线谱之间的相互作用, 并将生物过滤器的瞬间特性通过数学模型进行了描述, 总结出了影响过滤器瞬间特性的一些因素。Okkerse等人获得了动力学模型, 主要通过二氯甲烷作为模拟污染物质, 解决了废气中生物量累积和阻塞的问题。Hwang等人在这一领域进行了大量的研究, 尤其对甲苯生物过滤法的动力学行为进行了深入研究, 取得了可喜成果。甲苯由于是具有不溶于水的特性的气体污染物, 因此能够选用为模型化合物, 对有效性因素进行分析后认为:像甲苯这样不溶于水的化合物在经历生物过滤时, 主要的影响因素是系统质量, 次要的影响因素是气体的流动速度。另一个具有突出贡献的人物是郭静, 她对微生物在反映器中的生长情况做了详细的分析, 找了影响微生物种群繁殖的两个主要因素:被处理污染物的成分以及微环境条件。综合以上分析结果, 当污染物易溶于水时, 可进行生物降解的主要载体是在水中容易生存的细菌生物, 当污染物难溶于水时, 可进行生物降解的主要载体是真菌。事实证明, 对于某些有机物, 细菌的降解能力要比真菌差的多。在这一研究领域还有一个比较出名的人物 (乔铁军) , 他经过研究得出以下结果, 微生物的生长速度与活性滤池中的环境有关, 生长速度最快的是异养细菌, 其次是亚硝化细菌, 最慢的是硝化细菌。竞争关系在大微生物类群之间表现的并不明显, 而在各个类群内部之间则表现的比较明显。

三、放电等离子体处理技术

放电等离子处理工业尾气是一项比较成熟的技术, 它的主要放电形式是高电压, 在放电过程中得到一些等离子体, 也就是说, 在这一过程中, 产生了大量的高能电子或O、OH、N基等活性粒子, 导致C—H、C—C等化学键一一被破坏, 在这一反映过程中, H、Cl、F等尾气分子中的一些元素发生置换反应, 最终生成CO2和H2O。即工业废气在经过放电这一环节后生成了大量的无害物质。

结束语

国内外对石油化工废气处理技术做了大量的研究工作, 国外使用较普遍的是生物滤池技术, 国内在这方面较国外稍微差一些, 但近年来国内关于VOCs的废气处理技术已经达到了世界先进水平, 生物降解法、放电等离子法和Ti O2光催化法等技术在实际应用过程中也显示出了明显优势, 并且具有很多优点, 如:成本较低、效率高、处理效果好、反映彻底、尾气五污染等。

摘要：随着经济社会的发展, 各国都将环境问题作为重要问题之一, 将经济发展与环境协调相一致作为经济社会发展的一个重要课题。众所周知, 挥发性有机废气是大气污染物的重要来源。随着节能减排技术的发展, 国内石油石化行业废气处理技术有了较大进步, 各种新技术不断出现, 新技术实现了VOCs废气深度净化处理。本文就石油化工行业废气处理相关新技术进行了简要论述。

关键词：石油化工,废气,处理,大气污染