石化行業惡臭有機廢氣治理技術淺析

隨著石化工行業高速發展，大氣污染現象非常嚴重。特別是近年來污染物造成的大氣惡臭問題日益嚴重。為了減輕污染程度，實現大氣質量的好轉，要通過對工業大氣污染進行相應的治理，從而達到減輕排放，提高空氣質量，實現可持續發展的目的。
　　通過對當今或削減石化行業惡臭氣體污染源的方法進行深入了解，跟蹤國內惡臭氣體治理技術的研究進展情況，對提高石化行業惡臭工業廢氣的處理效果做一個技術儲備，旨在采取的預防和處理措施來解決實際運行中可能存在的問題，對于提高石化行業惡臭氣體治理效率，提高大氣環境質量、減輕大氣污染，起到   的指導意義和實際應用價值。
　　一、石化行業惡臭工業廢氣的來源
　　煉油化工企業惡臭氣體的來源主要有兩方面，包括生產工藝中反應原料在物化、生化反應過程中產生的氣體，也包括間接來源于生產過程中原料存儲、輸送作業中散發的污染物的氣體。所產惡臭氣體往往排放量大、種類繁雜、、有臭味，嚴重制約著社會循環經濟發展并威脅人們的正常生活。惡臭氣體一般可分為五類：一類為含硫化合物；   類為含氮化合物；第三類為由碳、氫或碳、氫、氧組成的烴類化合物；第四類為含氧化合物；第五類為鹵素及其衍生物，主要包括脂肪烴、芳香烴、含鹵烴類、含氧烴類、含氮烴和含硫烴類等。
　　二、石化行業惡臭氣體治理技術概述
　　目前惡臭氣體治理方法有非破壞性方法、破壞性方法和兩者的聯合方法。非破壞性方法即回收法，主要有炭吸附、變壓吸附、吸收法、冷凝法及膜分離技術：一般是通過物理方法，改變溫度、壓力或采用選擇性吸附劑和選擇性滲透膜等方法來富集分離惡臭氣體；破壞性方法有直接燃燒、熱氧化、催化燃燒、生物氧化、等離子體法、紫外光催化氧化法及其集成技術：主要是通過化學或生化反應，用熱、光、催化劑和微生物將惡臭氣體轉變成為CO₂和H₂O等   害的無機小分子化合物。傳統上惡臭氣體處理常采用吸附或吸收去除、燃燒去除等方法，近年來生物氧化、等離子體、半導體光催化劑技術很快的發展。
　　1、傳統的惡臭氣體治理技術
　　1.1、燃燒法
　　燃燒法是利用揮發性物的可燃性，在   的溫度下將其通入到焚燒爐中進行燃燒，終生成CO₂和H₂O而得以凈化的方法。根據燃燒溫度和方式的不同一般分為直接燃燒、熱力燃燒和催化燃燒。
　　(1)直接燃燒法
　　直接燃燒法是將惡臭氣體直接通入到焚燒爐中進行高溫燃燒的方法。當惡臭氣體、可燃性好時可以直接燃燒，當濃度低時需要加入   的輔助燃料，燃燒終生成CO₂和H₂O排入空氣，同時回收利用燃燒熱。這種方法投資費用低，設備簡單，操作方便，但是維持高溫燃燒(>1100℃)需要高額的運行費用，而且高溫燃燒產生的NO、成為二次污染物；
　　(2)熱力燃燒法
　　熱力燃燒法工藝流程，惡臭體   先經過熱交換器升到   溫度后進入熱力燃燒室進行燃燒。這種方法處理的惡臭氣體濃度為100~2000mg/L，處理效率~。與直接燃燒法相比，熱力燃燒法的燃燒溫度一般在700~900℃，節省了能源消耗；
　　(3)催化燃燒法
　　催化燃燒法是指惡臭氣體在催化劑的作用下反應生成CO₂和H₂O的方法。催化劑的作用是降低物的起燃溫度，同時縮短反應時間。目前用于治理惡臭氣體的催化劑有貴金屬催化劑(如Pt、Pd)和非貴金屬催化劑(如V、Ti、Fe、Cu等)。與熱力燃燒法相比，催化燃燒法所需的燃燒溫度   低(200~400℃)，降低了能耗，而且在較低的溫度下燃燒避免了NO_x二次污染物的生成。但是催化劑較易被含S、P、As等物質中毒而失去催化活性，另外催化劑的   換也需要昂貴的費用。
　　1.2、吸附法
　　吸附法是活性炭凈化器利用具有微孔結構的固體介質(吸附劑)將目標物質(吸附質)吸附在其表面上以達到從主體中將其分離的過程。目前常用的吸附劑有活性炭和沸石分子篩等，活性炭吸附裝置中活性炭具有較大的比表面積，高的吸附容量，無選擇性吸附，是常用的惡臭氣體吸附劑；沸石分子篩具有均勻的微孔結構，具有較強的選擇性吸附。吸附法與其它方法相比具有去除，能耗低，工藝成熟，易于推廣實用的優點，具有很好的環境和經濟效益。缺點是處理設備龐大，流程復雜，當廢氣中有膠粒物質或其他雜質時，吸附劑易失效。
　　1.3、吸收法
　　吸收法是用吸收液與待處理廢氣進行充分接觸而將其中的可溶于該吸收液的惡臭氣體從廢氣中分離出來的過程。吸收工藝的主體單元通常采用噴淋塔、填料塔等能提供良好氣液接觸的設備。吸收法具有設備結構簡單、工藝流程短、易維護、成本低等優點，是廢氣治理中常用的方法，但是吸收劑的選擇、回收或進一步處理成為環保治理的棘手問題，因此限制了其發展。
　　1.4、冷凝法
　　對于含   濃度蒸氣的廢氣，在將其降溫時，廢氣中的物蒸氣濃度不變，但其相應的飽和蒸氣壓值已低于廢氣中組分分壓時，該組分要凝結為液體，廢氣中組分分壓值即可降低，也可實現氣體分離的目的。將廢氣冷凝為液體可采用冷卻法，也可采用壓縮法，或兩者結合。冷凝法一般用于廢氣的回收或預處理，當要回收物時，通常要求廢氣的、組分少。
　　2、新型惡臭氣體治理技術
　　2.1、生物法
　　生物脫臭法是利用微生物的代謝，將廢氣中的物質進行降解或轉化為或低害類無臭物，從而達到凈化氣體的目的。該法早起源于德國和日本，是處理惡臭氣體的一種新方法，可適用于水溶性惡臭物質的處理。由于該方法運行成本低，脫臭、不會造成二次污染等優點，了人們的廣泛關注，并成為世界工業廢氣凈化的前沿熱點之一。現階段的主要工藝有：生物過濾法、生物洗滌法以及生物滴濾池法。
　　2.2、光催化氧化法
　　光催化氧化法是近年來發展起來處理惡臭的新方法，光氧催化氧化設備技術機理是光催化劑(如TiO₂)在紫外線的照射下被，吸收光能并將其轉化為化學能，使H₂O生成OH自由基，然后OH自由基將污染物氧化成無臭、的產物(如CO₂和H₂O)。日本是   先將光催化技術用于惡臭研究的國度，我國和   也在其后開展了光催化技術在環境污染物降解中的研究。一些學者通過采用TiO₂對污染物進行光催化降解時取得了良好的效果，如采用TiO₂對苯、乙苯、鄰二甲苯、問二甲苯、對二甲苯5種污染物在空氣濕度范圍內進行光催化氧化，其降解率接近。除了使用TiO₂作為光催化劑之外，還可以在其中添加金屬氧化物以提高對臭氣的凈化率，組成為90%TiO₂+10%金屬氧化物的光催化劑對低濃度(室內空氣)的H₂S和CO₂凈化率分別可達和以上，對NO₂、NH₃能夠90%。另外UV光解催化氧化裝置也有采用在TiO₂上負載稀土元素或貴重金屬及其氧化物等方式來其催化活性，提高光催化效率。光解催化氧化設備對惡臭的降解能耗低、易操作、   、清潔，加上TiO₂化學穩定性強、   等優點，另外在惡臭降解過程中，光催化劑并不消耗，是一種理想的光催化材料，因此它是一項具有廣泛應用前景的脫臭。量子化的光催化劑，提高催化劑的催化活性和選擇性、增大催化劑表面積、提高光催化劑的固化性能、拓寬光催化激發波長等，必將成為光催化的發展方向。
　　2.3、低溫等離子體分解法
　　該方法是應用前后沿陡峭高壓脈沖電暈放電產生非平衡等離子體技術，在常壓容器中使氣體直接分解成單原子氣體或固體微粒，從而達到凈化氣體的目的。這一過程具體可以通過兩個途徑來實現：一是在   電子的瞬時   量作用下，打開某些氣體分子的化學鍵，使其直接分解成單質原子或分子；二是在大量   電子、離子、激發態粒子和O、OH自由基(自由基由于帶有不成對電子而只有的活性)等作用下的氧化分解成產物。非平衡等離子體的產生也可以通過輝光放電法、流光放電法、沿面放電法、無聲放電法(或介質阻檔放電法)等方法。目前采用介質阻檔放電法對污水處理廠產生的H₂S、NH₃、CH₂SH等惡臭氣體已取得了良好的處理效果。
　　無聲放電非平衡態等離子體技術在常壓下可將臭氣中的正己烷、環己烷、苯和甲苯等揮發性烴類污染物降解為CO₂和H₂O，該方法具有很高的能量效率，是去除低濃度、高流速、大流量揮發性廢氣的理想方法，對惡臭物質的處理效率可達90%以上。與高溫焚燒法、催化燃燒法及活性炭吸附法相比，具有性及較低的能耗，在環保具有廣闊的應用前景。另外，低溫等離子體可與光催化氧化協同治理空氣污染，既可以增強放電等離子對多種污染物的降解能力，也可以降低催化反應的能耗，提供空氣凈化裝置的整體經濟性。
　　惡臭氣體是一類揮發性的氣體，其分子在空氣中擴散，嚴重污染了人類賴以生存的環境，如何控制和治理臭氣，將是人類面臨的重要課題。
　　由于臭氣的成份形成的復雜性和性，僅僅采用某一種單一的治理方法，要達到比較理想的效果是較困難的，所以目前實際應用較多的是兩種或兩種以上聯合除臭的方法。
　　(1)吸附法是目前較為成熟的工藝，活性炭凈化設備常用于處理低濃度的廢氣，可單獨使用也可用于聯合工藝中的前置及后處理；
　　(2)生物法由于運行成本低、脫臭已逐漸成為工業廢氣凈化的主要熱點；
　　(3)光催化氧化法、低溫等離子體法及植物提取液法作為惡臭處理的新方法，以其、低能耗、無二次污染等越來越受到關注，因此需要不斷應用此類技術以實現其在工業上的廣泛應用；
　　(4)對于目前的處理方法大多都只適用于低濃度的廢氣，對于、高流量的廢氣處理需要不斷改進處理工藝和加強的研究，特別要加強對聯合工藝的和應用研究，以期實現其在工業上的廣泛應用。
　　石化行業的惡臭氣體一直是個重要的環境問題，面對臭氣排放造成的大面積污染，惡臭治理迫在眉睫，目前已經成熟的物理-化學，生物法廢氣處理工藝，可以地減輕化工行業廢氣污染程度，   好的保護環境。不過廢氣污染治理仍是任重而道遠，還需要不斷的探索和優化廢氣處理工藝。