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關于VOCs的政策體系、處理技術及國外經驗介紹

2018/5/10 10:08:28

定義

根據比較普遍的世界衛生組織的定義,揮發性有機物通常是指沸點50~260、室溫下飽和蒸氣壓超過133.132kPa的有機化合物,在常溫下以蒸汽形式存在于空氣中,包括烴類、鹵代烴、芳香烴、多環芳香烴等。

VOCs不僅會對人體健康產生危害,也是形成臭氧和PM2.5細顆粒物污染的重要前體物。其主要來自于石油化工、包裝印刷、涂料、汽車制造、家具制造、船舶、醫藥等行業。據大部分研究結果統計,石化行業在VOCs排放源中站很大比例,是防治重點之一。

VOCs政策

雖然我國有關VOCs治理政策起步比較晚,但隨著對VOCs的重視,已經逐步頒布了一系列法律法規文件,尤其針對石化行業。

2010年,《關于推進大氣污染聯防聯控工作改善區域空氣質量的指導意見》中在國家層面首次提出將揮發性有機物作為重點大氣污染物開展污染防治;

2011年,《國家環境保護“十二五”規劃》,提出加強揮發性有機污染物和有毒廢氣控制;

2012年,《重點區域大氣污染防治“十二五”規劃》將VOCs列入控制指標;

2013年,環保部發布《揮發性有機物污染防治技術政策》。國務院頒布《大氣污染防治行動計劃》等,要求推進石化、有機化工、表面涂裝、包裝印刷等行業實施揮發性有機物綜合整治,同時將揮發性有機物納入排污費征收范圍。同年,環保部還制定了《揮發性有機物污染防治技術政策》;2014年,環保部發布《石化行業揮發性有機物綜合整治方案》;

2015年,陸續出臺《石油煉制工業污染物排放標準》和《石油化工工業污染物排放標準》,并將揮發性有機物污染防治寫入了2015版《大氣污染防治法》中;2015年開始試行的《揮發性有機物排污收費試點辦法》,石化行業和包裝印刷行業作為試點行業;隨后北京、上海、廣州等14省相繼發布了地方揮發性有機物排污收費細則;在石化行業開展泄漏檢測與修復技術改造,并限時完成加油站、儲油庫、油罐車的油氣回收治理;

2016年,《重點行業揮發性有機物消減行動計劃》規定,到2018年,工業行業VOCs排放量比2015年消減330萬噸以上;

2017年,在《“十三五”揮發性有機物污染防治工作方案》中明確提出了,到2020年,建立健全VOCs污染防治管理體系,實施重點地區、重點行業VOCs污染減排,排放總量下降10%以上。此外,多地政府也出臺了針對本地區及不同行業的VOCs減排工作方案。

石化行業VOCs治理技術

石化企業VOCs排放源主要來自石化裝置設備與管閥件泄漏、各類貯罐的呼吸、裝置尾氣、油品裝運揮發、廢水處理系統逸散等無組織排放。因此對于石化行業VOCs治理技術主要分為源頭、過程控制和末端治理。源頭、過程控制包括改進工藝更換設備和防治泄露為主的預防措施,如泄露檢測與修復(LDAR)技術;末端治理又可分為回收技術和銷毀技術。

泄漏檢測與修復技術

泄漏檢測與修復(LDAR)技術是在常溫下實行,采用固定或者移動檢測設備(包括光離子化、非分散紅外等)對化工企業生產中可能會產生VOCs泄露的設備或空間源進行定期監測,來確認是否存在發生泄露的設備,最后通過修復超過超出一定濃度的泄露處,從而達到控制原料泄露對環境造成的影響。

回收技術

回收技術的目的是資源循環利用,主要方法有冷凝法、吸收法、吸附法等。當VOCs組分比較單一且具有回收價值時,采用冷凝法回收VOCs具有明顯經濟優勢;吸收法是利用氣體溶解度的不容,使氣態污染物轉入液相,主要適用于大氣量和中等濃度的有機廢氣處理;吸附法原理是廢氣與多孔固體接觸,其中氣態污染物分子被微孔表面捕集,主要適用于中低濃度和高通量VOCs的回收。它具有高去除效率、低能耗和工藝成熟等優點。缺點是吸附劑的容量較小,吸附劑消耗大,設備龐大,費用較高。

銷毀技術則是通過不同的化學反應,將VOCs轉化為其他無毒無害物質排出,達到減排的目的。傳統的銷毀技術主要指燃燒技術,近年來發展起來的新技術包括等離子體技術、生物處理技術等技術。

燃燒技術

燃燒法又可分為直接燃燒和催化燃燒。直接燃燒是把VOCs中可燃的有機物組分當作燃料直接燃燒,溫度一般在1100℃左右。催化燃燒添加催化劑,使其需要更少的停留時間和更低的溫度,但由于VOCs中存在較多雜志易引起催化劑中毒,因此催化燃燒在應用有一定程度的限制。

低溫等離子體技術

低溫等離子體技術治理VOCs的主要原理是在較高的電場強度下,利用介質放電產生的等離子體以極快的速度反復轟擊廢氣中的氣體分子,去激活、電離和裂解廢氣中的各種成分,破壞VOCs分子的結構。通過氧化等一系列復雜的化學反應,使復雜大分子污染物轉變為一些小分子的安全物質,如CO2、H2O、CO和NO2等。

生物處理技術

生物處理技術是利用微生物氧化、代謝、消化等過程,對有機物進行自然分解、降解,最終轉化為CO2和H2O。最早是應用于廢氣脫臭,而隨著對VOCs治理技術研究的不斷深入,該技術逐步被應用于揮發性有機污染物的治理領域。生物處理技術按照工藝科分為生物洗滌技術、生物過濾技術和生物滴濾技術等,其對應的處理裝置分別為生物洗滌塔、生物過濾池和生物滴濾塔等。

不同化工企業中VOCs組成成分、濃度和氣體流量均不同,因此在處理技術的選擇上需靈活運用。而且化工企業在生產過程中產生的VOCs均以混合物的形式排放,由此采用組合治理技術,既能實現污染物的達標排放,同時降低了污染治理的費用。

國外VOCs治理經驗

我國在VOCs治理方面起步比較晚,像美國早在1990通過的《清潔空氣法修訂案》中要求采取嚴格措施,至2000年降低70%VOCs排放量。此后還制定了《新污染源行為標準》,規定了VOCs排放限值等,先后頒布和實施了VOCs污染控制法律法規,在這方面積累了先進的經驗。通常,美國VOCs治理常用的方法有燃燒技術和吸附技術。

直接燃燒法特別適用高濃度低風量地區的VOCs廢氣,應用廣泛。一般直接熱力燃燒器的處理風量在0.24~24m3/s。最適合的進口濃度為1500~3000×10-6(體積分數,下同),該濃度范圍可以保持反應器維持在高溫并且不需要添加額外的燃料。換熱燃燒法則適用于0.24~24m3/s的氣流。蓄熱燃燒法適用于治理濃度小于1000×10-6、風量大于2.4m3/s的VOCs廢氣。該法的處理風量范圍在2.4~240m3/s之間,適于濃度小于100×10-6的氣體。

吸附技術可將VOCs濃度從400~2000×10-6降低至50×10-6,處理廢氣的濃度范圍在20×10-6到1/4爆炸濃度極限之間,風量大于2.4m3/s。常用的吸附劑有活性炭、有機聚合物、沸石等?;钚蕴康母鼡Q頻率是6個月至5a,雖然活性炭的更換頻率比沸石和有機聚合物高,但價格便宜,因此應用相對廣泛些?;钚蕴康脑偕鷾囟仁?18~318℃,再生后的吸附容量約為初始吸附容量的50%。通?;钚蕴课窖b置后還可以連接燃燒/催化燃燒反應器或者冷凝器進一步降解或回收VOCs。

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