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发布时间:2021-06-03 16:50  浏览次数:
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VOCs治理从大气污染防治工作的“边缘”走向“中心”

近年来,我国大气污染防治力度不断提高,污染物控制范围逐渐扩大,从最早的传统煤烟型粗粒污染控制逐渐转变为以细粒、臭氧为特征的复合型污染控制.

研究表明,挥发性有机物(VOCs)对城市地区臭氧生成至关重要,是引起阴天和光化学烟雾的重要前物之一.

因此,VOCs管理从大气污染防治工作的边缘走向中心,成为重中之重.

1、吸附法,1罐区VOCs挥发现状和来源,吸附法利用气体混合物中不同物质在吸附剂上的选择性不同,通过改变温度和压力将污染物吸附到吸附剂上,达到分离污染物的目的.

该方法适用于质量浓度为500~10000mg/m3的大流量,具有一定回收价值的VOCs.

吸附法的工艺流程.

当废气污染物经过床层时,挥发性有机化合物迅速被吸附材料吸附,从而消除大部分挥发性有机化合物,然后排放到大气中.

活性炭作为吸附剂的成本低,氧化处理后的活性炭对极性VOCs有很好的去除效果.

吸附法的处理效果主要取决于吸附剂的性质,VOCs的种类、浓度和吸附系统的操作压力、温度、湿度等.

当工作环境中湿度较大时,活性炭对VOCs的吸附能力明显下降.

因此,吸附法适用于处理中低浓度、有回收价值的VOCs,同时具有能耗低、净化效率高等优点,但该法对工作环境要求严格,吸附剂只改变污染物的存在形式而不完全去除,吸附剂容易中毒,中毒后需定期更换和再生改善吸附法的关键是降低成本,减少二次污染.

延长吸附剂的寿命是降低吸附法成本的关键.

使用的吸附剂再生可以解决这个问题.

吸附剂在使用过程中同时吸收大量的水分,严重影响其吸附能力,因此在吸附过程前增加脱水装置也是延长吸附剂寿命的方法.

二次污染问题可以通过吸附法后连接催化燃烧等深度处理技术来解决.

2015年中国成品油的表观消费量为3.18亿t,比上年增加5.3%,按中国成品油贮藏中油气挥发系数约为0.8%,中国每年油气挥发损失约为25.44×106t,折合人民币约为127.2亿元.由此可见,油气回收具有巨大的经济价值和潜在市场.

罐区VOCs主要来自罐的大小呼吸、罐的排出、罐区的工作损失、动作密封和开口管道的泄漏、异常情况的损失等.

罐作为罐区最主要的VOCs排放源之一,主要有固定顶罐、内浮罐、外浮罐等.

2015年4月,中国环境保护部发布了《石油化工污染物排放标准》(GB31571-2015)和《石油炼制工业污染物排放标准》(GB31570-2015).

2、膜分离法、2VOCsVOCs源管理、膜分离法适用于有机溶剂的吸收,是利用不同的气体分子通过高分子膜溶解扩散速度的不同来分离的目的.

根据工作原理大致可分为蒸汽渗透、膜基吸收和气体膜分离等.

其中,蒸汽渗透是冷却的有机蒸汽直接通过膜分离,有机化学结构不受损害.

膜基吸收是指气液两相分别在膜的两侧,液相通常使用对有机废气有吸收效果的溶剂,增强了膜分离的效果.

气膜分离是利用压差的推动,使有机废气更快地通过膜单元分离.

Majumdar等采用两种不同的膜分离VOCs,处理效果好.

该技术从1970年代开始发展,90年代末在日本首次实际工业应用,用于汽油回收,随着技术的发展,也用于石油化工行业中乙烷、二氯甲烷、甲苯等有机物的分离回收.

该法适用于VOCs浓度较高的废气处理,多用于VOCs体积分数超过0.1%的废气处理,也常与其他技术联合使用.

采用膜分离法回收处理废气中的VOCs,具有流程简单、回收效率高、能耗低、无二次污染物等特点.

但是,在膜处理过程中,膜的寿命短,而且相对处理量少,在成本方面还有不容忽视的缺陷.

处理过程中,由于膜两侧压力差大,开发耐受性强的膜是膜分离法进一步发展的核心问题,清洗方便也是优质膜不可或缺的特性.

3、浮动罐源管理

在《石化行业VOCs污染源调查工作指南》中浮动罐VOCs排放主要分为边缘密封损失、浮动盘附件损失、壁挂损失、浮动盘接缝损失4个部分.

浮盘的选择和边缘密封对罐VOCs的排放有显着影响.

浮子一般分为浮子式和浮子式,由骨架、盖子、围板、量油管护筒、防旋风管、自动通气孔、过渡护筒、浮子单元和密封装置等构成.

浮子式各部分独立性强,但浮子下油气空间大,降低罐利用率的浮子式以箱子为浮子单元和密封装置,从根本上消除油气空间,阻止气液传质现象,其损失系数仅为浮子式浮子的1/6,浮子单元单一,粘结剂浸润剥离的危险浮盘边缘密封分为初级密封和二级密封.

初级密封包括泡沫饼式、液体镶嵌式、机械式和舌型密封.

泡沫料理式密封将弹性泡沫填充到橡胶料理中,使橡胶料充满环形间隙,达到密封效果,分为浸渍式和非浸渍式,其优点是技术简单,成本低,适应性强,罐形变化要求低,卡盘不易安装复杂,不耐磨,易破裂,使用温度为-20℃~80℃舌型密封属于弹性软密封,对材质要求高,工艺复杂,成本高,但安装简单,密封效果好,摩擦阻力小,对要求高可安装多层密封.

对于大型悬浮罐,为了进一步减少油气挥发,在第一次密封中安装密封装置,即第二次密封.

罐区VOCs的管理工作应从源、过程和终端同步开展,以源管理为主,最大限度地减少VOCs的排放,做好LDAR工作,及时发现和解决泄漏问题,设计完善油品储藏的全封闭系统.

4、固定顶罐源管理

浮盘边缘密封分为初级密封和二级密封.

初级密封包括泡沫饼式、液体镶嵌式、机械式和舌型密封.

泡沫料理式密封将弹性泡沫填充到橡胶料理中,使橡胶料充满环形间隙,达到密封效果,分为浸渍式和非浸渍式,其优点是技术简单,成本低,适应性强,罐形变化要求低,卡盘不易安装复杂,不耐磨,易破裂,使用温度为-20℃~80℃液体嵌入式密封与发泡菜相比,VOCs挥发量可减少95%,但不耐高温、高寒,破损后难以修理.

机械维护成本低,防火性好,能适应各种比重油品,但罐形变化要求高,适应性差,目前使用少.

舌型密封属于弹性软密封,对材质要求高,工艺复杂,成本高,但安装简单,密封效果好,摩擦阻力小,对要求高可安装多层密封.

对于大型悬浮罐,为了进一步减少油气挥发,在第一次密封中安装密封装置,即第二次密封.

初、二次密封之间形成一定的空间,罐分类信息结构缺点顶部结构与罐体采用焊接方式连接,顶部固定,拱顶罐和锥顶罐挥发量大,在固定顶罐的基础上,罐内再加上密封的平顶,一般与罐内液体接触成本高,内浮盘检查不方便,浮盘容易出现运行故障,边缘密封腐蚀严重的外浮顶是随着液位的升降而上下移动,与罐壁无焊接的罐顶不能抵抗风雪砂等环境破坏,油品混合杂质,容易损坏油品但是,长期服务后,第一次密封效果变差,VOCs逸散到第一次、第二次密封之间,容易达到爆炸极限,这里是雷击起火的主要部分,可以用负压法和氮法稀释.

胡海燕等认为,浮动罐的液下涂蜡器通过与浮动罐的可靠电连接可以代替现有的导电片,避免罐的二次密封放电,大幅度降低浮动罐的雷击事故,检测和维护方便,安全可靠.

刘铁川等人提出罐区可燃气体无线检测设备应用,检测准确率达90%~95%,解决了罐头初、二次密封间油气监测的难题.