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mayi1999

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[交流] 挥发性有机气体高效回收及环保处理技术

一、概述
   由于历史原因，我国制造行业（包括石油、化工、建材、机械、家具、汽车、储运等）均存在挥发性有机气体（VOCS）污染源，以前的环保法规要求较低，2008年环保法规首次要求排放尾气VOCS含量小于15g/m3， 2017年7月1日起，环保法规要求排放尾气VOCS含量小于100mg/m3，随着国家环保要求的提高，未对污染源进行有效治理，排放未达到要求的企业将面临关停。
二、国内外挥发性有机气体回收及处理技术现状
   目前贵内外对挥发性有机气体（VOCS）处理技术主要分两大类：一是回收技术（图1），二是销毁技术（图2）。回收技术主要有吸附技术、吸收技术、冷凝技术、膜回收技术等四种类型，销毁技术主要有焚烧技术、生物降解技术、光催化降解技术、等离子技术等。
   吸附技术是采用分子筛、活性炭等吸附剂对挥发性有机气体进行吸附，该技术存在吸附塔流道短路、吸附剂局部快速饱和、吸附流道堵塞、吸附剂失效等问题，同时产生大量的次生污染（失效吸附剂为固体危废）。
   吸收技术是采用高沸点液体吸收剂对挥发性有机气体进行喷淋溶解吸收，该技术存在选择性差、回收效率低、效果差、溶液易饱和等问题。
   冷凝技术是采用换热设备将挥发性有机气体冷却到该气体的露点以下成为液体进行回收。现有的冷凝技术存在能耗高，收率低等问题。
   膜回收技术是采用微孔膜对挥发性有机气体进行选择性穿透，再冷凝成液体回收。该技术需要一定压力，微孔膜在交变压力下极易开裂或扩孔，同时有机膜在时效影响下极易老化，存在使用周期短，运行成本高等问题，而且也产生二次污染，老化的有机膜为污染源。
   销毁技术是为了确保气体排放达标而配套的技术，该技术在处理过程中具有其他气体排放和产生二次污染等不足。
而我国企业现采用的处理技术是将以上技术糅合拼凑在一起，主要代表有海湾环境科技（活性炭吸附+喷淋吸收+离子焚化）、德国博斯格（喷淋吸收+膜吸收）、洛阳普瑞曼（冷凝+活性炭吸附）、美国ECP公司（深度冷凝）等组合技术，均存在投资较大、运行成本较高、排放标准低、存在次生污染等不足，现有的处理技术投资水平基本保持在一立方每小时排放尾气需要1万元左右的设备投资。据了解，目前国内外尚无任何技术装置能将排放尾气处理到VOCS含量小于100mg/m3并能长周期运行的案例。
三、挥发性有机气体高效回收及环保处理技术
   1、技术原理
      挥发性有机气体高效回收及环保处理主要采用常温冷凝+二次吸收液吸收原理，通过独特的特殊结构，使排放尾气得到充分冷凝及吸收，同时吸收液得到再生，确保经处理的尾气VOCS含量小于80mg/m3，低于国家新标准。
工艺原理图（图3）。
      2、系统组成
      挥发性有机气体高效回收及环保处理主要由尾气收集系统、制冷系统、冷凝回收系统、环保处理系统、自动控制系统及配套工艺管线组成。
      尾气收集系统：主要由风机及安全保护装置组成，主要作用是确保收集管线处于微负压状态，避免尾气收集泄漏及憋压引起前端设备损坏。
   制冷系统：主要提供冷源对有机气体进行冷却液化。
   冷凝回收系统：主要对液化后的混合物进行高效分离收集再利用。
   环保处理系统：主要对经一次净化后残留的有机气体进行深度净化，确保排放尾气达到排放标准。
   挥发性有机气体高效回收及环保处理工艺流程图（图4）。
   3、工作原理
   尾气收集系统：当装置（槽车装车、储罐、生产装置）出现尾气排放状态，尾气管线压力大于500Pa（微低压），风机自动启动，对尾气管道进行抽风收集，当管道压力为-3000Pa（微负压）时，风机自动停止。当管线压力大于5000Pa，安全装置打开，收集系统自动警报。
   制冷系统：当一级分离器温度大于8℃，冷水机启动冷水循环，当水温高于6℃时冷水机启动制冷，当水温低于3℃时制冷停止。当分离器温度低于5℃时冷水机停止运转。
   冷凝回收系统：风机启动的同时，泵1、3同时启动，冷凝液经泵及强冷器进入油气混合器对装置尾气进行混合，然后经两级分离器进行分离。装置尾气里的有机气体经冷凝液吸收后进入冷凝液罐，一次净化后的尾气进入二级油气混合器。当冷凝液罐液位高于高限时，泵2启动将回收的液体输送到储存罐（或成品罐），当液位到底限时泵2停。
      环保处理系统：泵2将液态吸收剂由再生器输送到强冷器进入再到二级油气混合器，吸收剂与一次净化后的尾气混合后，将残余的有机气体充分吸收，再经分离器进入再生器，吸收剂里面的有机气体在真空状态的释放，有机气体由再生器顶部进入真空泵，再输送至一级分离器进口，吸收剂由再生器底部回泵2形成循环。
      4、技术特点及优越特性
      安全性高：装置尾气管道为常压、低温状态，同时隔绝燃爆条件；流道畅通，无阀门等隔断机构；
      占地面积小：比同类技术设备少，流程短，节约占地至少一半以上。
      设备投资少：约为国内现有设备投资1/3~1/2。
      运行成本低，经济效益高：制冷系统为普通冷凝，温度范围为3~8℃，制冷能耗低；吸附剂为液体剂，直接再生，无损耗。无人工成本，无辅材损耗成本，无次生污染物处理成本的状态，只有电耗成本，因此运行成本低。同时可回收大量的液态有机液态高标准成品，减少生产及运营损失，避免污染，创造可观的经济效益及社会效益。
      运行周期长：整套装置无交变压力、无交变温度、无饱和状态，无堵塞状态、无短路状态，动设备少，无高要求工艺条件，因此可实现无故障连续自动运行。
      排放标准高，无次生污染物：排放正常限值VOCS含量小于80mg/m3，最高限值VOCS含量小于10mg/m3，低于国家排放标准，并且，消除了国内现有技术存在次生污染的弊端。
四、该技术在各种领域应用工艺方案简介
   1、油品及化工储运：包括汽油、柴油、航煤、溶剂油、石脑油、润滑油、原油苯、酚、醇等（图5）。
   工艺方案技术特点：
本方案特点主要在于将多个储罐有机气体管线与装车排放有机气体管线相连，装车时，储罐吸气与装车排气达到平衡，充分利用了撬装式挥发性气体高效回收及环保处理装置在出现排气波动状况时自动运行的工作原理，可大幅度降低运行能耗。
   2、炼油化工装置生产：包括重整、加氢、裂化、减水剂反应等（图6）。
   工艺方案技术特点：
   本方案特点主要在于长周期确保达到高标准环保排放的同时，回收大量的纯净高标准液态有机物，该有机物可直接回用，不需要再次处理加工，直接避免生产损耗。
   3、工业厂房：包括橡胶成品压铸厂房、泵房、压缩机房、操作室、中控室等（图7）。
   工艺方案技术特点：
   本方案特点主要在于长周期净化工作环境的同时，能回收液态有机物并改善工作环境的温度，代替空调制冷，降低企业运营能耗。

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