化学工业VOCs排放处理

徐梦

摘要：为强化挥发性有机物排放治理工作，严格控制无组织排放标准，切实减少VOCs排放，推进化学工业挥发性有机物无组织排放转化为有组织排放，保护环境、维护人体健康;在本文中主要描述化学工业尾气处理方法和相关要求。

关键词：无组织排放;有组织排放;VOCs

1、目标

随着现代化学工业迅速发展，国家对环境污染越来越重视，国家陆续出台相关环保政策，落实企业挥发性有机物排放治理工作，严格控制尾气排放标准，切实减少VOCs排放，推进化学工业挥发性有机物无组织排放转化为有组织排放，保护环境，维护人体健康。

2、基本概念

1）化学工业：化学工业包括精炼石油产品制造（251）、化学原料制造（261）、农药制造（263）、涂料、油墨、颜料及类似产品制造（264）、合成材料制造（265）、日用化学产品制造（268）、医药制造业（27）、化学纤维制造业（28）等行业。

2）挥发性有机物：本文中的挥发性有机物是泛指沸点低，密度比空气小，受热易分解的有机物总称。

3）有机物就地排放：指挥发性有机物不经过排气筒直接无规则就地排放。

3、化学工业VOCs来源

3.1原料储存和运输环节

1）与物料性质不匹配的储罐类型;2）储库、料仓未完全密闭;3）涉及VOCs 物料转移和输送过程未密闭;4）物料装载不符合操作规程等。

3.2生产环节

1）泵、压缩机、阀门、开口阀或开口管线、气体/ 蒸气泄压设备、取样连接系统。2）生產环节废气未全部收集。（VOCs 物料的投加和卸放、化学反应、萃取/ 提取、蒸馏/精馏、结晶、离心、过滤、干燥、配料、混合、搅拌、包装、移动缸及设备零件清洗、研磨、造粒、切片、压块、分离精制后VOCs 母液收集、真空排气、循环槽（罐）、焦化生产冷鼓、库区焦油各类储槽及苯储槽等环节）。3）废水储存、处理设施等。

4、排放标准

企业厂区内VOCs无组织排放监控点浓度执行特别排放限值，可参考《石油化学工业污染物排放标准》（GB31571-2015）、《挥发性有机物无组织排放控制标准》（GB 37822-2019）等，对有地方标准的，在满足国家排放标准的前提下还应满足地方排放标准。

5、尾气处理

早期企业内产生的尾气大多采用无组织就地排放，随着国家环保部门对尾气排放管控加强及人员环保意识提高，企业逐步将尾气无组织排放转变为有组织排放。目前常用废气治理工艺多为冷凝、吸附、吸收、燃烧、过滤、生化等。涉及的设备有冷凝器、吸附罐、吸收塔、焚烧炉、除尘器、过滤器及洗涤塔等。

5.1废气治理方式选择

1）对一些浓度比较低或者流量比较大的废气，可采用市场比较常见的活性炭成套吸附技术，从而达到废气治理的目的;2）对于一些高浓度的废气，可采用物理化学处理方法，比如溶剂回收技术等;3）若排放的废气出口温度比较高，需要先冷凝降温后再根据废气成分合理选择净化方案;4）对溶于水的废气有机物，优先利用水吸收技术，可最大限度的吸收废气;5）不溶于水的废气有机物，可以先通过生物化学方法预处理，再根据预处理产物选择水吸收或者其他方案，禁止立即采用水或水溶液喷淋吸收处理。

化工企业千差万别，生产工艺与众不同，排放的尾气成分自然各不相同，企业需根据自身特点选择合理的处理工艺，涉及高危行业安全设施设计必须委托有资质的环保设计单位进行相关设计，安全设施必须与主体工程同时设计、同时施工、同时投入生产和使用。

5.2吸附装置要求

对水溶性尾气有机物，通常采用水处理和吸附相结合的工艺，但在进入吸附装置之前有机废气需满足以下要求：

1）尾气进入吸附装置前需对废气浓度进行检测，分析废气的主要成分，只有当废气有机物爆炸下限浓度低于它的爆炸下限，或者高于它的爆炸上限，才能进行初步吸附处理。

2）另外废气有机物含有的颗粒浓度应该小于设备所能吸附的最大颗粒直径。

3）对于有温度要求的吸附设备，管道温度必须严格控制，如果温度过高，超过设备所能允许的温度，将缩短设备使用寿命并对吸附效果产生严重影响。

4）对活性炭吸附装置，不同规格的活性炭吸附能力不同，在解析过程会释放大量的热，热量不及时处理，会引起火灾危害，所以在吸附罐设备上应设置温度指示、温度声光报警和联锁启动冷却喷淋系统等。

5.3识别气体混合物爆炸性环境

装置有机废气释放源比较多，如果根据每个释放点单个接入处理设施，管线布局投资较大，且末端处理设施不一定满足设备开口条件。通常将各释放点密闭收集后汇总到一根总管进尾气处理设施。

不同来源的尾气可能含有一定浓度的可燃性气体，当不同浓度的可燃气体混合后达到一定极限，常会引起混合燃气爆炸事故，就混合气体是否形成爆炸性环境，设计上通过借鉴《确定混合燃气爆炸极限的重要意义及计算方法》来定量计算评估爆炸性环境。

如果工厂排放的尾气成分比较单一，收集方案相对简单，但大多数企业排放的尾气成分很多，必须对混合气爆炸环境进行评估，不会形成爆炸环境的混合气根据现场管道合理布置，对于有爆炸环境的混合气必须单根管道分别收集排放。

5.4工艺设计要求

1）有机废气常具有挥发性，挥发至环境与点火源易引起火灾爆炸，设备要密闭操作，减少有机物挥发和泄漏。2）控制可燃物形成，采用惰性气体保护。3）废水储存、处理设施应在曝气池及其之前加盖密闭。4）储罐超压，呼吸阀、安全阀排放口密闭收集。5）尾气汇总到总管后，要有防止物料互串的措施，还要确定物料间不能发生反应或凝聚。6）尾气总管上需设置高低压报警，高高、低低压力联锁措施保护末端处理设备。7）在装卸设施上安装气相平衡线。8）对设备和管道组件密封处根据时间要求进行VOCs泄漏检测。9）化工固定顶储罐安装带阻火器的呼吸阀，呼吸阀排放量满足大呼吸和小呼吸，在选型上要符合API2000和SH/T3007-2014规范标准。10）设置可燃、有毒气体检测报警。11）消除点火源。12）控制尾气管道流速，防止静电。13）根据废气成分判断混合物毒性，合理选择管道材质，并进行气密性试验。14）尾气管线设置阻火器和消声器。15）根据工业金属管道工程施工规范（GB50235-2010）设计静电接地等。16）设置安全监控系统作为防治事故发生和减少事故损失。17）设置数据采集装置，实时监控排放浓度。

5.5处理能力

生产经营单位在改建、扩建过程中，可能会排放更多的尾气，对原有安全设施可能不能满足现有规模排放需求，那么就需要对现有设施进行核算判断处理能力是否满负荷，如果在役治理设施处理量已达到上限，需要新加安全处理设施，并根据规范要求进行相关设计。

5.6其他要求

1）可燃尾气排气筒高度不低于15m（因安全考虑或有特殊工艺要求的除外）;2）废气合并至排气筒，要求进行浓度检测，检测要求参考相关文献规范;3）对采样口应密闭或采用等效设施;4）根据工艺条件确认划分爆炸危险区域图，合理选用防爆电气设备。

6、结论

对有机物尾气处理，企业要加强安全管理，建立有效安全生产责任机制，加强企业员工培训教育，企业主要负责人要保证安全生产资金投入，严格执行建设项目“三同时”规定。

尾气支管汇入尾气总管前必须进行爆炸性混合环境评估，全厂尾气处理量应小于尾气设施设计能力;高空排放管应设置在线检测，严格控制排放标准，创建标准化企业。

参考文献：

[1]《江苏省化学工业挥发性有机物无组织排放控制技术指南》;

[2]《挥发性有机物无组织排放控制标准》（GB 37822-2019）;

[3]《石油化学工业污染物排放标准》（GB31571-2015）;

[4]《无机化学工业污染物排放标准》（GB 31573-2015）;

[5]《挥发性有机物无组织排放控制标准》（GB 37822- 2019）

[6]关于印发《重点行业挥发性有机物综合治理方案》的通知（环大气[2019]53号）