VOC廢氣治理的實際應用

王 孟，常寅杰

（華能（天津）煤氣化發電有限公司，天津 300452）

華能（天津）煤氣化發電有限公司酸性氣處理工藝選用的是LO-CAT硫磺回收技術。LOCAT硫磺回收技術是以水作介質，利用可再生的鐵離子絡合物催化劑的液相催化氧化法來回收硫磺的一種技術。由于它在常溫和常壓下進行操作，不能對氣體進行高溫焚燒預處理。因此再對多種不同氣體中硫化氫轉化成固體硫磺處理時，氣體中所含有的其他氣體，如苯胺類、三甲胺、甲硫醇、甲硫醚等污染廢氣不會參與系統反應。這些氣體直接從尾氣排空口排入大氣，對大氣造成污染。因此需要對這部分排放氣體進行處理。本文通過我廠在吸收氧化塔排放氣上做出的VOC廢氣治理改造，探究VOC廢氣治理在氧化塔排放氣上的實際應用。

1 酸性氣處理工藝及存在問題

我廠酸性氣來源主要分為三個部分，即來自MDEA脫硫產生的酸性氣2000m3/h，主要成分硫化氫。來自合成氣凝液氣提系統和酸性水的氣提系統的酸性氣共500m3/h，主要成分氨氣。這些酸性去全部進入吸收氧化塔內進行反應，由于塔內反應參與氣體主要是硫化氫和部分氨氣，導致了還有部分氨氣和異味氣體排入大氣。甚至還有在進行硫磺濾餅制作時，硫磺中所夾帶的有機揮發氣體通過真空泵排放氣進入大氣。經排放氣測量，排放氣中含有氨氣、苯胺類、三甲胺、甲硫醇、甲硫醚等污染廢氣，這些氣體濃度到達一定數值后，就會使人在周邊聞到臭味。為了滿足環保要求，凈化排放氣周邊空氣，我廠經多方面調查研究，針對我廠實際進行了吸收氧化塔排放氣VOC治理改造。

2 VOC廢氣治理改造

2.1 增加水洗系統

水洗系統主要構成部分有水洗塔、循環泵、引風機。該工藝對廢氣的處理量與水洗塔體積和水洗循環量呈正相關關系，能同時處理多種惡臭廢氣，且祛除效率很高。綜合考慮本次尾氣處理包括吸收氧化塔和真空泵兩個氣體來源、將來可能面臨的高負荷運行情況以及經濟性等諸多因素，經現場工程測算本次尾氣處理裝置總處理風量設計為15000m3/h。吸收氧化塔R-5101R-5201的尾氣及真空泵排氣進入水洗塔后，廢氣中的污染性可溶解性臭味氣體溶于水中，而高濃度的惡臭氣流處理效果取決于惡臭氣體在化學溶液中的溶解度，采用特質填料的水洗塔相較于常規水洗塔具有比表面積大、孔隙率高、阻力小、潤濕性能好等優點，這樣就大大除去了可溶于水的污染物。塔頂噴淋經特制噴嘴霧化后的液相均勻噴淋在固相填料上，由上而下在填料的空隙中流過，并潤濕填料表面形成流動的液膜。廢氣在引風機作用下自下而上穿過填料層，與液膜逆向接觸發生傳質過程，廢氣中的污染物質在固、液、氣三相交互作用下得到去除。

凈化后的廢氣從塔頂排出，水洗塔內的水經多次循環利用（設置循環泵）后，最終送到現有污水處理單元進行處理和再次利用。經現場實際運行測算，在廢氣氨含量300mg/m3時，水洗塔的廢水排放量不大于18m3/d，且廢水排放量隨廢氣氨含量的降低近似等比例下降。本系統可以通過調節加藥量和溶液的循環量來適應廢氣流量和濃度的變化，因此具有操作簡單、便于調節，設備少，流程短等諸多優點。

2.2 增加UV光解催化氧化箱

光催化降解可在常溫、常壓下處理多種VOC廢氣，處理成本相對較低。降解速率受吸附效率和光催化反應速率的影響。經水洗塔水洗后的廢氣經除霧器進入UV光催化氧化箱進行光催化氧化處理。這一過程主要分為兩個階段：第一階段采用波長為185nm的紫外光對廢氣進行照射，被照射的廢氣就會裂解為多種小分子物質，同時產生水和二氧化碳，因為經高能紫外光照射還會產生大量的臭氧，臭氧的強氧化性又能將硫化氫、氨氣、甲硫醇和烴類化合物等物質分解為小分子物質；第二階段采用波長為254nm的紫外光對上一階段的的廢氣進一步氧化分解，處理后的廢氣臭氣濃度低于1500（無量綱）。

2.3 增加活性炭吸附箱

活性炭吸附處理主要作用過程為“吸附—氧化反應—再吸附”，而不單純是簡單的物理作用，廢氣經UV光催化氧化箱氧化作用后，被分解為大量的小分子物質，與附屬產物臭氧、活性氧、羥基自由基等活性基團一起進入活性炭吸附箱，很快被多孔結構的填料吸附于其表面及內部孔隙中，而這種多孔結構不但增加了吸附效果，而且還能為進一步的氧化增大反應表面積，小分子物質與臭氧、活性氧、羥基自由基等活性基團發生反應，被進一步氧化分解為CO2、H2O等無污染物質，活性炭表面空間得到釋放，又能夠繼續吸附污染物質。經活性炭吸附后的氣體由引風機送至距地面38m高點排放，最終排放的廢氣臭氣濃度低于500（無量綱）。

3 VOC廢氣治理應用效果

吸收氧化塔排放氣在增加水洗、UV光催化氧化、活性炭吸附等一些列VOC廢氣治理改造后。前后數據取見表1。

表1 廢氣處理前后污染氣體排放濃度對照表

由工程實測結果表明，廢氣經過處理后排至大氣，符合《天津市惡臭污染物排放標準》(DB12/059-1995)、《工業企業揮發性有機物排放控制標準》 （DB12/524-2014）及《大氣污染物綜合排放標準》 （GB16297-1996）等國家強制性標準和行業標準。說明了VOC廢氣治理在吸收氧化塔排放氣上的應用可行性。