瀝青儲運過程廢氣治理技術研究

何中秋

摘 要：瀝青從生產、儲存到運輸的整個過程都會排放大量有毒有害廢氣，但傳統的瀝青治理只注重生產階段，在儲運過程中沒有加強廢氣治理。基于此，文章將從瀝青儲運過程中廢氣的影響出發，研究瀝青儲運過程廢氣治理和抑制技術，以期為瀝青儲運過程廢氣的有效治理提供參考。

關鍵詞：瀝青廢氣;儲運過程;治理技術

中圖分類號：TU57 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1064（2021）12--03

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.12.038

在我國環境保護、節能降耗的政策方針下，環境治理達到了前所未有的新高度，因此，要從多方面、全方位地考慮并實踐治理措施，而瀝青從加工生產到儲運的過程中都會產生廢氣，加強儲運過程的廢氣治理已經刻不容緩。

1 瀝青儲運過程廢氣的影響

瀝青廢氣治理主要分為兩個階段。前一個階段是從廢氣產生的源頭治理，也就是在生產環節通過先進的技術工藝、材料設備、科學管理，增強對瀝青廢氣排放的治理控制。后一個階段則是在存儲和運輸過程中控制，盡可能消除瀝青廢氣。前期階段雖然是治理廢氣的最佳方式，但受限于人員、技術、設備等條件，很難完全消除廢氣，仍然有20%～40%的廢氣排放存在，這就要求在瀝青儲運過程中進行有效治理。

瀝青的特性決定了其在儲運過程中多以高溫恒溫儲罐為主，而在加熱高溫條件下，瀝青分子會與氧氣發生平行順序反應，即裂解和縮合反應。裂解反應是瀝青產生煙氣的主要原因，這些煙氣排放后會與大氣中的成分發生光化學反應，增加污染氣體和地表臭氧濃度，造成環境污染。瀝青煙氣本身也會刺激人體，使人產生頭痛、心悸、視力模糊等癥狀，威脅人體健康，因此，加強瀝青儲運過程的廢氣治理勢在必行。

2 瀝青儲運過程廢氣治理技術

瀝青廢氣主要以粒徑在0.1 μm～1.0 μm的霧粒、VOCs為主，在生產制造中以成熟的VOC治理技術為主，在儲運過程中要結合儲運的特點采取相應的治理技術。現階段，瀝青儲運過程廢氣治理技術包括低溫柴油吸收法、三級冷凝法、堿液脫硫法、活性炭吸附法等技術。

2.1 低溫柴油吸收法

低溫柴油吸收法采用低溫柴油吸收、脫硫與烴濃度均化、蓄熱氧化技術的聯合配置，通過專門的設備裝置治理廢氣。整個廢氣治理裝置包括壓縮機、低溫柴油吸收塔、制冷集成系統、脫硫反應器、蓄熱氧化反應器等，如圖1所示。

瀝青儲運過程中，利用低溫柴油吸收的廢氣治理工藝流程從廢氣提壓開始，進入低溫柴油吸收和脫硫設備中處理，經過冷卻降溫吸收，在壓縮機和富油泵的驅動下進行柴油儲罐。低溫柴油可以吸收大量油氣并脫除部分硫化物和氫化物，廢氣在脫硫處理后進入氫濃度均化罐中進行濃度均勻化處理，這時廢氣總烴濃度可降至4 000 mg/m3以下，再進入三床蓄熱氧化反應器進行高溫氧化處理，在800 ℃左右的氧化室內使廢氣中的污染物氧化為二氧化碳和水，最后經由排氣筒排放至大氣中，實現有效治理。此裝置的優勢在于其溫度可以滿足反應要求，在正常運行過程中無需補充熱量，只有開車階段才會加熱[1]。

此裝置在處理中可配有壓力、溫度、流量、VOCs濃度等監控儀表系統，在質量安全方面可設置VOCs濃度超高停車保護系統，而在運行中也需考慮儲運的穩定性和便捷性，可以通過信息化系統控制。從實踐經驗看，此方法可以控制瀝青濃度，油氣回收率達到70%，苯、甲苯、二甲苯去除率接近100%，基本實現了VOCs的極限排放，凈化氣各項指標遠低于相關排放標準。不過，此裝置閥門切換頻次較高，對密封和耐腐蝕性要求嚴格，需要密封性能好、耐高溫、耐腐蝕的閥門作為支撐。

2.2 三級冷凝法

瀝青儲運過程中廢氣治理的原理，是利用相關裝置將廢氣中的VOCs等有毒有害物質分離出來，使氣體排放符合規定，并在此基礎上將回收的油氣再次利用。相比低溫柴油吸收法，三級冷凝法更為簡單。

在整個裝置中，所有設備皆處在同一區域，先將瀝青中的苯和水通過一級冷卻至8 ℃左右，凝集進入收集罐當中，然后在二級冷卻處理中將水和油的混合物冷卻至﹣30 ℃，5 ℃時苯就會凝固，在﹣30 ℃狀態下，可以回收99%的苯，將水汽和苯冷凍晶體回收至收集罐，而油氣在﹣30 ℃狀態下會呈現液化態，90%的油氣也可以收集。其余油氣和苯則進入三級冷凝器，將溫度降至﹣80 ℃，油氣包含的烴基本液化，也可收集。經過三級冷凝之后的氣體等待回溫或加熱至10 ℃左右便可排放，之前收集的氣液可以用于壓縮機加熱作用，可以提高治理效率并降低能耗。

三級冷凝法的優勢在于其能耗較為理想，苯和油氣混合的處理較好。三級冷凝法的關鍵是制冷劑的選用，一般來說，一二級制冷多使用丙烯作為制冷劑，三級則使用乙烯作為制冷劑。在運行過程中，要對相關設備進行除霜處理，通過增加系統壓降或降低盤管傳熱，減少凝結。不過，三級冷凝法實際運用效果并不理想，以VOCs為例，其回收率為83%～85%，出口位置非甲烷總烴濃度為32 g/m3，不符合國家排放標準。這是因為當前國內排放指標要求極為嚴格，三級冷凝法在瀝青儲運過程中的廢氣治理上存在設備、技術問題，出現故障時，維修改造較為困難，很多設備都是帶病運行，難以滿足排放要求，因此，需要與其他技術方法配合，或是在瀝青生產階段進一步加強相關污染物的治理[2]。

2.3 堿液脫硫法

堿液脫硫法利用瀝青廢氣中能夠溶于堿液的硫化物性質處理污染物質，實現對相關硫化物的回收利用。一般來說，堿液脫硫法的裝置系統會增加堿液與廢氣的接觸面積，提高吸收效率。其運作流程較為簡單，在廢氣經過壓縮機排入堿液裝置中，兩者相互接觸發生反應，從而實現脫硫。不過，堿液脫硫法受限于瀝青的高溫儲存條件，為保證安全，通常會增加運行成本，與其他處理技術一同使用。

2.4 活性炭吸附法

活性炭吸附法多用于工業廢水處理，在瀝青廢氣上也有一定治理效果，通過小顆粒或多孔物質對瀝青廢氣中的微粒進行濃縮富集，達到廢氣治理的效果。活性炭吸附裝置較為簡單，以吸附塔和吸收塔為主，配以吸收劑供給、真空泵等，如圖2所示。瀝青廢氣進入吸附塔后與其中的活性炭接觸，之后便會通過吸附塔排放，中間無需其他過程[3]。

活性炭吸附的關鍵在于吸附劑的選用，要具有較強的吸附能力，還需滿足瀝青儲運過程中的高溫環境，在經濟成本上也應考慮重復利用的次數，目前活性炭、煅后焦、氧化鋁等吸附劑都可運用在瀝青廢氣治理中，具有良好的吸附效果。但是，活性炭吸附法在瀝青儲運過程中存在一個問題，尤其是在運輸階段，由于活性炭吸附需要良好的接觸面積和吸附時間，如果儲運時間較短，活性炭吸附的效果不理想，廢氣與吸附劑的富集接觸不到位，吸附能力無法充分發揮。

2.5 燃燒處理技術

燃燒處理的基本原理就是通過利用揮發性有機物的可燃性使其充分燃燒殆盡，將瀝青廢氣收集或送入專門的燃燒室內，并設定適宜的溫度以及過量空氣，使其發生燃燒，從而將揮發性有機物分解為水和二氧化碳。燃燒處理常與吸附催化一同進行，能夠針對低濃度、大風量的低溫低揮發性有機物，雖然極大地減少廢氣處理的時間，但是對于輔助燃料方面有著一定要求，能耗投入并未顯著降低。

2.6 生物降解處理技術

生物降解處理瀝青廢氣沒有任何副產品或新的污染源產生，其原理是在水、微生物和氧氣的作用下通過微生物代謝分解氧化污染物，實現凈化氣體的目的，此種方式在發達國家的瀝青廢氣治理中已經得到廣泛應用。

生物降解包括濾池法、滴濾池法和洗滌法。濾池法屬于生物膜處理方式，主要針對異戊烷、丙烷、乙醇等特定烷烴類化合物;滴濾池也屬于生物膜處理，在反應裝置中發生吸收和講解，與濾池法相比相關條件更容易控制，對各類廢氣都有著顯著的處理效果;洗滌法屬于活性淤泥處理方式，瀝青廢氣從生物洗滌設備底部進入，與填料液體接觸后排出，污染物便會被液體吸收。此方法可以通過控制調節噴射方式提供專門的液體，處理多種污染物都有著良好的適用性。

生物降解處理的優勢在于化學過程簡單、無二次污染、吸收后還可以循環利用，技術和設施也較為簡單，在投入和維護上比較方便。缺點在于面對復雜混合類的廢氣污染物時生物處理難以徹底，生物降解效率直線下降，只有針對瀝青廢氣的特點設計才能有效處理，這使得生物降解難以大規模應用，只是在面對特殊瀝青廢氣時才有高質量的表現[4]。

3 瀝青儲運過程廢氣抑制技術

3.1 改性技術

廢氣抑制技術是在瀝青廢氣治理前處理廢氣，可以運用在瀝青儲運過程中，對于鋪路施工中產生的瀝青煙氣也有一定的抑制效果。改性技術就是通過向瀝青煙氣中加入添加劑抑制瀝青，實現較好的凈味抑煙效果。這些添加劑與瀝青廢氣中的部分微粒、硫化物發生反應，生成不易揮發的物質，達到抑制瀝青廢氣的效果。

例如，Bitufresh瀝青凈味劑、SBS改性劑等就是將小分子物質固定，實現抑煙效果。一般來說，在瀝青廢氣治理中會使用多種添加劑，以避免單一添加劑對瀝青的影響[5]。

3.2 溫拌技術

瀝青廢氣治理的關鍵在于其中的有毒有害物質，高溫加熱是使這些物質揮發的重要原因，瀝青本身無法消除這些物質，可以通過降低溫度抑制煙氣揮發。通過溫拌瀝青混合料的拌和，可以使瀝青廢氣減少30%以上。現階段，我國公路建設中的瀝青路面逐步使用溫拌瀝青混合料進行施工。不過，在瀝青儲運過程中的拌和及抑制溫度仍然存在技術難點，需要進一步研究。

3.3 乳化技術

乳化抑制與堿液脫硫法類似，是將瀝青中微小的顆粒溶于帶有乳化劑的水溶液中，通常與溫拌技術一同使用，在降低溫度的同時抑制煙氣排放，但是其在路面瀝青使用上并不理想。

3.4 物理凈化

通過改良瀝青儲罐結構增設煙氣收集或處理裝置是一種簡單且便捷的方式。常與冷凝過濾處理方法一同使用。在瀝青儲罐口處布置羅茨風機，并將瀝青儲罐通氣孔與瀝青煙氣收集通道相互連接，在冷凝過濾吸附處理以及羅茨風機的負壓作用下，瀝青煙氣便會得到收集，從管道進入冷凝吸附凈化處理裝置，經處理過后的瀝青煙氣會被再次排入到瀝青攪拌缸內，調整儲罐結構能夠便于廢氣處理技術的應用，通過組合的方式高效處理瀝青廢氣，可以降低瀝青廢氣的排放。也可以在攪拌缸放料口安裝收塵罩，將攪拌缸放料口半封閉處理，并在收塵罩內設置管道，將管道與瀝青攪拌設備的除塵系統相連，在工作時，攪拌缸內的瀝青煙氣及粉塵便會隨著氣體流動通過煙道排入除塵設備當中[6]。

4 結語

在瀝青加熱升溫、使用及儲存的過程中，會在瀝青攪拌設備、瀝青儲存罐口等處散發大量瀝青廢氣。如果瀝青廢氣得不到有效處理，會造成環境污染，嚴重影響了工人的身體健康。嚴格控制瀝青廢氣，對瀝青廢氣進行凈化治理，使其排放滿足環保要求和健康要求具有重要意義。

因此，要借鑒先進科學技術，加強對瀝青廢氣處理方法的研究，瀝青在儲存運輸階段生成的廢氣依然要結合生產階段瀝青廢氣治理的方式優化和改良，分析現階段儲運過程瀝青廢氣治理和抑制方法，可以深入了解各類治理技術的優缺點，通過多種治理技術結合與進一步研究改良，充分發揮廢氣治理效果。

參考文獻

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[2] 周志華.大型煉廠油品罐區VOCs治理設計[J].遼寧化工，2018，47（9）：966-968.

[3] 張磊，宋長軒，張勇，等.乙烯廠裂解汽油直送實現VOCs減排流程探討[J].石油化工安全環保技術，2018，34（1）：61-64.

[4] 王立麗.高效瀝青加熱器在瀝青生產及儲運中的應用[J].石油瀝青，2021，35（3）：40-44.

[5] 孫希剛.瀝青攪拌設備瀝青煙氣凈化處理的研究[J].工程機械與維修，2018（4）：58-59.

[6] 王偉.煉廠儲運過程中VOCs治理技術應用與研究[D].青島：中國石油大學（華東），2017.