赵枫

摘 要：丙烯腈装置采用英国BP公司的专利技术生产丙烯腈，原设计年生产丙烯腈5万吨。经过两次改造后，年生产能力进一步提高到8万吨。丙烯腈装置的生产工艺采用丙烯氨氧化技术，以丙烯和氨为主要原料，在催化剂的作用下，反应生成丙烯腈及其它副产品，之后经过急冷、回收、精制等工艺流程，得到高纯度合格丙烯腈产品。在回收过程中设置有丙烯腈吸收塔（T-103）。该塔主要将反应气中的有机物吸收下来，富含CO2、N2的尾气现场排放。该尾气的主要成分为氮气、水蒸汽及二氧化碳，同时含有一定量的一氧化碳、丙烯腈、丙烯及丙烷以及微量氢氰酸等。

关键词：VOCs;储罐;排放;环保

挥发性有机物（VOCs）是指沸点在50～260℃、常温下饱和蒸汽压超过70Pa（室温下）的有机化合物。它的组成极其复杂，常见的有烃类、醛类、苯类、氯代烃类、萘、二异氰酸酯类等。VOCs多有嗅味，表现出程度不同的毒性、刺激性，有些化合物还具有基因性毒性。VOCs能引起机体免疫力水平失调，影响中枢神经系统功能，出现头晕、头痛、嗜睡、无力、胸闷等自觉症状，还可能影响消化系统，出现食欲不振，恶心等症状，严重时甚至可损伤肝脏和造血系统，出现变态反应等。

1 VOCs治理势在必行

随着工业的高速发展，挥发性有机物（VOCs）在城市中产生的空气污染日趋严重，造成光化学烟雾、O3浓度升高、灰霾天气次数增加等民众关注度极高的环境问题。因而，挥发性有机物气体的排放越来越受到世界各地的普遍重视。

近年来石油化工企业事故频发，事故造成巨大的人员和经济损失，也造成了极大的社会影响。由于VOCs具有特定的高挥发性和无组织排放形式，其泄漏无法用肉眼觉察，因此一旦发生泄漏事故，常常会造成恶劣后果。

储罐、转运、泄漏和废水处理逸散等排放源，给企业带来了一定的经济损失，治理厂区VOCs排放实在必行。

2 VOCs治理方法探究

为顺应保护大气环境质量、彻底实现大气污染治理的趋势、贯彻国家政策、满足国家法律法规、标准要求，依据《石化行业挥发性有机物综合整治方案》的要求，公司确定了 VOCs 综合整治的工作范围、目标和要点。针对治理范围内各类VOCs排放源采用不同治理技术手段，抑制和减少VOCs的产生，并使浓度超标的VOCs得到有效处理，实现达标排放。

目前广泛采用的VOCs治理技术主要有回收技术和消除技术两种。回收技术主要有吸收法、吸附法、冷凝法和膜分离法。消除技术主要有催化燃烧法、等离子体法、生物法、光催化氧化法等。

2.1 回收技术

2.1.1吸收技术

吸收技术是采用低挥发或不挥发性液体为吸收剂，通过吸收装置利用废气中各种组分在吸收剂中的溶解度或化学反应特性的差异，使废气中的有害组分被吸收剂吸收，从而达到净化废气的目的。在VOCs的处理中，利用废气中的有机化合物能与大部分油类物质互溶的特点，常用高沸点、低蒸气压的油类等有机溶剂作为吸收剂。

2.1.2吸附技术

吸附技术是指利用固体吸附剂对气体混合物中各组分吸附选择性的不同而分离气体混合物的技术。吸附过程是一个浓缩过程，气态污染物通过吸附作用被浓缩到吸附剂表面上后再进行后续处理。吸附技术主要适用于低浓度气态污染物的净化，对高浓度的有机气体，通常需要首先经过冷凝、吸收等工艺降低浓度后再进行吸附净化。吸附技术是最为经典和常用的气体净化技术，也是目前工业VOCs治理的主流技术之一。

2.1.3冷凝技术

冷凝技术是利用物质在不同温度下具有不同的饱和蒸气压的性质，采用降低系统温度或提高系统压力，使处于蒸气状态的污染物冷凝而从废气中分离出来的过程。

冷凝技术适用于高浓度有机溶剂蒸气的净化，经过冷凝后尾气仍然含有一定浓度的有机物，需进行二次低浓度尾气治理。在理论上经过降低温度后可达到很高的净化效率，但对含有大量空气的废气降温是不经济的。因此在有机废气治理中，通常采用常温水或低温水对高浓度的废气首先进行冷凝回收，冷凝后的尾气再进行吸附或催化燃烧处理，这样即可以降低治理成本，又可以降低后处理装置的负荷。

2.1.4膜分离技术

膜分离技术是利用气体在膜中的渗透、扩散，根据混合气体中各组分在压力的推动下透过膜的传递速率不同，从而使不同气体选择性透过，进而达到分离的目的。

膜材料的化学性质和膜的结构对膜的分离性能有着决定性的影响。气体分离膜材料应该同时具有高的透气性和较高的机械强度、化学稳定性以及良好的成膜加工性能，国内用于油气回收或VOCs治理的膜材料都是国外进口膜，价格昂贵。

2.2 销毁技术

2.2.1燃燒技术

燃烧技术是利用挥发性有机物的可燃性，在一定的温度下将其通入到焚烧炉中进行燃烧，最终生成二氧化碳和水得以净化的技术。该技术只适用于处理可燃或高温度下可分解的有机气体。有机气体燃烧氧化的结果是生成二氧化碳和水，有用物质不能被回收，因此只对一些在目前技术条件下还不能回收的有机废气才采用该技术，若VOCs中含有硫、氮和卤素等成分时，还应考虑燃烧后废气的处理，以免造成二次污染。

2.2.2低温等离子体分解技术

低温等离子体分解技术是通过高压脉冲放电，在常温常压下获得高能电子、离子和自由基等活性离子，这些活性离子可与各种污染物如CO、HC、NOX、SOX、H2S、RSH等发生作用，转化为CO2、H2O、N2、S、SO2等无害或低害物质，从而使废气得到净化。

低温等离子体分解技术其作用机制的研究还不够充分，对有机化合物的净化效率比较低，一般低于70%。

2.2.3生物技术

生物技术利用驯化后的微生物在新陈代谢过程中以污染物为碳源和氮源，将各种有机物和某些无机物进行生物降解，分解成H2O和CO2，从而有效去除工业废气中的污染物质。

生物法对有机污染物的降解速率较低，只是在处理低浓度有机废气时才具有经济性，此外由于生物菌种对有机物的消化具有很强的专一性，这也限制了生物法在处理有机气态物质方面的应用。

3 VOCs治理工艺技术比选

在油气和废气回收的早期阶段上述几种方法都有应用，单一的回收工艺都有着各自的优缺点，无论是冷凝法还是吸附法都不能同时解决回收和治理的目的，只有几种工艺相结合，各取优势互补，才能更好的发挥各种工艺的优势。

吸收法油气回收技术吸收剂用量大，且自挥发损耗大，为保证收率需建立与挥发性有机物量相配套的较大的回收塔，占地面积大，不适用于回收装置的集成化、橇装化和自动化的发展趋势。同时为了回收油气需要从储罐不断抽取吸收剂以提高回收效率，建立塔的液位平衡，这就延长了储罐的使用时间，既影响储罐的使用又不利于炼化行业的生产物料平衡。因此，吸收法油气回收技术可以作为一种辅助技术在多种回收技术耦合中采用。

吸附技术能使废气达标排放，可以作为终极把关技术。活性炭（AC）或活性炭纤维（ACF）技术适合从低浓度到高浓度（约40g/m3）的油气处理，并且可适应大风量、小风量，连续、间断等各种运行工况。针对不同的油气介质和浓度，只要吸附设施及流程设计合理、AC或ACF选型恰当、再生处理条件合适，活性炭可以长期稳定达标工作。

4 结语

丙烯腈装置VOCs治理具有必要性和紧迫性，按照公司的部署和要求，属于环保治理项目，通过回收油气产生一定的经济效益，可降低治理成本，通过类比分析，废气采用“冷凝+催化氧化”和“冷凝+吸附”技术可实现达标排放，治理技术没有技术风险。