工业废气是大气污染物的主要来源,而VOCs(有机挥发物)是工业废气的主要组成部分。众多研究已表明,城市大气PM25中,由气态污染物形成的二次颗粒物比较多，而PM25是导致空气污染,加 剧雾霾的元凶。值得重视的是,由VOCs形成的二次气溶胶—有机气溶胶,是颗粒物中重要组成部分，是导致雾霾天气形成的重要原因，也是大气污染防治中需重点防控的部分。随着雾霾、PM2.5等大气问题在我国日趋严峻，从源头上控制VOCs的排放势在必行。

1、VOCs定义

VOCs是挥发性有机化合物( volatile rganIc compounds)的英文缩写，按照世界卫生组织(WHO) 定义，ⅤOCs是指在熔点低于室温而沸点在50-260 ℃之间的挥发性有机化合物的总称。

《石油化学工业污染物排放标准》(GB31571 2015)定义：参与大气光化学反应的有机化合物,或者根据规定的方法测量或核算确定的有机化合物。以非甲烷总烃为主要控制指标。 最常见的 VOCs有：苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯等,它是严重影响空气质量的重要污染因子。 

2、VOCs危害

VOCs有很大一部分是石化企业产生的，这些废气主要来源于石油和化工行业生产过程中排放的废气，特点是数量较大，有机物含量波动性大、可燃、有一定毒性，有的还有恶臭，严重影响环境 危害人身健康。

当天气中出现雾霾天气，近地大气中的细粒子无时无刻不在产生光化学反应，生成O3和甲醛、乙 醛等多种二次污染物，导致臭氧含量增加,对大气环境和人体健康造成危害。 当居室中VOCs浓度超过一定浓度时，在短时间内人们会感到头痛、恶心、呕吐、四肢乏力；严重时会抽搐、昏迷、记忆力减退。VOCs伤害人的肝脏、肾脏、大脑和神经系统。

3、VOCs治理措施

目前VOCs处理技术主要包括吸收法、冷凝法、吸附法、膜分离法。

3.1 吸收法

液体吸收法指的是通过吸收剂与OCs接触，把vOCs中的有害分子转移到吸收剂中，从而实现分离VOCs的目的。VOCs转移到吸收剂中后，吸收剂作为废油进行回收处理从作用原理上看，该方法主要为物理方法，利用物质之间相溶的原理。由于ⅤOCs一般都溶解于柴油或汽油等有机溶剂，可用柴油或汽油吸收ⅤOCs，把VOCs中的有害分子去除掉。 该方法操作弹性大、操作简单方便、成本低，在设计操作合理的情况下去除效率很高，适用范围广。但对设备及运行管理要求较高，而且只有能溶解于吸收液的污染物才能被有效去除。同时，因有机溶剂本身易挥发，吸收处理后一般尚有挥发气体残余，因此不能使VOCs降为零，若遇高温，则吸收率更低。常用于进一步吸收处理变压吸附(PSA) 后的废气。

3.2 冷凝法

利用制冷技术将油气的热量置换出来，实现油气组分从气相到液相的直接转换。在不同温度下有机物质的饱和度不同，冷凝回收法便是利用有机物这一特点来发挥作用，通过降低或提高系统压力把处于蒸汽环境中的有机物质通过冷凝方式提取出来。冷凝提取后，VOCs便可得到比较高的净化。其缺点是操作难度比较大，在常温下也不容易用冷却水来完成,需要采取多级冷却的方法降低油气的温度，使之凝聚为液体回收，根据挥发气的成分、要求的回收率及最后排放到大气中的尾气中VOCs浓度限值，来确定冷凝装置的最低温度。该法除气效果明显，回收的废油可进行回炼。冷凝与吸附配合使用，回收率高，操作弹性大。

3.3 吸附法

当VOCs通过装有吸附剂(如活性炭、疏水分 子筛等)的吸附罐，利用该吸附剂对污染物的强吸附力，将污染物质吸附下来，从而达到净化废气的目的。当前，采用吸附法处理VOCs，多使用活性炭，主要是因为活性炭细孔结构比较好，吸附性比较强。一般釆用两个交替工作的吸附罐组成，当个吸附罐内的活性炭饱和后，切换到另一个吸附罐，饱和的活性炭罐采用变温解析工艺来完成再生。 吸附法主要适用于低浓度、高通量的VOCs。现阶段，这种处理方法已经相当成熟，能量消耗小，,处理效率高，而且可以彻底净化VOCs。多用于净化工艺的末级处理或与其它废气治理技术组合使用该方法的缺点是对高浓度废气处理效率低、占地面积大、气阻大、吸附剂需定期更换或再生。

3.4 膜分离法

膜是指分隔两相界面，并以特定的形式限制和传递各种化学物质的阻挡层。油气的回收是通过处理油蒸气和空气的混合气体，利用特殊高分子膜对烃类有优先透过性的特点，让油气和空气混合气在一定压力的推动下，使油气分子优先透过高分子膜，而空气组分则被截留排放，富集的油气传输回油罐或用其他方法液化。膜分离法工作原理，是利用油气与空气在膜内扩散性能的不同来实现分离，即让油气和空气混合物在一定压差推动下经过膜的“过滤作用”，使混合气中的油气分离，达到油气回收的目的。 单一的回收技术都有各自技术的局限性，随着国家对排放要求越来越高，现在的主流技术都采用两种或三种单一回收技术相组合的方式来对油气进行回收，现在主流的油气回收技术主要有以下三种：“冷凝+吸附法处理工艺”“膜分离+吸附法处理工艺”“吸附+吸收法处理工艺”。经过组合工艺处理 VOCs能够满足治理要求。

4、工程实例

苯在常温下为一种无色、有甜味的透明液体具有强烈的芳香气味。由于苯具有易挥发、易燃，有毒的特性，且为第一类致癌物。为了防止苯油气挥发到大气中，本项目对苯罐排放VOCs进行回收处理，主要采用冷凝+吸附法的处理工艺,具体流程见图1。

1)苯罐油气收集系统

储罐收油过程中，罐顶呼出的油气收集到油气集合管输送至油气回收设施进行处理，处理后合格尾气直接排放，回收到的油气凝结液直接送至苯罐区进行回收处理。

在油气收集管路上设置压力调节阀，在收油过程中，当储罐内的压力达到800Pa时，开启调节阀向油气回收设施输送油气，进行油气回收处理；当储罐压力达到1100Pa时，说明压力调节阀或油气回收设施出现故障，利用呼吸阀排气；当储罐压力 达到1950Pa时，打开泄压人孔排气，保证储罐安全，防止储罐超压。压控阀具有远程开关阀功能，当发生事故时，压控阀处于关闭状态。在油气收集支管上设置阻火器，防止一个储罐出现事故时对其它储罐造成影响。

储罐付油过程中，当储罐内压力达到500Pa时氮封阀打开，向储罐内补充氮气，保证储罐内压力达到设计值。当储罐内压力达到-295Pa时，说明氮封阀出现故障，或氮气管网无法满足储罐补气需求，呼吸阀打开，补充空气，防止储罐抽瘪，确保储罐安全。

2)油气回收设施

罐区收集的油气沿油气集合管，经防爆风机送入油气处理设施的冷凝单元进行多级冷凝：先进入预冷器被冷却至6-8℃，冷凝出部分油和水，然后进入后级冷凝箱分级被冷却至-25、-70℃左右，再析出一部分油，至此绝大部分烃类组分被分离出来，分离后的低温油气再依次回到前级预热器进行热交换，温度回升到20℃左右进入后级吸附系统。

吸附系统由两个吸附罐交替进行吸附——脱附过程。经过冷凝单元后的油气进入1#吸附罐吸附剩余油气、当吸附罐饱和后、系统自动切换到2#吸附罐进行吸附处理，同时1#吸附罐进行变温脱附，使吸附剂获得再生，脱附出的油气进入冷凝单元前油气集合管进行冷凝处理，经过吸附系统分离出来的尾气经在线分析仪检测，达到GB31570-2015《石 油炼制工业污染物排放标准》规定的大气污染物排放限值≤4mg/m，通过阻火器安全排空。

5、结束语

本工程实施后，可有效减少有毒有害气体的排放，改善区域空气质量，在源头上控制VOCs排放在当前环境问题日益突出的今天，此项目的成功应用具有较大的现实意义，对于同类罐区的VOCs处理具有一定的借鉴意义。

声明：文章原名：罐区VOCs治理措施的应用，作者：王潇萌。

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