12 陜西煤化工VOCs對(duì)霧霾影響及對(duì)策淺析

陜西煤化工VOCs對(duì)霧霾影響及對(duì)策淺析中國(guó)石化行業(yè)VOCs治理技術(shù)專業(yè)組組長(zhǎng)上海市環(huán)保產(chǎn)業(yè)研究院大氣污染防治研究所2016年6月23日，中國(guó)唯一應(yīng)邀在國(guó)家環(huán)保部VOCs實(shí)戰(zhàn)技術(shù)授課一、發(fā)展歷程2016年9月2日環(huán)保部大氣司劉炳江司長(zhǎng)慰問G20峰會(huì)VOCs

治理特邀環(huán)保專家。一、發(fā)展歷程2016年7月1日中組部國(guó)家引才資源生態(tài)環(huán)境專家一、發(fā)展歷程中國(guó)科學(xué)院研究生導(dǎo)師一、發(fā)展歷程2017年6月2日，應(yīng)山西省環(huán)保廳邀請(qǐng)，為山西省各地市環(huán)保局、企業(yè)單位VOCs治理培訓(xùn)班報(bào)告交流治理技術(shù)2016年8月18日天津市環(huán)保局VOCs治理技術(shù)授課2018年6月1日，在陜西省大氣污染防治技術(shù)應(yīng)用會(huì)上做演講開展煤化工與霧霾的調(diào)研得到陜西省環(huán)保廳的肯定

2017年7月25日，在咸陽環(huán)保局VOCs治理技術(shù)培訓(xùn)授課一、發(fā)展歷程一、發(fā)展歷程2017年8月19日，榆林市政府空氣質(zhì)量提升調(diào)研工作會(huì)實(shí)例分析：中煤榆林污水廠廢氣采用生物法+光催化廢氣處理

B、中煤榆林-VOCs廢氣處理設(shè)備圖

1、工藝流程：三級(jí)生物洗滌塔+光催化氧化塔+風(fēng)機(jī)＋排氣筒。2、處理風(fēng)量：80000CMH。榆林市積極開展VOCs治理，成效顯著2017年10月18日，應(yīng)邀在央企中煤集團(tuán)授課2018年3月15日，調(diào)研中石化寧東能化VOCs。一、發(fā)展歷程2018年8月1日，在中石化長(zhǎng)城能化總部通過了寧東能化污水處理廠除臭及VOCs治理工藝，工藝采用多重生物氧化+光觸媒廢氣凈化裝置。多重生物氧化+光觸媒治理工藝2018年3月20日，調(diào)研中安聯(lián)合VOCs。一、發(fā)展歷程2018年3月30日，調(diào)研中石化中天合創(chuàng)VOCs2017年陜西省環(huán)境質(zhì)量狀況：2017年，根據(jù)環(huán)境空氣質(zhì)量綜合指數(shù)評(píng)價(jià)全省13個(gè)市（區(qū)）平均為6.08；環(huán)境空氣質(zhì)量由好到差依次是商洛、安康、榆林、漢中、銅川、寶雞、楊凌、延安、韓城、西咸新區(qū)、渭南、西安咸陽、西安、榆林、渭南、漢中等五個(gè)市區(qū)的優(yōu)良天數(shù)同比有所減少；含關(guān)中平原在內(nèi)的汾渭平原一共有11個(gè)城市，包括陜西關(guān)中5個(gè)設(shè)區(qū)市，還有山西的4個(gè)城市和河南的兩個(gè)城市，將納入國(guó)家戰(zhàn)略，能源結(jié)構(gòu)調(diào)整，陜西的燃煤占能源結(jié)構(gòu)總量比全國(guó)高8個(gè)百分點(diǎn)以上?，F(xiàn)階段對(duì)臭氧的治理難度非常大，從國(guó)家和省級(jí)層面應(yīng)對(duì)臭氧治理上準(zhǔn)備不足，揮發(fā)性有機(jī)物排放總量控制還不到位；二、陜西煤化工與霧霾、優(yōu)良天氣的關(guān)系PM2.5二、陜西煤化工與霧霾、優(yōu)良天氣的關(guān)系PM2.5榆林空氣2011年榆林市工業(yè)廢氣排放總量3629.53億立方米；至2016年工業(yè)廢氣排放總量增加至6467.7億立方米；六年期間，排放量增加將近一倍。期間榆林市的空氣日?qǐng)?bào)優(yōu)良率由91.50%降至43.70%；優(yōu)良率降低超一倍。二、陜西煤化工與霧霾、優(yōu)良天氣的關(guān)系PM2.5最近半年內(nèi)西安、咸陽、榆林和西安、榆林、黃山大氣監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比二、陜西煤化工與霧霾、優(yōu)良天氣的關(guān)系烴類物質(zhì)對(duì)周邊企業(yè)污染環(huán)境影響最大，相關(guān)系數(shù)為0.582（P≤0.01），是影響園區(qū)敏感點(diǎn)的主要污染源二、陜西煤化工與霧霾、優(yōu)良天氣的關(guān)系PM2.5未完全實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)；煤化工在除塵、脫硫脫銷工藝的應(yīng)用上已經(jīng)具有一定的普及性；由于我國(guó)對(duì)VOCs的研究起步比較晚，煤化工對(duì)VOCs的治理幾乎處于零的狀態(tài)。二、陜西煤化工與霧霾、優(yōu)良天氣的關(guān)系《陜西省2018年國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展計(jì)劃報(bào)告》2018年陜西省有10多個(gè)大型能源化工項(xiàng)目在建，同時(shí)年內(nèi)還將新開工10個(gè)煤化工項(xiàng)目，總投資1385億元，大多為現(xiàn)代煤化工項(xiàng)目中煤榆林煤炭深加工基地（年產(chǎn)180萬噸甲醇、30萬噸聚乙烯、45萬噸聚丙烯）陜煤榆神煤炭分質(zhì)高效轉(zhuǎn)化項(xiàng)目（一期，年產(chǎn)180萬噸乙二醇）陜西未來能源煤間接液化（一期）后續(xù)項(xiàng)目(年產(chǎn)417萬噸優(yōu)質(zhì)油品及化學(xué)品、200萬噸高溫費(fèi)托合成及200萬噸低溫費(fèi)托合成示范裝置)延長(zhǎng)西灣榆神煤炭清潔綜合利用項(xiàng)目（一期）2套（CCSI及發(fā)電、甲醇裝置）延安每年500萬噸低階煤多聯(lián)產(chǎn)循環(huán)綜合利用示范項(xiàng)目（一期，年產(chǎn)150萬噸低階煤提質(zhì)、40萬噸甲醇）陜煤化60萬噸甲醇技改（一期）……二、陜西煤化工、焦化與霧霾關(guān)系煤化工以煤炭為原料，經(jīng)化學(xué)加工后使煤轉(zhuǎn)化為氣體、液體和固體燃料及化學(xué)品的過程。傳統(tǒng)煤化工以煉焦工業(yè)為基礎(chǔ)的包括伴生的煤焦油和焦?fàn)t煤氣回收利用產(chǎn)業(yè)，主要產(chǎn)品主要產(chǎn)品有焦炭、煤焦油、PVC、合成氨和甲醇等新型煤化工以生產(chǎn)潔凈能源和可替代石油化工產(chǎn)品為主，如煤制油、煤制天然氣、煤制烯烴、煤制乙二醇等。二、陜西煤化工、焦化與霧霾關(guān)系PM2.5尾氣來源分類儲(chǔ)罐槽車裝卸污水池低溫甲醇洗二、陜西煤化工、焦化與霧霾關(guān)系PM2.5煤制焦過程廢氣焦化廢氣主要來源于裝煤、煉焦、化產(chǎn)回收等過程裝煤初期煤料在高溫條件下與空氣接觸，形成大量黑煙及煙塵、荒煤氣及對(duì)人體健康有害的多環(huán)芳烴煉焦化學(xué)轉(zhuǎn)化過程中未完全炭化的細(xì)煤粉及其析出的揮發(fā)組分、焦油、飛灰和泄漏的粗煤氣出焦時(shí)灼熱的焦炭與空氣接觸生成的CO、CO2、NOx等,主要污染物包括苯系物（如苯并芘）、酚、氰、硫氧化物以及碳?xì)浠衔锏?。煤制氣過程中廢氣氣化爐開車過程中由于爐內(nèi)結(jié)渣、火層傾斜等非正常停車而產(chǎn)生的逸散爐內(nèi)的排空氣形成部分廢氣、固定床氣化爐的卸壓廢氣、粗煤氣凈化工序中的部分尾氣、硫酚類物質(zhì)回收裝置的尾氣及酸性氣體、氨回收吸收塔的排放氣主要成分包括碳氧化物、硫氧化物、氨氣、苯并芘、CO、CH4等，有些還夾雜了煤中的砷、鎘、汞、鉛等有害物質(zhì)，對(duì)環(huán)境及人體健康有較大的危害二、陜西煤化工、焦化與霧霾關(guān)系煤制油過程廢氣主要是液化殘?jiān)?，這是一種高碳、高灰和高硫物質(zhì)，在某些工藝中占到液化原料煤總量的40％左右，需進(jìn)一步處理。煤燃燒過程中廢氣主要污染物有粉塵與煙霧、SO2為主的硫化物、N2O、NO、NO2、N2O3、N2O4等氮氧化物、Hg、Cd、Pb、Cr、As、Se、F等有害微量元素、產(chǎn)生溫室效應(yīng)的CO2等。煤直接燃燒的能量利用率低，環(huán)境污染嚴(yán)重。二、陜西煤化工、焦化與霧霾關(guān)系焦化產(chǎn)業(yè)技術(shù)節(jié)點(diǎn)二、陜西煤化工、焦化與霧霾關(guān)系以低溫甲醇洗制為例主要成分中以氮?dú)?、二氧化碳、氧氣、甲烷、甲醇、氫氣、乙烯、乙烷、丙烯、丙烷、硫化氫等。廢氣中VOCs含量高，可燃?xì)怏w濃度高。2.5低溫甲醇洗

二氧化碳排放廢氣

實(shí)際運(yùn)行成分?jǐn)?shù)值二、陜西煤化工、焦化與霧霾關(guān)系最低排放濃度設(shè)計(jì)低溫甲醇洗排放廢氣組分排放濃度V%排放濃度mg/Nm3硫H2S+COS+C2S+甲硫醇20ppm-一氧化碳

CO0.53750氫氣

H20.189.29甲烷

CH41.5107.14甲醇

CH4O80

ppm114.29

乙烯

C2H40.11250乙烷

C2H60.79375丙烷

C3H80.152946丙烯

C3H60.05937.5VOCs：18462.96mg/Nm3甲烷濃度10714mg/Nm3煤化工VOCs治理缺陷與發(fā)展趨勢(shì)1、自主創(chuàng)新能力薄弱核心材料、技術(shù)與裝備研發(fā)水平低試驗(yàn)檢測(cè)手段不足關(guān)鍵共性技術(shù)缺失2、基礎(chǔ)配套能力不足基礎(chǔ)原料、核心零部件嚴(yán)重依賴進(jìn)口先進(jìn)工藝、配套系統(tǒng)薄弱技術(shù)系統(tǒng)集成能力跟不上3、技術(shù)評(píng)估與標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范不完善技術(shù)水平良莠不齊低端技術(shù)魚龍混雜控制技術(shù)選擇盲目技術(shù)安裝后成為擺設(shè)4、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理低端產(chǎn)能過剩高端產(chǎn)能不足產(chǎn)業(yè)同質(zhì)化競(jìng)爭(zhēng)突出品牌建設(shè)滯后

工藝特點(diǎn)

凈化工藝安全性凈化效率建設(shè)費(fèi)用（購(gòu)買設(shè)備的總投資）運(yùn)行成本（設(shè)備運(yùn)行能耗、耗材費(fèi)用及維護(hù)保養(yǎng)成本）有無二次污染優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)控制效率活性炭吸附法（帶脫附裝置）安全高中等高固廢需處理工藝成熟、設(shè)備簡(jiǎn)單處理設(shè)備龐大，吸附劑再生、運(yùn)行費(fèi)用高同所使用吸附劑性質(zhì)有關(guān)蓄熱式燃燒法安全最高高高無投資低、;燃燒溫度較低、;無二次污染運(yùn)行費(fèi)用較高去除效率99.5%以上催化燃燒安全高高高無投資低;、燃燒溫度較低、;無二次污染運(yùn)行費(fèi)用較高去除效率95%以上低溫等離子法存在安全隱患中等較高較高無能耗低，裝置簡(jiǎn)單不需要預(yù)熱，開啟方便凈化效率較低凈化效率較低，一般低于70%，光觸媒凈化法安全高中等中等無適用范圍廣，條件溫和，成本低需要紫外光源、設(shè)備占地面積大一般在90%以上生物濾池安全高高高可能使用一段時(shí)間后會(huì)有異味投資少，運(yùn)行費(fèi)用低，處理效果好降解速度慢；占地面積廣；運(yùn)行操作條件不易控制、對(duì)VOCs無明顯去除效果去除率達(dá)到90%以上吸收法安全低低高有可與其他方法聯(lián)合使用吸收液的凈化效率降較快；后處理麻煩易造成二次污染與吸收溶劑有關(guān)冷凝法安全高低低有工藝簡(jiǎn)單，易操作、運(yùn)行成本低，并且可以回收有機(jī)物對(duì)低沸點(diǎn)氣體效果不佳，對(duì)設(shè)備要求高，處理的費(fèi)用高去除效率80%~90%膜分離安全高低高無技術(shù)流程簡(jiǎn)單，投資費(fèi)用低，分離效果好耗能小，膜材料限制和運(yùn)行成本較高去除效率90%以上VOCs常用治理技術(shù)簡(jiǎn)介三、VOCs治理技術(shù)〖"十三五"VOCS防治工作方案〗加強(qiáng)有組織工藝廢氣治理，工藝弛放氣、酸性水罐工藝尾氣、氧化尾氣、重整催化劑再生尾氣等工藝廢氣優(yōu)先回收利用，難以利用的，應(yīng)送火炬系統(tǒng)處理，或采用催化焚燒、熱力焚燒等銷毀措施。加快推進(jìn)化工行業(yè)VOCs綜合治理。加大制藥、農(nóng)藥、煤化工(含現(xiàn)代煤化工、煉焦、合成氨等)、橡膠制品、涂料、油墨、膠粘劑、染料、化學(xué)助劑(塑料助劑和橡膠助劑)、日用化工等化工行業(yè)VOCs治理力度。三、VOCs治理技術(shù)一定溫度及停留時(shí)間下熱力(催化)氧化消除VOCs的技術(shù)。RTO

(蓄熱式氧化)將廢氣中的VOCs熱力氧化裂解并放出熱量后加熱蓄熱體，被加熱后的蓄熱體再加熱待處理的低溫廢氣，從而節(jié)省廢氣升溫所需的燃料消耗。優(yōu)點(diǎn)：性能穩(wěn)定效率高運(yùn)行成本低抗波動(dòng)性強(qiáng)維護(hù)少VOCs常用治理技術(shù)之—蓄熱焚燒技術(shù)三、VOCs治理技術(shù)

蓄熱式氧化器（RegenativeThermalOxidizer）是采用了在爐體內(nèi)部安裝了諸如蓄熱陶瓷等填料的類似換熱器作用的蓄熱體，當(dāng)廢氣經(jīng)過蓄熱體的時(shí)候，氣體通過不斷的冷熱交換、相互交替經(jīng)過填料的時(shí)候，熱量在傳遞的過程中存在填料中，從而達(dá)到了既能夠凈化有機(jī)廢氣，同時(shí)又能夠節(jié)能的目的。1、可以處理所有含有機(jī)物的廢氣；2、可以處理風(fēng)量大、低濃度的有機(jī)廢氣；3、可以處理廢氣流量的彈性很大（20%-120%）；4、可以適應(yīng)廢氣中VOC的組成和濃度的一定范圍內(nèi)的波動(dòng)；5、對(duì)粉塵、顆粒物不敏感；6、熱效率最高，大于95%；可產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)價(jià)值；7、在合適的廢氣濃度條件下大于1-3g/m3，無需添加輔助燃料；8、凈化效率高，大于99.5%9、對(duì)閥門的要求高：快速動(dòng)作0.5s，泄露量小于0.25%，壽命上百萬次的來回切換，有蝶閥，提升閥，單個(gè)可選擇的多通道閥門。提升閥樸實(shí)簡(jiǎn)單可靠，蝶閥的筏板是用電動(dòng)驅(qū)動(dòng)或連動(dòng)。VOCs常用治理技術(shù)之—蓄熱焚燒技術(shù)RTO(塔式)2017年11月10日上海石化考察凈化效率近99.99%，全球最高的凈化效率。客戶滿意度調(diào)查表-艾蒂IDI美國(guó)人隆重舉行禮炮歡迎儀式。美國(guó)人認(rèn)為GRTO是最安全的一種RTO世界著名品牌雅馬哈RTO廢氣處理項(xiàng)目2018年4月29日，德國(guó)人對(duì)沸石轉(zhuǎn)輪+GRTO廢氣治理設(shè)備，進(jìn)行實(shí)地監(jiān)測(cè)，通過數(shù)據(jù)對(duì)比后表示：GRTO是更安全、更高效的RTO。德國(guó)人認(rèn)為GRTO是更安全、更高效的RTO天津SEW減速機(jī)-24家RTO廠家競(jìng)標(biāo)

2018年5月18日環(huán)保部GRTO鑒定現(xiàn)場(chǎng)2018年5月18日，國(guó)家環(huán)保部科技發(fā)展中心在北京對(duì)上海安居樂環(huán)?？萍脊煞萦邢薰镜腉RTO安全型蓄熱式焚燒爐VOCs處理技術(shù)進(jìn)行了技術(shù)鑒定，認(rèn)定我公司RTO達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。侯立安院士、環(huán)保部評(píng)估中心、中科院、中國(guó)環(huán)保產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)、中國(guó)礦業(yè)大學(xué)、北京市環(huán)科院等國(guó)內(nèi)頂級(jí)權(quán)威專家出席鑒定會(huì)。GRTO鑒定環(huán)保部鑒定—國(guó)際領(lǐng)先

《環(huán)保設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè)》：

生物洗滌器對(duì)凈化含水溶性揮發(fā)性有機(jī)物的空氣非常有效，但對(duì)含難溶化合物的廢氣，如芳香族化合物（苯、甲苯、二甲苯）等則無特別效果。

《有機(jī)廢氣凈化技術(shù)》：

必須滿足以下幾個(gè)條件：1、廢氣中的有機(jī)物能溶解于水；2、有機(jī)物是可以降解的；3、廢氣的溫度在5—60度；4、廢氣中不含有毒成分。

有研究提出生物法對(duì)于難生物降解、高濃度的VOCs去除效果較差。針對(duì)這一問題，可以采用紫外+生物過濾聯(lián)合工藝，運(yùn)用紫外單元提高VOCs的可生化性，同時(shí)降低生物過濾單元的負(fù)荷。VOCs常用治理技術(shù)簡(jiǎn)介—生物濾池技術(shù)三、VOCs治理技術(shù)2015年12月10日環(huán)保部評(píng)估中心技術(shù)復(fù)核會(huì)明確污水處理廠除臭的生物濾池后應(yīng)添加光催化氧化設(shè)備。VOCs常用治理技術(shù)簡(jiǎn)介-生物法+光催化氧化技術(shù)三、VOCs治理技術(shù)2016年7月8日中電投道達(dá)爾項(xiàng)目污水處理廠采用生物除臭+光催化氧化污水處理站、生化廢水暫存池和高濃鹽水暫存池產(chǎn)生的含揮發(fā)性有機(jī)物和惡臭氣體密閉收集，送生物脫臭尾氣處理裝置，采用“生物脫臭+光催化氧化”處理，滿足《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB14554-93）和《石油煉制工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB31570-2015）后排放。VOCs/異味常用治理技術(shù)簡(jiǎn)介—生物法+光催化技術(shù)三、VOCs治理技術(shù)生物+堿洗+光催化+深度催化氧化組合式工藝是針對(duì)低濃度VOCs和臭氣無量綱最佳的工藝，停留時(shí)間長(zhǎng)。設(shè)備投資：4萬風(fēng)量1200萬元運(yùn)行成本：20-30萬元整。實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)，凈化效率：97%。通過上海最嚴(yán)格的地方標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)例分析：平煤神馬污水廠廢氣采用生物法+光催化廢氣處理

Ａ、平煤-廢氣VOC處理設(shè)備圖

1、工藝流程：一級(jí)生物洗滌塔+光催化氧化塔+風(fēng)機(jī)＋排氣筒。2、處理風(fēng)量：20000CMH。3、進(jìn)口濃度范圍：臭氣無量綱13000。4、尾氣成分：H2S、NH3、苯、甲苯、烴分子等，其他惡臭物質(zhì)5、光催化氧化塔功率：30kw。6、項(xiàng)目投入運(yùn)行2年多，經(jīng)多方測(cè)試設(shè)備凈化效率一直在90%以上。

煤化工行業(yè)污水處理廠惡臭及VOCs治理案例-平煤神馬廢氣三、VOCs治理技術(shù)

惡臭治理案例-平煤神馬廢氣三、VOCs治理技術(shù)安居樂設(shè)備運(yùn)行后進(jìn)口臭氣濃度13183，出口只有977。惡臭治理案例-平煤