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摘要：VOCs作为挥发性有机化合物是煤化工产业中低温甲醇洗废气的主要来源，废气要达到排放标准的话必须要经过废气处理工艺流程。本文研究了对VOCs废气处理工艺技术，通过多种处理方式对比可知蓄热式燃烧法的效率最高而且节能环保。VOCs废气在低温甲醛洗中浓度较低、气量大，对净化要求标准极高，因此蓄热式燃烧法是最优选择。
关键词：煤制气；低温甲醇洗；蓄热式热氧化技术；VOCs
1前言
煤制气是用煤合成天然气的一种过程，在制气过程中会产生一种挥发性的有机气体VOCs，这种气体会对大气产生严重污染。而VOCs的污染源主要来自化工工业，如低温甲醛洗装置、储油罐以及废水处理设备。低温甲醛洗的废气主要由多种非甲烷总烃以及少量的甲醇和硫化氢组成。而低温甲醛洗作为现代化工先进技术，主要用来净化废气，在石油化工和煤化工领域应用非常广泛，该技术工艺主要将低温甲醇作为吸收剂，利用低温甲醛对酸性气体的强吸附作用达到净化的效果。随着我国及全世界对环境废气标准的制定和颁布，对低温甲醛洗废气的排放标准有了严格限制。
2 VOCs废气处理技术
我国目前在废气处理技术主要采用回收和破坏两种方式。回收技术主要采用物理反应方式将废气中有价值的成分提取出来,以达到净化废气的目的，回收方式主要有四种，分别是冷凝方式、吸附方式、吸收方式和膜分离方式。
（1）冷凝方式。采用气体中不同组分在不同温度下的饱和度因素，通过改变系统压力的数值，对物质采用冷凝降温方法进行提取。此种方式流程简单，操作难度小，此种方式主要对高浓度和小风量的有机废气比较适用。
（2）吸附方式。通过采用多孔吸附剂的方式将废气中含有VOCs成分的气体去除，此方法适合中高浓度的废气净化。
（3）吸收法。此方法基于VOCs成分在不同介质中溶解度吸收能力的程度而发生反应，适合浓度较高、风量小的废气处理，缺点是费用较高、投资大。
（4）膜分离法。此方法运行成本极高，通常用于极有价值的气体成分提取。主要采用了VOCs不同介质中渗透能力的高低进行提取。
3.2 VOCs破坏方式
VOCs废气中由多种成分组成，如果提取高浓度的有价值的成分，需要消耗大量的设备资金投入和技术支持。因此将VOCs废气进行破坏处理，将有害成分通过物理和化学反应转换成对大气无污染的二氧化碳和水等成分。目前破坏技术主要有三种，分别是燃烧方式、生物降解方式及光催化方式。
（1）燃烧方式。此方式采用燃烧方式将废气中的有害成分通过化学反应转换成对大气无污染的二氧化碳和水。燃烧法是目前废气处理技术较成熟且完全能达到环保标准的一种方式，得到了化工行业及其他领域的广泛应用。
（2）生物降解方式。主要通过微生物降解方式将有害挥发性气体VOCs氧化成无污染的二氧化碳和水。
（3）光催化方式。通过金属氧化物作为催化剂产生氧化还原反应将VOCs废气分解，此种方法废气净化效率很高。
3 蓄热式燃烧技术及工艺
燃烧方式因其处理后的成分对大气无污染的特点成为了处理煤化工企业产生废气净化较理想的解决方案。
燃烧方式又分为直接燃烧、催化烧、热力燃烧和蓄热燃烧四种方式，根据热量回收的多少而进行区分。
直接燃烧是将设备产生的废气直接当成燃料进行燃烧，此种方式操作较简单，燃烧所产生的水和二氧化碳对大气无任何污染，比较适合废气中VOCs浓度较高、风量较大而且难以分离的情况。
催化燃烧可通过催化剂在较低温环境下进行氧化还原反应，虽然其处理废气的温度较低但对废气中所含成分含量及风量要求较高，处理废气能力较单一。
热力燃烧主要由燃烧室及辅助燃烧器所组成的装置进行挥发性废气的处理，通过辅助燃料油或天然气进行点燃，当燃烧室内的温度达到VOCs气体的燃点时，将VOCs废气引入燃烧室中进行燃烧，此种方式热量消耗较大且不能回收，造成资源浪费，热力燃烧方式已被蓄热燃烧方式所替代。蓄热燃烧可以处理含有VOCs的所有废气，可以适应气体浓度和风量的变化，能量回收及净化效率高，无需任何催化剂实现自供热处理。低温甲醛洗VOCs废气浓度较低，气量较大，综合来看，采用蓄热燃烧法方案最佳。
4 低温甲醇洗废气处理工艺流程
蓄热燃烧方式的核心部件是蓄热式热力氧化器（RTO）。RTO经过40多年的技术进步与化工领域的实践应用，回收效率水平已大幅提升，在废气处理领域应用效果最佳。VOCs废气处理在经过蓄热燃烧处理的工艺流程是：首先对废气进行预热，通过进入燃烧室进行充分燃烧，净化后的烟气通过其他蓄热室进入，从RTO系统排出并进入大气中。低温净烟气通过反洗风机的提取进入第三蓄热室，为下一循环周期进行预热准备。三塔式RTO通过阀门自动控制不停切换方式进行废气处理，三个蓄热室都行使不同的职责功能。当处理废气量较大的时候，设备会自动切换多阀门状态，因此需从国外引入高技术进口设备。
随着技术的进步，旋转式RTO因其可以连续控制废气气流方向的特点目前已逐渐取代三塔式RTO，旋转式RTO主要由12个蓄热室组成。VOCs废气首先经过前五号蓄热室进行预热，随后进入燃烧室，在废气被氧化分解后气体进入7-11号设备中进行热量的回收，此时6号作为吹扫区，12号作为气体密封隔断区。当更换旋转阀后，7号变成吹扫区，1号变为隔断区，并以此类推进行循环操作。
旋转式和三塔式RTO的能量回收效率和净化效率不相上下，但旋转式RTO结构上只有一个旋转部件而稳定性好、维护成本低，损耗也比三塔式低。
5 结论
通过四种燃烧方式进行分析探究，蓄热式燃烧氧化技术对于含有VOCs的低温甲醛洗废气处理效果最好，多塔式和旋转式RTO废气净化效率可高达99%，在同等选择条件下，优先选择旋转式RTO。同时蓄热燃烧设备的产物对大气环境无污染，完全达到了GB 31571-2015标准的要求，在煤化工产业领域上拥有良好的应用前景。
参考文献：
[1] 王西明,张宏伟,吴丽娟.VOCs处理技术在煤制气项目的选用[J]. 煤炭加工与综合利用,2016(8):36-43.
[2] 杨秀竹.对挥发性有机废气治理技术的研究[J].环境科学与管理,2016,41(9):96-100.
[3]马晓凤,林渐玲.蓄热式热氧化炉处理涂布有机废气可行性分析研究[J].环境科学与管理,2016,41(7):125-128.
[4]丁康君.采用蓄热式氧化方法治理农药行业废气的研究[J].农村经济与科技，2015,26(5):196-198.
[5]张金妹,李恒,崔旭冉等.浅谈汽车涂装有机废气处理方法[J].现代涂装,2015,18(12):65-70.