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中图分类号：TP569 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）10-0390-01
挥发性有机化合物，简称VOCs，是指在常压下沸点低于260℃或室温下饱和蒸汽压大于70Pa的有机化合物。近年来，随着环境保护法律法规的不断完善，对挥发性有机化合物的排放标准也有了新的规定。2016年2月24日河北省发布的地方标准《工业企业挥发性有机物排放控制标准DB132322-2016》中明确规定冷鼓、库区焦油各类储槽非甲烷总烃≤50mg/m3。焦化厂的VOCs主要是非甲烷总烃，主要在化产车间冷鼓工段和油库的焦油罐处产生。目前我公司冷鼓区域各贮槽放散气经排气洗净塔，用蒸氨废水洗净后排入大气，但挥发性排放物达不到要求；油库区域各槽没有放散气净化设备。因此，治理冷鼓区域和油库区域的挥发性有机物迫在眉睫。
一、VOCs治理工艺路线的选择
冷鼓区域和油库区域VOCs治理项目，产污环节多、分布范围广、污染物浓度较低、风量较小、污染物成分复杂，且距离重大危险源较近，安全要求较高，施工难度大，从治理方法的安全性、成本投入、技术成熟度、二次污染以及运行成本等方面综合考虑，采用：喷淋洗涤（油洗+酸洗+碱洗）+活性炭吸脱附系统。
将焦化冷鼓区尾气收集至尾气主管，送至油洗塔、酸洗塔、碱洗塔经过三级洗涤脱除尾气中的氨气、苯类及非甲烷烃、硫化氢等，再送至活性炭塔吸附后，最终达到排放标准，排至大气中。
二、技术原理
1、吸附塔原理
（1）吸脱附技术
在用多孔性固体物质处理流体混合物时，流体中的某一些组分或某些组分可被吸引到固体表面并浓集其上，此现象称为吸附。吸附处理废气时，吸附的对象时气态污染物，被吸附的气体组分称为吸附质，多孔性物质称为吸附剂。
固体表面吸附了吸附质后，一部分被吸附的吸附质可从吸附表面脱离，此现象称为脱附。而当吸附进行一段时间后，由于表面吸附质的浓集，使其吸附能力明显下降而不能满足吸附净化的要求，此时需要采用一定的措施使吸附剂上已吸附的吸附质脱附，已恢复吸附剂的吸附能力，这个过程称为吸附剂的再生。因此，在实际工作中，正是利用吸附剂的吸附-再生-吸附的循环过程，达到除去废气中污染物质并回收废气中游离组分的目的。
吸附剂与吸附质间的吸附力不强，当气体中吸附质分压降低或温度升高时，容易发生脱附。工业上的吸附操作正是利用这种可逆进行吸附剂的再生及吸附质的回收利用的。
（2）活性炭具备特点：
1）吸附效高率，能力强；
2）设备构造紧凑，占地面积小，维护管理简单方便；
3）能够同时处理多种混合有机废气；设备操作弹性大，可承受较高的温度、压力、风量、浓度的波动；
4）全密闭型，室内外皆可使用。
5）工艺流程简单、操作方便、自动化程度高，采用PLC控制。
6）投资小，见效快；更换活性炭方便。
7）有卓越的安全性能，适用于易燃易爆场所，性能稳定，技术成熟。
8）设备正常使用寿命10年以上，活性炭颗粒更换周期半年左右。
2、酸喷淋塔设备原理
酸喷淋塔是，材质选用316L不锈钢，塔内喷淋系统由特制无堵塞雾化喷嘴经合理设计布局组成，雾化效果好，对液相进行均匀分散，有利于氨类气体吸收。
经特制喷嘴雾化后的液相均匀喷淋，废气在引风机作用下自下而上穿过喷淋塔，废气中的污染物质被吸收、夹带进入液相中，从而达到净化废气的目的。塔内设置2层除雾，减少水雾夹带。净化后的废气从塔顶排出，吸收了污染物质的液相在塔底汇集，经喷淋泵循环利用，达到一定浓度后置换排出。
3、油、碱喷淋塔设备原理
油、碱喷淋塔是一种填料塔，塔内特制填料，该填料与常规填料相比具比表面积大、孔隙率高、阻力小、润湿性能好等优点，能够为气液传质过程提供充分界面，提高传质效率。塔内喷淋系统由特制无堵塞螺旋喷嘴经合理设计布局组成，雾化效果好，对液相进行均匀分散。
经特制喷嘴雾化后的液相均匀喷淋在固相填料上，由上而下在填料的空隙中流过，并润湿填料表面形成流动的液膜。废气在引风机作用下自下而上穿过填料层，与液膜逆向接触发生传质过程，废气中的污染物质被吸收、裹挟、夹带进入液相中，从而达到净化废气的目的。净化后的废气从塔顶排出，吸收了污染物质的液相在塔底汇集，经喷淋泵循环利用，达到一定浓度后置换排出。
4、影响因素
影响VOCs吸附效果的因素很多，除吸附剂本身的性质结构外，VOCs的分子结构、外界环境的温度、湿度及共存污染物也会影响吸附法的工艺性能。
（1）VOCs的分子结构
依据VOCs理化性质的不同，气体吸附效果会有较大差别。吸附剂对VOCs的吸附能力随气体分子量的增加而增强，低分压气体较高分压气体更易被吸附。当VOCs分子量大于130且具有低挥发性（沸点>240°C）时，吸附质会被强烈吸附而难以脱附；当气体分子量小于45时，则易出现吸附不牢的情况。
（2）温度
温度是影响VOCs吸附的重要因素之一。低温有利于物理吸附，而适当升温则更利于化学吸附。一般地，温度升高会使VOCs更易挥发，但Chiang等发现泥煤基活性炭吸附VOCs（时对温度并不敏感，具有高吸附热、低熵变的苯的吸附效果更好。
（3）湿度
因活性炭微孔体积有限，水蒸氣对低浓度VOCs吸附的影响比高浓度时更为显著。研究表明，当湿度超过40%时，吸附大量水蒸气的活性炭对VOCs分子的吸附能力会显著降低。Zhou等发现，较高的湿度会抑制微孔活性炭对甲烷的吸附，但在较低湿度条件（湿气含量<1mmol水/g活性炭）下，微孔活性炭对甲烷的吸附量反而出现较小的增加趋势。高华生等对比研究了湿度对低浓度VOCs（苯、甲苯、和丙酮）在活性炭上的吸附平衡，发现当湿度高于50%时，共存水蒸气对VOCs吸附过程的抑制作用显著增强；水蒸气对低浓度VOCs影响较显著，VOCs浓度增加，该抑制作用减小；水蒸气的抑制作用随着吸附质极性的增强依次增大。
（4）共存污染物
以苯、甲苯、二甲苯为例，研究发现其浓度与穿透时间的对数呈线性关系；VOCs的物化性质对穿透时间有影响，甲苯比苯更易穿透；流量越大，VOCs的穿透时间越短；活性炭吸附VOCs（苯、甲苯）并不等同于单个VOCs吸附的简单相加。浓度较高的多组分VOCs共存时，吸附剂的穿透体积会受到影响，但对VOCs的扩散系数影响不大。金一中等通过对比分析苯、甲苯纯组分及混合组分的动态穿透曲线，发现吸附能力强的甲苯能从活性炭中置换出吸附能力弱的苯。Vahdat考察了活性炭对双组分VOCs的竞争吸附行为，两种VOCs的穿透时间均有提前，其穿透时间取决于VOCs浓度、吸附容量和流速，改变两种VOCs的浓度配比可以使其的吸附强弱发生改变。
四、改造效果
经改造后，化产区域和油库区的有组织排放气体中VOC含量达到地方标准《工业企业挥发性有机物排放控制标准DB132322-2016》中明确规定的冷鼓、油库区焦油各类储槽非甲烷总烃≤50mg/m3。
五、存在问题及建议
1、存在的问题
（1）化产车间冷鼓区域和油库区域尾气主要来自焦油罐和澄清槽，尾气温度在80-90度之间，水蒸气含量较大。活性炭微孔体积有限，当湿度超过40%时，吸附大量水蒸气的活性炭对VOCs分子的吸附能力会显著降低。
（2）吸附剂需用0.6MPa蒸汽再生，实际操作中蒸汽压力不足，再生效果差，影响吸附剂的使用寿命。
2、解决办法及需完善的方面
建议在吸油罐和脱油罐前加干燥设备，降低VOCs湿度，增强吸附VOC能力。吸附剂再生为间歇式，在保证蒸汽压力前提下再生，再生效果延长吸附剂的使用寿命。
挥发性有机化合物，简称VOCs，是指在常压下沸点低于260℃或室温下饱和蒸汽压大于70Pa的有机化合物。近年来，随着环境保护法律法规的不断完善，对挥发性有机化合物的排放标准也有了新的规定。2016年2月24日河北省发布的地方标准《工业企业挥发性有机物排放控制标准DB132322-2016》中明确规定冷鼓、库区焦油各类储槽非甲烷总烃≤50mg/m3。焦化厂的VOCs主要是非甲烷总烃，主要在化产车间冷鼓工段和油库的焦油罐处产生。目前我公司冷鼓区域各贮槽放散气经排气洗净塔，用蒸氨废水洗净后排入大气，但挥发性排放物达不到要求；油库区域各槽没有放散气净化设备。因此，治理冷鼓区域和油库区域的挥发性有机物迫在眉睫。
一、VOCs治理工艺路线的选择
冷鼓区域和油库区域VOCs治理项目，产污环节多、分布范围广、污染物浓度较低、风量较小、污染物成分复杂，且距离重大危险源较近，安全要求较高，施工难度大，从治理方法的安全性、成本投入、技术成熟度、二次污染以及运行成本等方面综合考虑，采用：喷淋洗涤（油洗+酸洗+碱洗）+活性炭吸脱附系统。
将焦化冷鼓区尾气收集至尾气主管，送至油洗塔、酸洗塔、碱洗塔经过三级洗涤脱除尾气中的氨气、苯类及非甲烷烃、硫化氢等，再送至活性炭塔吸附后，最终达到排放标准，排至大气中。
二、技术原理
1、吸附塔原理
（1）吸脱附技术
在用多孔性固体物质处理流体混合物时，流体中的某一些组分或某些组分可被吸引到固体表面并浓集其上，此现象称为吸附。吸附处理废气时，吸附的对象时气态污染物，被吸附的气体组分称为吸附质，多孔性物质称为吸附剂。
固体表面吸附了吸附质后，一部分被吸附的吸附质可从吸附表面脱离，此现象称为脱附。而当吸附进行一段时间后，由于表面吸附质的浓集，使其吸附能力明显下降而不能满足吸附净化的要求，此时需要采用一定的措施使吸附剂上已吸附的吸附质脱附，已恢复吸附剂的吸附能力，这个过程称为吸附剂的再生。因此，在实际工作中，正是利用吸附剂的吸附-再生-吸附的循环过程，达到除去废气中污染物质并回收废气中游离组分的目的。
吸附剂与吸附质间的吸附力不强，当气体中吸附质分压降低或温度升高时，容易发生脱附。工业上的吸附操作正是利用这种可逆进行吸附剂的再生及吸附质的回收利用的。
（2）活性炭具备特点：
1）吸附效高率，能力强；
2）设备构造紧凑，占地面积小，维护管理简单方便；
3）能够同时处理多种混合有机废气；设备操作弹性大，可承受较高的温度、压力、风量、浓度的波动；
4）全密闭型，室内外皆可使用。
5）工艺流程简单、操作方便、自动化程度高，采用PLC控制。
6）投资小，见效快；更换活性炭方便。
7）有卓越的安全性能，适用于易燃易爆场所，性能稳定，技术成熟。
8）设备正常使用寿命10年以上，活性炭颗粒更换周期半年左右。
2、酸喷淋塔设备原理
酸喷淋塔是，材质选用316L不锈钢，塔内喷淋系统由特制无堵塞雾化喷嘴经合理设计布局组成，雾化效果好，对液相进行均匀分散，有利于氨类气体吸收。
经特制喷嘴雾化后的液相均匀喷淋，废气在引风机作用下自下而上穿过喷淋塔，废气中的污染物质被吸收、夹带进入液相中，从而达到净化废气的目的。塔内设置2层除雾，减少水雾夹带。净化后的废气从塔顶排出，吸收了污染物质的液相在塔底汇集，经喷淋泵循环利用，达到一定浓度后置换排出。
3、油、碱喷淋塔设备原理
油、碱喷淋塔是一种填料塔，塔内特制填料，该填料与常规填料相比具比表面积大、孔隙率高、阻力小、润湿性能好等优点，能够为气液传质过程提供充分界面，提高传质效率。塔内喷淋系统由特制无堵塞螺旋喷嘴经合理设计布局组成，雾化效果好，对液相进行均匀分散。
经特制喷嘴雾化后的液相均匀喷淋在固相填料上，由上而下在填料的空隙中流过，并润湿填料表面形成流动的液膜。废气在引风机作用下自下而上穿过填料层，与液膜逆向接触发生传质过程，废气中的污染物质被吸收、裹挟、夹带进入液相中，从而达到净化废气的目的。净化后的废气从塔顶排出，吸收了污染物质的液相在塔底汇集，经喷淋泵循环利用，达到一定浓度后置换排出。
4、影响因素
影响VOCs吸附效果的因素很多，除吸附剂本身的性质结构外，VOCs的分子结构、外界环境的温度、湿度及共存污染物也会影响吸附法的工艺性能。
（1）VOCs的分子结构
依据VOCs理化性质的不同，气体吸附效果会有较大差别。吸附剂对VOCs的吸附能力随气体分子量的增加而增强，低分压气体较高分压气体更易被吸附。当VOCs分子量大于130且具有低挥发性（沸点>240°C）时，吸附质会被强烈吸附而难以脱附；当气体分子量小于45时，则易出现吸附不牢的情况。
（2）温度
温度是影响VOCs吸附的重要因素之一。低温有利于物理吸附，而适当升温则更利于化学吸附。一般地，温度升高会使VOCs更易挥发，但Chiang等发现泥煤基活性炭吸附VOCs（时对温度并不敏感，具有高吸附热、低熵变的苯的吸附效果更好。
（3）湿度
因活性炭微孔体积有限，水蒸氣对低浓度VOCs吸附的影响比高浓度时更为显著。研究表明，当湿度超过40%时，吸附大量水蒸气的活性炭对VOCs分子的吸附能力会显著降低。Zhou等发现，较高的湿度会抑制微孔活性炭对甲烷的吸附，但在较低湿度条件（湿气含量<1mmol水/g活性炭）下，微孔活性炭对甲烷的吸附量反而出现较小的增加趋势。高华生等对比研究了湿度对低浓度VOCs（苯、甲苯、和丙酮）在活性炭上的吸附平衡，发现当湿度高于50%时，共存水蒸气对VOCs吸附过程的抑制作用显著增强；水蒸气对低浓度VOCs影响较显著，VOCs浓度增加，该抑制作用减小；水蒸气的抑制作用随着吸附质极性的增强依次增大。
（4）共存污染物
以苯、甲苯、二甲苯为例，研究发现其浓度与穿透时间的对数呈线性关系；VOCs的物化性质对穿透时间有影响，甲苯比苯更易穿透；流量越大，VOCs的穿透时间越短；活性炭吸附VOCs（苯、甲苯）并不等同于单个VOCs吸附的简单相加。浓度较高的多组分VOCs共存时，吸附剂的穿透体积会受到影响，但对VOCs的扩散系数影响不大。金一中等通过对比分析苯、甲苯纯组分及混合组分的动态穿透曲线，发现吸附能力强的甲苯能从活性炭中置换出吸附能力弱的苯。Vahdat考察了活性炭对双组分VOCs的竞争吸附行为，两种VOCs的穿透时间均有提前，其穿透时间取决于VOCs浓度、吸附容量和流速，改变两种VOCs的浓度配比可以使其的吸附强弱发生改变。
四、改造效果
经改造后，化产区域和油库区的有组织排放气体中VOC含量达到地方标准《工业企业挥发性有机物排放控制标准DB132322-2016》中明确规定的冷鼓、油库区焦油各类储槽非甲烷总烃≤50mg/m3。
五、存在问题及建议
1、存在的问题
（1）化产车间冷鼓区域和油库区域尾气主要来自焦油罐和澄清槽，尾气温度在80-90度之间，水蒸气含量较大。活性炭微孔体积有限，当湿度超过40%时，吸附大量水蒸气的活性炭对VOCs分子的吸附能力会显著降低。
（2）吸附剂需用0.6MPa蒸汽再生，实际操作中蒸汽压力不足，再生效果差，影响吸附剂的使用寿命。
2、解决办法及需完善的方面
建议在吸油罐和脱油罐前加干燥设备，降低VOCs湿度，增强吸附VOC能力。吸附剂再生为间歇式，在保证蒸汽压力前提下再生，再生效果延长吸附剂的使用寿命。