浅谈石油化工废气处理新进展

[关键词]石油化工；废气；处理技术；新进展 

　　引言 

　　随着经济的快速增长，石油化工行业的高速发展，其带来的污染问题也越来越突出，危害也越来越严重。三废污染处理已成为世界各国的共同研究课题。尤其是近年来愈发严重的气候变化、生态危机已经给石油化工企业的发展敲响了警钟。三废污染中最为显著的废气污染与生态的变化关系最为密切，臭氧层的破坏，温室效应的产生等等要求企业要拿出行之有效的废气处理方案，使用科学有效显著的废气排放处理技术。 

　　1 石油化工废气的主要污染物及其来源 

　　石油化工行业在生产的过程中都会产生出大量的废气，下面分别对这些废气中的主要污染物及其来源进行简介。 

　　1.1 石油炼油 

　　由于石油炼油工艺相对比较复杂，故此其在生产过程中产生出来的废气也相对较多，具体包括以下几大类：①氧化沥青尾气。该废气中的主要污染物是苯并花。沥青装置是这类废气产生的主要来源。②催化再生废气。其中的主要污染物有二氧化硫、一氧化碳、二氧化碳和尘。这类废气产生的来源是催化裂化装置。③燃烧烟气。主要污染物除了包括催化再生废气中的几种之外，还有氮氧化物。这类废气的产生来源有锅炉、加热炉以及焚烧炉等等。④含硫废气。主要污染物包括氨、二氧化硫、硫化氢。产生来源有气体脱硫、加氢精制、含硫污水汽提、含硫尾气回收处理。⑤臭气。主要污染物包括酚、硫、醇及二氧化硫。产生的来源有脱硫、污水及污泥处理、硫磺回收、油品精制。⑥总烃。这是石油炼油过程中产生最多的污染物，其来源也非常之广，几乎炼油的各个环节都会产生。 

　　1.2 化工生产 

　　①燃烧烟气石油。主要污染物为二氧化硫、一氧化碳、二氧化碳、氮氧化物和尘。具体来源包括锅炉、加热炉、裂解炉、焚烧炉和火炬。②工艺废气。具体包括烷烃、烯烃、环烷烃、芳香烃、醛、酚、酉旨、醇、卤化物、卤化烃、二氧化硫、氧化物、一氧化碳、氮氧化物、氰化物等等。工业废气产生的来源包括甲苯装置、对苯二甲酸装置、环氧氯丙烷装置、甲醇、乙醛、聚乙烯、聚丙烯、丁苯橡胶等等。 

　　2 石油化工废气的处理方法 

　　石油化工企业在废气处理过程中的方法很多，从其作用原理上讲则分三类：物理处理方法、化学处理方法和生物处理方法。 

　　2.1 物理处理法 

　　①吸附法主要用于对一些刺激性有机化介物的吸附，使用的载体一般是活性炭，因其表而积大，吸附能力强，再生能力好，可用于刺激性废气的脱臭处理。过滤法则主要用在粒径较小的油烟雾的处理上。②过滤法的处理介质常为玻璃纤维，因为处理的油烟雾自径小，遇冷时会快速凝结，通过玻璃纤维能有效滤除有害的物质。 

　　2.2 化学处理法 

　　化学处理法主要是催化法，催化法的种类也很多，在催化中常用的催化剂也分贵金属和非贵金属、非金属三类。除催化法之外，放电分解也是一种较为常见的废气处理方法，其主要作用机制是利用高电压放电产生非热平衡等离子的过程中产生的高能电子破坏碳原子与碳原子、碳原子与氢原子形成的化学键，再经化学置换反应，将有害化介物转化为无害化介物排出。 

　　2.3 生物处理法 

　　生物处理方法是利用微生物分解处理废气的方法，微生物处理废气是基于废水处理方法发展起来的，对易溶于水的有害气体可以考虑将其溶解在水中利用细菌进行降解，对于难溶于水的有害气体，则需在真空中进行细菌讲解。 

　　3 石油化工废气处理技术的新进展 

　　目前，较为常用的石油化工废气处理技术主要有放电等离子体技术、生物分解技术以及iT02光催化技术。下面分别对这三种技术及其相关的研究进展进行介绍。 

　　3.1 放电等离子体技术 

　　该废气处理技术常被用于工业尾气的处理，其主要是通过高电压的放电形式获得非热平衡等离子体，在这一过程中会生成大量的高能电子，利用这些高能电子可以破坏C-H和C-C等化学键，进而使工业尾气分子中的H、Cl以及F等发生置换反应，最终生成H20和C02，这样一来便可以使这些工业废气全部变为无害物质。目前，国内外将这种废气处理方法列为处理工业废气最有效的几种方法之一。正因该方法在处理工业废气中的有效性较高，使国内外的专家学者加大了对该项技术的研究力度，研究方向主要有协同催化剂和反应器这两个方面，并取得了一定的进展。①协同催化剂。为了进一步提高等离子体对污染物的去除效率，研究人员进行了大量试验，最终发现在等离子体中加入一定剂量的催化剂可以显著提高污染物的去除效率。同时一些专家学者还对有害大气污染物在低温等离子体化学处理中金属氧化物的催化活性进行了研究，相关的研究结果表明在不使用Mn02作为反映催化剂时，苯的转换率仅为30%左右，而使用Mn02作为催化剂参与反应时，苯的转化率能够达到90%以上。②放电反应器。放电反应器是等离子体产生的主要装置，其性能和结构直接决定着有机污染物的去除效果。近些年里一些专家学者加大了对放电反应器性能的研究力度，并取得了一定的进展。 

　　3.2 生物分解技术 

　　该技术是在微生物处理废水的基础上发展起来的一种有机废气处理方法，其主要是利用微生物的正常生命活动将有机废气转化为无机物的一种技术。近年来，国外的一些研究者对该技术处理VOCS在微生物菌群培养、动力学模型机设备工艺等方面进行了相关研究，通过数学模型的建立为设计和过程优化提供了可靠依据。国内的一些专家学者则将研究的重点放在了反应器中微生物的生长状况方面，通过研究发现，当被处理污染物的成分及微环境不同时，会繁殖出不同的微生物种群。对于一些水溶性较好的污染物可以通过一些生存在水中的细菌来完成生物降解，而难溶于水的污染物则可采用真菌代替细菌来完成降解。 

　　3.3 ITOZ光催化技术 

　　该技术以其自身具有的诸多优点，如化学稳定性好、容易获得、成本低廉、无毒等等，在近些年里逐渐受到关注。其属于一种较为理想的催化剂，也是目前为止在废气处理中应用最多的一类催化剂。研究人员通过对该催化剂的改性，使其光响应的范围进一步扩大，有效地降低了电子复合率，显著提高了催化效率。同时经过实验研究发现，复合薄膜的活性要远远高于单一薄膜，掺杂复合薄膜的光降解率较之未掺杂前有显著提高。虽然Ti02光催化技术在处理工业废气方面具有反应速率快、不受溶剂中的分子影响、反应效率高、容易回收等优点，但该技术在实际应用过程中也存在一些问题，为了使该技术获得更为广泛的应用，许多专家学者针对技术应用中的不足展开了深入研究，如针对贵金属表面沉积、强酸化等问题进了研究，进一步提高了可见光的利用率及催化量子的效率，并且还将热催化、等离子体以及微波场等技术与光催化进行藕合，并在有机污染物气相光催化降解中进行了应用，结果表明能够显著提高光催化过程的效率。 

　　结论 

　　虽然Ti0Z光催化技术在处理工业废气方面具有反应速率快、不受溶剂中的分子影响、反应效率高、容易回收等优点，但该技术在实际应用过程中也存在一些问题，为了使该技术获得更为广泛的应用，许多专家学者针对技术应用中的不足展开了深入研究，将热催化、等离子体以及微波场等技术与光催化进行藕合，并在有机污染物气相光催化降解中进行了应用，结果表明能够显著提高光催化过程的效率。