煤制氣過(guò)程會(huì)產(chǎn)生的大量廢氣，這些廢氣主要為一些碳氧化物、硫氧化物等氣體，除此之外還含有鉛、砷等有害物質(zhì)，對(duì)環(huán)境及人類健康的危害較大。未來(lái)20年內(nèi)，我國(guó)以煤炭為原料生產(chǎn)的替代石油和石油化工產(chǎn)品占總需求量的最高比例不會(huì)超20％。但是，煤化工還沒(méi)有改變“高投資、高能耗、高環(huán)境污染”的狀況。
??? 煤化工VOCs治理
煤化工VOCs的主要來(lái)源及危害
煤化工過(guò)程中產(chǎn)生的廢氣主要來(lái)源于煤制焦和煤制氣這兩個(gè)過(guò)程。煤制焦廢氣主要來(lái)自于對(duì)于煤炭的裝煤、煉焦、化產(chǎn)回收過(guò)程，在裝煤的階段，煤炭原料在高溫下與大氣直接接觸，會(huì)產(chǎn)生大量的煙塵、多種對(duì)人體有害的有機(jī)多環(huán)芳香烴類氣體；在煉焦的階段，廢氣主要來(lái)自于煤炭原料在化學(xué)轉(zhuǎn)變過(guò)程和未完全碳化煤炭中產(chǎn)生的揮發(fā)性氣體，這些主要包括飛灰、焦油氣和化學(xué)轉(zhuǎn)化過(guò)程中煤炭與大氣接觸產(chǎn)生的二氧化碳、一氧化碳、二氧化硫、二氧化氮等氣體，除此之外，還有部分苯類物質(zhì)、氰類化合物等。煤制氣過(guò)程產(chǎn)生的廢氣主要來(lái)自于煤氣凈化過(guò)程中的尾氣、氨和硫、酚類物質(zhì)回收塔排放出的廢氣，這些廢氣主要為一些碳氧化物、硫氧化物等氣體，除此之外還含有鉛、砷等有害物質(zhì)，對(duì)環(huán)境及人類健康的危害較大。
絕大多數(shù)VOCs對(duì)人體健康和環(huán)境危害較大，其危害主要有三個(gè)方面:
①刺激嗅覺器官引起人們的不愉快或厭惡，損害人體健康；
②對(duì)金屬材料、設(shè)備和管道有一定的腐蝕性；
③對(duì)大氣環(huán)境造成污染。
我國(guó)有關(guān)VOCs治理的法律法規(guī)及要求
由于VOCs的危害，國(guó)家出臺(tái)了一系列法規(guī)，環(huán)保部印發(fā)的《石化行業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物綜合整治方案》對(duì)VOCs的排放作出了嚴(yán)格控制。煤化工行業(yè)是揮發(fā)性有機(jī)物排放重戶，但是企業(yè)對(duì)其認(rèn)識(shí)及治理起步較晚，且排放的組分較復(fù)雜。
《環(huán)境保護(hù)法》第四十三條規(guī)定，排放污染物的企業(yè)事業(yè)單位和其他生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)者，應(yīng)當(dāng)按照國(guó)家有關(guān)規(guī)定繳納排污費(fèi)。排污費(fèi)應(yīng)當(dāng)全部專項(xiàng)用于環(huán)境污染防治，任何單位和個(gè)人不得截留、擠占或者挪作他用。依照法律規(guī)定征收環(huán)境保護(hù)稅的，不再征收排污費(fèi)。
作為我國(guó)第一部推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)的單行稅法，《環(huán)境保護(hù)稅法》將于2018年1月1日起施行，這也意味著我國(guó)施行了近40年的排污收費(fèi)制度將退出歷史舞臺(tái)?！董h(huán)境保護(hù)稅法》根據(jù)現(xiàn)行排污收費(fèi)項(xiàng)目，設(shè)置環(huán)保稅的稅目；以現(xiàn)行排污費(fèi)收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，設(shè)置環(huán)境保護(hù)稅的稅額標(biāo)準(zhǔn)，大氣污染物稅額為每污染當(dāng)量1.2元。對(duì)《環(huán)保稅法》所附《環(huán)保稅稅目稅額表》和《應(yīng)稅污染物和當(dāng)量值表》中規(guī)定的污染物征稅；對(duì)每一排放口的前3項(xiàng)大氣污染物征稅；同時(shí)法律規(guī)定，各省份根據(jù)本地區(qū)污染物減排的特殊需要，可以增加應(yīng)稅污染物項(xiàng)目數(shù)。
煤化工VOCs廢氣怎么治理？目前我國(guó)煤制氣行業(yè)有關(guān)VOCs的治理情況
揮發(fā)性有機(jī)物治理技術(shù)包括冷凝法、吸附法、吸收法、離子體法、膜分離法、生物法、蓄熱氧化法和催化氧化法。冷凝法、吸收法、膜分離法多用于中高濃度、中低流量有機(jī)廢氣的處理；吸附法可用于大流量、低濃度有機(jī)廢氣處理。這些方法及適用范圍都在煤化工液態(tài)產(chǎn)品儲(chǔ)存、運(yùn)輸、裝卸的作業(yè)范圍。
目前我國(guó)煤制天然氣行業(yè)多采用固定床碎煤加壓氣化、低溫甲醇洗酸性氣凈化、甲烷合成生成天然氣工藝。根據(jù)工藝流程特點(diǎn)，VOCs主要排放點(diǎn)有四處分別為：低溫甲醇洗酸性氣凈化后排放尾氣、煤氣水常壓儲(chǔ)罐呼吸廢氣、污水處理裝置散發(fā)的惡臭氣體和罐區(qū)儲(chǔ)罐呼吸廢氣。
低溫甲醇洗排放的廢氣（由三股氣混合）量為2×192000m3/h，VOCs濃度大約7000mg/m3，總硫濃度6.2mg/m3。由于選用的氣化工藝為魯奇爐固定床氣化工藝，VOCs不是單一組分，含有甲烷、乙烯、乙烷、丙烯、丙烷、甲醇等物質(zhì)，很難回收，如果想達(dá)到能再利用的純度，在經(jīng)濟(jì)上幾乎無(wú)法承受，因此只能采用破壞方法，即將VOCs轉(zhuǎn)化為無(wú)害物質(zhì)后再排入大氣。而且廢氣流量大，濃度低，不易采用直接燃燒法。RTO和RCO的投資費(fèi)用大致相當(dāng)，由于RCO的燃燒溫度要低于RTO，故RCO操作費(fèi)用要省，但由于此股廢氣中含有硫會(huì)導(dǎo)致催化劑中毒失活而不能再生，因此選用RTO較宜。通過(guò)蓄熱式氧化，有機(jī)廢氣去除率可以達(dá)到98%以上，滿足環(huán)保要求，而且熱效率能達(dá)到95%以上，高的熱回收率使補(bǔ)充燃料的使用量顯著減少，從而節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用。
VOCs處理設(shè)備-GRTO
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RTO裝置目前常用的是閥門切換式，一般由氧化室、多個(gè)蓄熱室組成，通過(guò)切換閥門來(lái)達(dá)到改變氣流方向的目的，因此操作彈性較大，能在較大范圍內(nèi)適應(yīng)廢氣流量和濃度的波動(dòng)。應(yīng)注意的是，選用燃燒處理技術(shù)，燃燒反應(yīng)后排出的SO2可能會(huì)導(dǎo)致硫超標(biāo)，廢氣的燃燒過(guò)程可能會(huì)伴隨有NOx的生成造成二次污染。為避免此種情況發(fā)生，可以考慮廢氣處理技術(shù)的結(jié)合。在氣體進(jìn)燃燒裝置之前，先用吸附或者是吸收法對(duì)廢氣進(jìn)行預(yù)處理，可采用“吸附濃縮+燃燒”工藝或“堿洗吸收+燃燒”工藝。CO2是溫室氣體，大量排放會(huì)加重環(huán)境負(fù)擔(dān)，而且未來(lái)如果征收碳稅，將為煤化工企業(yè)帶來(lái)一定的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。經(jīng)過(guò)燃燒處理后排出的廢氣主要含有CO2和N2，經(jīng)過(guò)初步分離后CO2純度較高，結(jié)合企業(yè)自身及當(dāng)?shù)靥攸c(diǎn)，便于作進(jìn)一步的處理應(yīng)用。
CO2加氫合成制甲醇反應(yīng)各國(guó)研究者正在重點(diǎn)攻關(guān)催化劑的研究；碳捕捉與封存技術(shù)的“二氧化碳驅(qū)采水”技術(shù)也在積極嘗試，對(duì)處于西北缺水比較嚴(yán)重地區(qū)的煤化工來(lái)說(shuō)此項(xiàng)技術(shù)擁有巨大潛能。由于蓄熱式燃燒裝置投資費(fèi)用相對(duì)較高，為避免投資損失，建議項(xiàng)目人員在初期可研、設(shè)計(jì)時(shí)，要對(duì)工藝數(shù)據(jù)進(jìn)行嚴(yán)格核算，在確保滿足環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的前提下，節(jié)省投資。例如，經(jīng)測(cè)算燃燒處理后的廢氣硫含量不超標(biāo)，且通過(guò)控制燃燒條件將NOx的生成控制在規(guī)定限值之內(nèi)，則可以省去預(yù)處理裝置，單獨(dú)選用RTO或RCO裝置。需注意的另一問(wèn)題是廢氣在進(jìn)蓄熱爐前需補(bǔ)充足夠的空氣，因此空氣過(guò)量系數(shù)的選取很重要，既要防止達(dá)到混合氣體爆炸極限范圍內(nèi)造成安全隱患，又要避免過(guò)多的空氣量造成投資增加帶來(lái)經(jīng)濟(jì)上的損失。
煤氣水儲(chǔ)罐呼吸廢氣主要是儲(chǔ)罐呼吸閥排出的無(wú)組織廢氣，以硫化氫和氨為主，VOCs濃度大約為900mg/m3，由于受到環(huán)境溫度等的影響，流量和濃度波動(dòng)較大。此股氣體不具回收價(jià)值，可以考慮采用RTO直接燃燒處理。在壓降滿足的前提下，可以將此股氣體通過(guò)管道輸送到低溫甲醇洗RTO裝置進(jìn)行處理，節(jié)省設(shè)備的投資。
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