辽宁大唐国际阜新煤制天然气有限责任公司辽宁省阜新市123000
摘要：以利于环保、节省投资、节约能源、保证工程质量、提高经济效益为原则，并遵循国家、地方有关法规及规定进行低温甲醇洗工段废气处理工艺的设计。鉴于此，本文对煤制气低温甲醇洗VOCs废气处理技术进行了分析探讨，仅供参考。
关键词：煤制气，低温甲醇洗，蓄热式热氧化技术，VOCs
一、废气处理工艺介绍
VOCs和二氧化硫、氮氧化物、硫化氢等一样，必须加以重视，避免、减少和控制其排放已是当务之急。有机废气的净化方案，已开发了许多工艺，并且已在工业生产中获得了成功应用。主要有如下几种：
（1）热力学方法：例如冷凝、吸收、吸附和膜分离；
（2）化学方法：例如燃烧法及氧化法（直接燃烧、热力燃烧、催化燃烧、蓄热式燃烧）；
（3）生化方法：例如生化过滤、生化洗涤和生化膜分离等。冷凝、吸收、吸附这些热力学的方法基本都是物理方法，适合处理气量较小、成分较单一的有机废气。如果废气气量太大而且成分复杂，其设备投资和运行费用都会大大增加，有时候可能高出好几倍。而且通过上述方法回收过来的有机溶剂因为成分复杂，还需要投建分离设备，容易产生废水而造成二次污染，如果溶剂本身价值不高，投资得不偿失。
膜分离法也称渗透法，在有机废气净化中，是借载体空气和有机蒸气不同的渗透能力，或膜对气体混合物中分子的不同选择性而将其分离。但膜分离主要用于回收有价值的有机化合物，而不是以空气净化、达到排放标准为目的单独用来处理有机废气。
生化法又叫有机废气的生物降解处理，是利用微生物将废气中所含的有机物氧化（降解）为二氧化碳和水。生化法不适用于处理量太大的工业废气，且有机废气的生化处理要求废气中所含的有机物能溶解于水且可以降解。故该方法不适用于本项目。
燃烧法在处理成分复杂的有机废气时有明显的优势，这种方法只利用有机废气可燃的特性，将由C、H、O元素组成的VOCs氧化成CO2和H2O，同时对其氧化生成的热量进行回收，实现节能减排的目的。目前，净化有机废气的燃烧法已公认为一种行之有效、获得广泛应用的方法，并可确保达到环保标准。反应原理如下：
aCxHyOz+bO2→cCO2+dH2O+热量
燃烧法又可分为直接燃烧和热力燃烧、催化燃烧和蓄热式燃烧。当废气当中的VOCs浓度超过其爆炸上限时，可采用直接燃烧的方式，将有机废气当作燃料来燃烧。即无需添加辅助燃料也能维持燃烧所需的温度。直接燃烧法不适用于大风量、低浓度的有机废气净化。
二、挥发性有机废气处理技术
1、不同废气适合选用不同的废气处理技术
冷凝法、吸收法、膜分离法多用于中高浓度、中低风量有机废气的处理；吸附法适用于大风量、低浓度有机废气处理，目前常采用的沸石吸附剂，对CO2和NMHC的吸附选择性较差，不适于低温甲醇洗VOCs废气；生物降解法对废气中有机物的可生化性要求较高；光催化法和等离子体法是近几年关注较多的VOCs净化技术，但均处在研发阶段，大规模工业应用业绩很少。新疆某20亿m3/a煤制气项目低温甲醇洗VOCs风量大，浓度低，净化效率要求超过97.8%，采用燃烧法最为合适。
2、VOCs破坏技术
由于VOCs废气是多组分的，很难回收，若要达到能再利用的纯度，在经济上几乎无法承受，因此在多数情况下，破坏技术是VOCs废气净化的首选方法，将VOCs转化为无害物质再排入大气。VOCs破坏技术主要是采用化学和生物方法，将气体中的有机化合物转化为CO2、H2O等物质，包括燃烧法、生物降解法以及近年发展的新技术，如光催化法、等离子体法等。
（1）燃烧法。燃烧法是通过燃烧，将VOCs废气完全氧化为对环境无害的物质。对碳氢化合物而言，是通过燃烧将其转化成CO2和H2O。目前，净化有机废气的燃烧法已公认为一种行之有效、获得广泛应用的方法，并可确保达到环保标准。燃烧法可分为直接燃烧法、热力燃烧法、催化燃烧法。热力燃烧法主要包括热力焚烧炉燃烧法和蓄热式热氧化燃烧法，催化燃烧也属于热力燃烧，由于其具有催化反应特点而单独分出，如蓄热式催化热氧化燃烧法。燃烧法净化效率可达90%~99%。
（2）生物降解法。生物降解法也称生物法、生化法或生物催化法，是利用微生物将VOCs废气氧化（降解）为CO2和H2O。生物降解法适用于低浓度、生物降解性好的VOCs废气。
（3）光催化法。光催化法是采用金属氧化物作为光催化剂，通过光激发引起氧化-还原反应分解VOCs的方法。光催化技术适用于低浓度、小风量的VOCs的处理，净化效率90%~98%。
（4）等离子体法。等离子体法利用高压脉冲电晕放电获得等离子体，与VOCs分子碰撞，产生高能电子和活性粒子，对VOCs分子进行氧化、降解反应，使VOCs转化为CO2和H2O，净化效率60%~70%。该法易产生O3等二次污染源，其常与其他处理技术协同处理。
3、VOCs回收技术
回收技术：主要采用物理方法，回收气体中的有利用价值成分，以达到净化挥发性有机废气的目的，包括冷凝法、吸附法、吸收法和膜分离法[3-6]。
（1）冷凝法。冷凝法是利用挥发性有机废气中有关组分在不同温度下具有不同饱和度的特点，通过降低或提高系统压力，把气态有机物质通过冷凝方式提取出来。冷凝法工艺简单，操作难度较低，需要耗用能源进行制冷降温，这种处理方法主要适用于高浓度、小风量且温度比较低的有机废气，净化效率70%~85%。
（2）吸附法。吸附方法一般利用多孔性固体吸附剂，从废气中有选择地吸附某些组分而去除VOCs。吸附法净化效率较高，可达80%~90%，但是操作运行费用较高，常用于净化气质量要求较高、中低浓度的VOCs废气。
（3）吸收法。吸收法是将废气中的有害组分通过吸收去除，一般采用低挥发或不挥发液体作为吸收剂，利用VOCs各种组分在吸收剂中溶解度的差异而净化废气。吸收法能适应废气风量、浓度的波动，但投资费用和运行费用较高，且可能产生废水而造成二次污染，适用于高浓度、中小风量VOCs废气的处理，净化效率60%~90%。
（4）膜分离法。膜分离法也称渗透法，利用VOCs废气不同的膜渗透能力进行选择性分离、去除。膜分离法运行成本高，一般用于回收有价值的有机化合物，而不是以空气净化、达到排放标准为目的。该法不单独用来处理有机废气。
结束语
目前，低温甲醇洗技术以德国林德工艺和鲁奇工艺最为成熟，对现有煤制气低温甲醇洗装置排放废气一般不进行处理。随着《石油化学工业污染物排放标准》（GB31571—2015）的颁布，规定了新建煤制气工程低温甲醇洗装置废气的排放限值，低温甲醇洗装置废气处理技术也提上议程。
参考文献
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