炼油厂等离子体废气处理试验系统设计文献综述
2020-05-26 20:23:36
随着工业的日趋发达,大气的污染问题也日益严重,各种雾霾问题的出现也让人开始思考大气的保护问题。与此同时,大气污染的严重影响也使得越来越多的企业开始重视清洁生产技术的应用。炼油厂作为重污染企业之一,生产过程中不可避免地向大气排放有毒有害气体,给环境带来不利影响。传统处理方法存在转化效率低、会产生二次污染等问题,因此需要引入更先进的处理技术。
低温等离子体烟气处理技术作为一种新型的废气处理技术,低温等离子体技术具有转化率高、能耗低、成本低的优点,且不需要特定的温度、气压条件,发展前景广阔。目前,低温等离子体技术处理废气的应用较少,处理技术尚未完全成熟,有些气体的处理还不够完全,还有待于进一步的研究。
炼油厂主要恶臭污染源为无组织排放源(泄漏和面源), 包括生产设备、管道、阀门的跑、冒、滴、漏, 污水处理构筑物及污泥处理设施的挥发,污油罐、芳烃储罐及其它原料和产品储罐的呼吸排放等。其特点是恶臭物质种类多、浓度高、排放量少 恶臭物质根据其组成可分为5 类:(1)含硫化合物(如H2S、硫醇类和硫醚类);(2)含氮化合物(如胺类、酰胺和吲哚类);(3)卤素及衍生物(如氯气和卤代烃); (4)烃类(如烷烃、烯烃、炔烃和芳香烃);(5)含氧的有机物(如醇、酚、醛、酮和有机酸等)。
目前阶段,有关炼油厂废气处理问题的研究主要体现在硫化氢、乙硫醇、氨气、甲苯四类气体的转化。
很多有机物对人体的健康都有害,如果人体接触或吸入过多剂量的有机废气,大多数的中毒症状表现为呼吸道疾病,多为累积性。在高浓度污染物突然作用下,有时可造成极性中毒,甚至死亡。一些有机物接触皮肤可引起皮肤病,如甲苯和二甲苯等。有些有机物具有致癌性,如多环芳烃、氯乙烯等。此外,一些有机物排入大气后在阳光的照射下形成光化学烟雾造成二次污染,美国的洛山机出现过光化学烟雾。氯氟碳化物等有机物进入大气的平流层后易引发大气臭氧层的破坏。大气中的有机物浓度过高还会对农、林、畜牧业造成严重的危害。近年来大气臭氧层破坏及温室效应显著等问题的出现,世界各国对VOCs的控制提到了前所未有的高度。美国1990年颁布了《清洁空气法》修正版第三章中将工业中的189种空气危险污染物列为毒性空气污染物,其中大部分为VOC,甲苯、二甲苯及多环芳烃也名列其中。德国在《联帮侵害防止法》及《有关空气质量的控制的技术指针》中,对有关恶臭污染作出了规定。由联合国欧洲经济委员会发起的控制VOCs排放的缔约会1991年n月在日内瓦召开,美国、加拿大、欧洲共同体成员国和东欧一些国家签署了减少排放VOCs的条约。
常用的有机废气的治理技术有两类:一类是非破坏性方法,即将气体净化并回收。这类方法有物理掩盖法、吸收法、吸附法、冷凝法、膜分离法等。还有一类是破坏性方法,如化学或生物反应,用光、热、催化剂和微生物等将有机物转化为二氧化碳和水等无害物质,主要包括直接氧化焚烧、催化燃烧、生物处理、光分解和低温等离子体分解等方法。
现阶段的一些常用方法也存在一些问题。1、物理掩盖法通过某种物质对废气的异味进行掩盖,虽然短期内可以缓解人体感官的不适,但有毒有害气体并没有从根本上消除,对环境以及人体的危害仍然存在。2、采用液体吸收废气,通过这种方式虽然可以减少有毒有害气体的排放,但使用后的废液排放会带来二次污染,没有从根本上解决有毒物质。3、冷凝法一般适用于处理高浓度的废气,转化效率有限,且运作成本高,单独使用的效果不理想,必须和其它方法结合使用。4、燃烧法操作简单,成本较低,通过该方法处理废气不够彻底,转化之后的气体仍然有毒有害,会产生二次污染。例如H2S气体燃烧之后转化为SO2和H2O,SO2仍然为有毒有害气体。
在处理炼油厂废气的过程中,传统方法存在转化效率低、会产生二次污染等问题,因此需要引入更先进的处理技术,低温等离子体技术处理废气效果较为理想。这些技术包括:(1)电子束法;(2)介质阻挡放电法;(3)表面放电法;(4)填充式反应法;(5)脉冲电晕法;(6)等离子体与催化、吸附结合法;(7)直流电晕法等。
放电方式可以分为:辉光放电、电晕放电、介质阻挡放电、射频放电及微波放电等。而在常压下产生低温等离子体的只有电晕放电和介质阻挡放电两种形式。
在等离子体技术处理废气的研究中,发现,影响气体转化率的因素主要从两方面考虑: 1、电参数:峰值电压(峰值电场强度)、重复频率、放电形式(电晕放电、介质阻挡放电、叠加放电等不同的形式);2、工艺参数:温度、湿度、初始浓度、气体流量、烃类背景气体。