Контроль выбросов летучих органических соединений в промышленности: технологии, процессы и смягчение воздействия на окружающую среду

Введение

Летучие органические соединения (ЛОС) стали одной из главных проблем в области охраны окружающей среды, поскольку мировая промышленность стремится к более чистым и устойчивым методам производства. Эти соединения, широко распространенные в химической промышленности, металлургии, лакокрасочной промышленности, полиграфии и многих других отраслях, представляют значительную опасность для качества воздуха, здоровья человека и экологической стабильности. По мере ужесточения экологических норм во всем мире, предприятиям необходимо внедрять эффективные системы контроля выбросов ЛОС для сокращения выбросов и обеспечения соответствия требованиям.

В этой статье представлен подробный обзор процессов образования летучих органических соединений (ЛОС) в основных отраслях промышленности и рассмотрены наиболее эффективные технологии их очистки. Понимание этих механизмов, от переработки угля до печати и упаковки, имеет важное значение для разработки решений, которые были бы одновременно экологически безопасными и экономически целесообразными.

Что такое летучие органические соединения?

Летучие органические соединения (ЛОС) — это широкий класс углеродсодержащих химических веществ с высоким давлением пара при комнатной температуре, что позволяет им легко испаряться в воздух. К ЛОС обычно относятся вещества с температурой кипения при нормальном давлении от 50°C до 260°C или вещества с давлением насыщенного пара выше 133,32 Па при комнатных условиях.

Общие категории летучих органических соединений

В зависимости от химической структуры летучие органические соединения делятся на восемь основных групп:

lАлканы

lАроматические углеводороды

lАлкены

lГалогенированные углеводороды

lЭстеры

lАльдегиды

lКетоны

lДругие органические соединения

Типичные примеры летучих органических соединений

lАроматические углеводороды: бензол, толуол, ксилол, стирол

lЦепные углеводороды: бутан, компоненты бензина

lГалогенированные углеводороды: четыреххлористый углерод, хлороформ.

lСпирты и альдегиды: метанол, ацетальдегид, ацетон

lЭфиры: этилацетат, бутилацетат

lДругие: ацетонитрил, акрилонитрил, хлорфторуглероды

Эти соединения образуются в результате сжигания топлива, химических реакций, испарения растворителей и различных промышленных процессов. Из-за высокой реакционной способности и токсичности летучие органические соединения требуют систематического контроля.

Основные промышленные источники выбросов летучих органических соединений

1. Летучие органические соединения в угольной химической промышленности

Угольная химическая промышленность является одним из наиболее значительных промышленных источников выбросов летучих органических соединений (ЛОС). ЛОС образуются в основном в результате двух процессов:

коксование угля

Газификация угля для получения синтетического газа

1.1 Выбросы летучих органических соединений при коксовании угля

Процесс коксования включает нагрев угля до высоких температур, в результате чего сложные органические соединения испаряются. Выбросы происходят в основном в два этапа:

А. Этап загрузки угля

Когда сырой уголь загружают в высокотемпературные коксовые печи, он соприкасается с горячими поверхностями и выделяет смесь следующих веществ:

Полициклические ароматические углеводороды

Пары смолы

Органические газы

Эти загрязняющие вещества способствуют возникновению профессиональных опасностей и загрязнению окружающей среды.

Б. Зона переработки побочных продуктов коксования

Ключевые участки включают в себя установку конденсации, установку десульфуризации, установку сульфата аммония и установку получения сырого бензола. Каждая из них генерирует различные профили летучих органических соединений:

Секция конденсации

Выбросы: аммиак, сероводород, нафталин, смесь летучих органических соединений.

Источники: резервуары со смолой, резервуары с аммиачной водой, трубопроводы, водяные затворы.

Характеристики: высокая концентрация, значительные колебания, газ, богатый влагой.

Секция десульфуризации и сульфата аммония

Выбросы: серосодержащие газы, аммиак, низкое содержание летучих органических соединений.

Непрерывные выбросы с высокой концентрацией аммиака.

Раздел сырого бензола

Выбросы: бензол, толуол, ксилол

Объём газа невелик, но концентрация очень высока.

Зона очистки сточных вод

Выбросы: бензол, фенолы, сульфиды, азотсодержащие органические соединения.

Поступает из уравнительных резервуаров, аварийных резервуаров, анаэробных резервуаров, резервуаров для обработки осадка.

Такое сочетание факторов затрудняет лечение из-за своего сложного состава.

1.2 ЛОС в процессе газификации угля и добычи природного газа

В процессе газификации угля на установках образуются отходящие газы, содержащие летучие органические соединения:

lНизкотемпературная промывка метанолом

lРезервуары для хранения газа/жидкости (потери при дыхании)

lОчистка сточных вод

lнефтехранилища

А. Низкотемпературные отработанные газы метанола после промывки

В этот поток входит:

Метан

Этилен, этан

Пропан, пропилен

Пары метанола

Его сложно использовать повторно, и обычно его обрабатывают регенеративным термическим окислителем (РТО) для полного сжигания.

Почему RTO, а не RCO?

Катализаторы RCO подвержены отравлению серой и имеют ограниченную регенерацию, что делает RTO более надежным для применения в угольной химии.

Б. Потери воздуха при дыхании из-за загрязнения резервуаров для хранения.

В резервуарах для хранения газа/жидкости при изменении температуры и давления выделяются пары, содержащие соединения серы, аммиак и летучие органические соединения. Эти газы также подвергаются термическому окислению.

C. Летучие органические соединения (ЛОС) в процессе очистки сточных вод

Эти выбросы в основном возникают из-за:

Предварительная обработка (отделение масла, выравнивание давления, подкисление)

Аэрационные резервуары

Помещения для обезвоживания осадка

Концентрации сильно различаются, а содержание влаги высокое.