炼油废气处理

炼油厂在原油加工过程中会产生大量成分复杂的废气，若不经妥善处理，将对环境与人体健康造成严重危害。有效处理炼油废气需要综合运用多种技术与科学管理手段。

一、炼油废气的来源与特点

（一）来源

1. 原油蒸馏：这是炼油的第一道工序，原油在蒸馏塔中被加热分馏成不同馏分。在此过程中，原油里的轻烃、硫化物、氮化物等挥发性成分会随着高温油气一同挥发出来，形成废气。例如，一些含硫原油在蒸馏时，会释放出硫化氢等酸性气体。
2. 催化裂化：该工艺是将重质油在催化剂作用下转化为轻质油的过程。由于反应温度较高，而且添加了催化剂，会产生包含烯烃、芳烃、一氧化碳、氮氧化物以及催化剂粉尘的废气 。在裂化反应中，原料中的部分有机硫、氮也会转化为气态污染物。
3. 延迟焦化：延迟焦化用于处理重质、劣质原油渣油，生产轻质油品和石油焦。加热炉内的高温使得渣油发生热裂解与缩合反应，大量的挥发性有机物、硫化氢、二氧化硫等废气由此产生。
4. 油品储存与装卸：油品在储存罐中，由于温度变化、罐顶呼吸作用，会呼出含有油气的废气，这一现象在夏季尤为明显。装卸油品时，油品的搅动、挥发也会释放挥发性有机化合物（VOCs），造成无组织排放。

（二）特点

1. 成分复杂：炼油废气包含种类繁多的污染物，既有硫化氢、二氧化硫等无机酸性气体，又有苯、甲苯、二甲苯等芳烃类，和乙烯、丙烯等烯烃类挥发性有机化合物，还伴有一氧化碳、二氧化碳、氮氧化物及颗粒物（如催化剂粉尘）。
2. 浓度波动大：炼油生产各环节工况不同，废气浓度随之大幅波动。例如，催化裂化装置开停工阶段，废气污染物浓度可比正常运行时高出数倍，给稳定处理废气带来挑战。
3. 部分污染物毒性强：硫化氢是剧毒气体，低浓度时就有臭鸡蛋气味，高浓度能迅速麻痹嗅觉神经，致人中毒；苯系物属于致癌物，长期暴露会增加患癌风险。

二、常见的炼油废气处理技术

（一）燃烧法

1. 火炬燃烧：这是炼油厂传统的废气处理方式。将无法回收利用的废气输送到火炬系统，在高空火炬头处点燃，使废气中的可燃成分燃烧生成二氧化碳和水。不过，火炬燃烧可能不完全，仍会排放部分未燃尽的污染物，而且燃烧过程会产生热辐射、噪声等环境问题。
2. 催化燃烧：针对炼油废气中的 VOCs，催化燃烧较为有效。废气在通过装有贵金属或过渡金属氧化物催化剂的反应器时，在较低温度（200 - 500℃）下，VOCs 与氧气发生氧化反应，转化为无害的二氧化碳和水。这种方法能耗低、净化效率高，适合处理低浓度、大风量的 VOCs 废气。

（二）吸收法

1. 碱液吸收酸性气体：利用氢氧化钠、碳酸钠等碱性溶液吸收硫化氢、二氧化硫等酸性气体。以氢氧化钠吸收硫化氢为例，化学反应方程式为：H₂S + 2NaOH → Na₂S + 2H₂O。该方法设备简单、操作方便，对酸性气体的去除效率较高，常用于炼油厂脱硫工艺的前端。
2. 有机溶剂吸收 VOCs：依据相似相溶原理，选用柴油、煤油等有机溶剂来吸收废气中的 VOCs。当废气与有机溶剂充分接触，VOCs 便转移至有机溶剂相中。但有机溶剂吸收会产生二次污染风险，后续需对吸收饱和的有机溶剂妥善处理。

（三）吸附法

1. 活性炭吸附：活性炭具有庞大的比表面积与丰富微孔结构，可吸附多种有机污染物。炼油废气通过活性炭吸附床时，VOCs 在分子间作用力作用下被吸附在活性炭孔隙内。活性炭吸附适用于低浓度、大风量的 VOCs 废气处理，不过其吸附容量有限，吸附饱和后需再生或更换。
2. 分子筛吸附：分子筛凭借规则的微孔结构，能依据分子大小、极性有选择地吸附废气成分。特定分子筛可精准吸附炼油废气中的某些芳烃类或极性化合物，吸附后还能通过变温、变压等方式再生，实现重复使用。

（四）生物处理法

利用微生物新陈代谢作用，将炼油废气中的污染物当作碳源、能源进行分解代谢。例如，一些好氧微生物在有氧条件下，把 VOCs 逐步降解成二氧化碳、水和生物质。生物处理法设备简单、运行成本低，适合处理低浓度、可生物降解的炼油废气，常见于废气末端深度处理。

三、炼油废气处理的综合方案

炼油废气成分复杂，单一技术难以实现达标排放，常采用综合处理方案。

例如，某大型炼油厂废气风量约 50000m³/h，含有硫化氢（浓度 500 - 800mg/m³）、苯系物（浓度 300 - 500mg/m³）、烯烃类 VOCs（浓度 200 - 400mg/m³ ）及少量氮氧化物。首先，废气通入碱液吸收塔，用氢氧化钠溶液吸收硫化氢，去除效率可达 95% 以上，硫化氢浓度降至 25 - 40mg/m³。接着，经过吸收处理的废气进入活性炭吸附装置，吸附苯系物和部分烯烃类 VOCs，吸附效率约 85%，此时苯系物浓度降至 45 - 75mg/m³，烯烃类 VOCs 浓度降至 30 - 60mg/m³ 。对于吸附后剩余的高浓度 VOCs，采用催化燃烧装置处理，在催化剂作用下，VOCs 在 300 - 350℃氧化，处理效率达 98% 以上，最终使各类污染物浓度满足环保排放标准。

四、炼油废气处理的未来展望

1. 新型材料与技术研发：开发高性能吸附剂、催化剂，如纳米吸附材料、复合催化剂，提升对复杂污染物的处理效率；探索光催化氧化、低温等离子体等前沿技术在炼油废气处理的应用潜力，优化处理效果。
2. 智能化与自动化管理：结合物联网、大数据、人工智能，构建智能化废气处理系统。实时监测废气成分、浓度、流量，自动调控处理设备参数，远程监控设备运行状况与故障诊断，提高处理精准度与运行可靠性。
3. 资源回收与循环利用：着眼于从炼油废气中回收有价值的资源，如提取高纯度芳烃用于化工合成，回收硫化氢制取硫磺，在环保同时提升经济效益，契合循环经济理念。